なぜ 第3高調波 電流が中性線導体を過負荷にしているか？

3 次高調波電流を理解する

3相4線式電気システムでは、通常、各相の電流は加算され、中性線を通って戻ります。 線形荷重120°の位相差を持つ各相の正弦波電流は、そのベクトル和が最小限に抑えられ、完全に平衡したシステムでは、その和はゼロになることもあります。つまり、中性線電流は小さいか、あるいは存在しないため、過負荷の心配なく、中性線を相導体と同じ太さにすることができます。

ただし、非線形負荷が導入​​されると、このシナリオは大きく変わります。

非線形負荷に関する課題

コンピュータやモニターで使用されるスイッチモード電源 (SMPS) によって電力供給される負荷などの非線形負荷は、動作が異なります。これらの負荷は、連続波形ではなく狭いパルスで電流を引き出します。具体的には、これらのパルスの幅は 60 度未満です。これは、1 つの相が電流を引き込んでいるとき、他の 2 つの相は電流を引き込んでいないことを意味します。この結果、中性線の電流は相殺されず、ある相の各パルスが中性線のパルスに直接変換されます。

SMPS などの非線形負荷の相電流が RMS (二乗平均平方根) アンペアで平衡している場合でも、中性電流の RMS 値は相電流の RMS 値の最大 √3 倍になる可能性があります。これは、中性点には単相の電流パルスの 3 倍の電流パルスがあるために発生します。これらのパルスの幅が 60 度を超えて重なる場合、ある程度の相殺が発生する可能性がありますが、高周波成分、特に 3 次高調波により中性電流は依然として相当量になります。

第3高調波の役割

これらのシステムでは、第 3 高調波電流が特に問題となります。これは基本周波数の 3 倍、つまり 60 Hz システムでは 180 Hz で発生します。図 7-1 に示すように、線形電流は 2 サイクルを完了しますが、非線形中性電流は同じ時間枠内で 6 サイクルを完了し、第 3 高調波の影響を強調しています。

この第 3 高調波電流は中性線内で加算され、中性線のサイズが適切でない場合は過熱や過負荷を引き起こす可能性があります。この問題は、インフラストラクチャがそのような高レベルの高調波電流に対処できるように設計されていない可能性がある古い建物で特に顕著です。

問題への対処: の役割 アクティブパワーフィルター (APF)

新しい構造では、中性線の電流容量を 2 倍にすることでこの問題が軽減されることがよくあります。しかし、既存の施設では、電気システムを改造して中性線のサイズを増やすことは、多くの場合非現実的であり、コストがかかります。ここで、アクティブ パワー フィルター (APF) が非常に効果的なソリューションとして活躍します。

当社の APF が高調波電流を管理する方法

当社の APF は、高調波電流をリアルタイムで検出し、それに対抗するように設計されています。電流波形を継続的に監視することで、当社の APF は、非線形負荷によって生成される高調波を打ち消す補償電流を注入できます。このプロセスにより、中性線の 3 次高調波電流が大幅に減少し、過負荷が防止され、電力システム全体の安定性が向上します。

当社のAPFの利点

• リアルタイム高調波抑制: 当社の APF は現在の状況に合わせて動的に調整し、厄介な 3 次高調波を含む高調波電流を即座に軽減します。

• システムの信頼性の向上: 当社の APF は、中性線の高調波成分を低減することで、電気インフラを過熱や潜在的な故障から保護します。

• 費用対効果の高いソリューション: 当社の APF の設置は、より高い中性電流を処理するために電気システム全体をアップグレードするよりもはるかに経済的で、中断の少ないソリューションです。

• エネルギー効率の向上: 高調波電流が減少すると、電気システムの全体的な効率が向上し、エネルギー消費量の削減と運用コストの削減につながります。

結論

現代の電気システムにおける非線形負荷の増加により、特に中性線への影響に関して、第 3 高調波電流の課題が最前線に浮上しています。中性線のサイズを大きくするなどの従来の方法は、新しい建設では効果的ですが、既存の施設では実現できないことがよくあります。当社のアクティブ パワー フィルタは、これらの高調波電流を管理する堅牢なリアルタイム ソリューションを提供し、システムの信頼性と効率を向上させます。

当社のAPFがどのように高調波電流を管理し、お客様の電気システムを保護するのに役立つかについての詳細は、当社のウェブサイトをご覧ください。 www.intonepower.com、 お気軽にお問い合わせください: sales@intonepower.com。