Чаро дискҳои басомади тағйирёбанда гармоникаҳоро тақвият медиҳанд ва чӣ гуна онро ислоҳ кардан мумкин аст

Дар саноати муосир Системаи барқс, дискҳои басомади тағйирёбанда (VFD) ивазнашаванда шудаанд. Онҳо энергияро сарфа мекунанд, назорати равандҳоро беҳтар мекунанд ва хароҷоти амалиётиро дар насосҳо, вентиляторҳо, компрессорҳо ва системаҳои конвейерӣ кам мекунанд. Аксари VFD-ҳои тиҷоратӣ классикӣ мебошанд.манбаи шиддат ғайриБори хаттӣс—дар атрофи росткунаки сефазаи беназорат бо конденсатори калони пайванди DC сохта шудааст. Ин топология содда, мустаҳкам ва арзон аст, ки онро дар дискҳои саноатӣ бартарӣ медиҳад. Аммо он бо хатари пинҳонии сифати барқ ​​​​ҳам меояд: Гармоникӣ тақвияти ҷорӣ, хусусан вақте ки бо филтрҳои фаъоли параллелӣ (APF) ҷуфт карда мешаванд. Бисёре аз муҳандисон фикр мекунанд, ки илова кардани APF ба таври худкор гармоникаҳоро тоза мекунад, аммо дар насбҳои воқеӣ мо аксар вақт мебинем, ки THDi ба ҷои коҳиш баланд мешавад, таҷҳизот аз ҳад зиёд гарм мешавад, релеҳои муҳофизатӣ нодуруст кор мекунанд ва хатҳои алоқаи наздик ба халал дучор мешаванд. Ин блог шарҳ медиҳад, ки чаро VFD-ҳо ҳангоми ҷуброни APF гармоникаҳоро тақвият медиҳанд, физикаи паси таъсирро таҳлил мекунад ва ислоҳоти амалӣ ва дар соҳа санҷидашударо барои устувор кардани шабакаи шумо мубодила мекунад.

Чӣ VFD-ҳоро борҳои ғайрихаттии манбаи шиддат месозад

Барои фаҳмидани тақвияти гармоникӣ, мо аввал равшан мекунем, ки бори ғайрихаттии манбаи шиддат чист. Қисми пеши VFD-и маъмулӣ аз росткунаки пули диодӣ истифода мебарад, ки конденсатори DC-ро пур мекунад. Баръакси росткунакҳои филтршудаи индукторӣ, ки бештар ба манбаъҳои ҷараён монанданд, ин сохтор шиддати DC-ро қариб доимӣ нигоҳ медорад. Шакли мавҷи шиддати тарафи AC сахт боқӣ мемонад ва аз ҷониби импеданси шабака камтар таҳриф мешавад, дар ҳоле ки ҷараёни вурудӣ импулсӣ ва хеле таҳрифшуда мешавад. Аз ин рӯ, мо онро ... меномем. бори ғайрихаттии манбаи шиддат.

Хусусиятҳои асосӣ:

• THD-и ҷорӣ ба импеданси тарафи AC хеле ҳассос аст
• Шакли мавҷи шиддат нисбатан устувор аст
• Дар шабакаҳои дорои импеданси паст, ҷараён дар авҷи шиддат якбора боло меравад
• Партовҳои гармоникӣ дар шароити шабакаи заиф ё кабели дароз ба таври назаррас афзоиш меёбанд

Вақте ки шумо чунин борро ба системаи тақсимоти барқ ​​​​пайваст мекунед, он гармоникаҳои пурқуввати 5, 7, 11, 13 ва дараҷаи баландро ворид мекунад. Агар ин гармоникаҳо идора карда нашаванд, талафотро зиёд мекунанд, иқтидори трансформаторро кам мекунанд, мӯҳлати кори муҳаррикро кӯтоҳ мекунанд ва идоракунии ҳассосро халалдор мекунанд.

Чӣ қадар мувозӣ APF-ҳоКор - ва чаро онҳо метавонанд баръакс таъсир расонанд

Филтрҳои қувваи фаъоли параллелӣ (APF) роҳи ҳалли муҳим барои коҳиш додани гармоникии динамикӣ мебошанд. Идея содда аст:

1. APF ҷараёни боркуниро дар вақти воқеӣ чен мекунад
2. Он бо истифода аз алгоритмҳои идоракунӣ ҷузъҳои гармоникиро истихроҷ мекунад
3. Он ҷараёни ҷубронро ба вуҷуд меорад, ки аз ҷиҳати бузургӣ баробар, вале аз ҷиҳати фаза муқобил аст
4. Ин ҷараён барои бекор кардани гармоникаҳо ба нуқтаи пайвастшавии умумӣ (PCC) ворид карда мешавад.

Дар шароити беҳтарин, APF мисли ... амал мекунад манбаи ҷараёни идорашавандаки гармоникаҳоро безарар мегардонад ва ҷараёни синусоидалии тозаро барои шабака боқӣ мегузорад.

Аммо ин аст нуқтаи муҳим: ҳангоми татбиқ ба борҳои ғайрихаттии манбаи шиддат ба монанди VFD, APF-и мувозӣ метавонад тақвияти ҷараёни гармоникиро ба вуҷуд орадБа ҷои кам кардани гармоникаҳо, система бо таҳрифи бадтар рӯ ба рӯ мешавад.

Механизми тақвияти гармоникӣ дар системаҳои VFD-APF

Биёед ба шарҳи сатҳи схема гузарем. Дар зери басомади ягонаи гармоник, системаи ҷуброни параллелӣ метавонад ба схемаи эквивалентии якфаза содда карда шавад. Параметрҳои асосӣ инҳоянд:

• ILh: ҷараёни гармоникии боркунӣ (пеш/баъд аз ҷуброн)
• ЗШимпеданси шабакавӣ дар басомади гармоникӣ
• ЗЛҳ: импеданси тарафи AC-и бор
• лМеъёри ҷуброни гармоникии APF
• м: таносуби тағирёбии шиддати AC-и бор

Аз муносибати математикии ҳосилшуда, пас аз ҷуброни APF, таносуби ҷараёни гармоникии пас аз ҷуброн ба ҷараёни гармоникии пеш аз ҷуброн ба функсияи μ, λ, ZSh ва ZLh табдил меёбад.

Дар системаҳои воқеии VFD:

• μ ≈ 1 (конденсатори DC шиддатро қариб яксон нигоҳ медорад)
• ZSh бо қувваи шабака ва дарозии хат муайян карда мешавад
• ZLh хеле хурд аст - аксар вақт танҳо муқовимати кабел ва индуктивият
• Муҳандисон одатан барои ҷуброни қавӣ λ > 90% муқаррар мекунанд

Бо илова кардани ин арзишҳо, таносуби ҷорӣ аз 1 хеле калонтар мешавадҶараёни гармоникӣ тақвият меёбад, на пахш карда мешавад.

Ин як доираи бадбахтро ба вуҷуд меорад:

1. APF гармоникҳои баландтарро муайян мекунад
2. Он ҷараёни ҷуброни бештарро бармегардонад
3. Ҷараёни вуруди VFD минбаъд таҳриф мекунад
4. Гармонияҳо боз ҳам баландтар мешаванд
5. ФФТ боз ҳам ҷубронпулиро зиёд кард

Натиҷа ин аст афзоиши гармоникии худтаъминкунандаки метавонад THDi-ро аз 30% то беш аз 50% ё бештар аз он тела диҳад.

Зарарҳои воқеӣ аз ҷониби гармоникаҳои VFD-и тақвиятёфта ба вуҷуд омадаанд

Тақвияти гармоникӣ танҳо мушкили рақамӣ нест - он боиси вақти гаронбаҳо ва хисорот мегардад:

• Гармшавии аз ҳад зиёдКабелҳо, трансформаторҳо ва конденсаторҳо ҷараёни иловагии RMS-ро интиқол медиҳанд, ки пиршавии изолятсияро суръат мебахшад
• Пешпохӯрии нохушояндҚатъкунандаҳои автоматикӣ ва гардонандаҳои суръати тағйирёбанда аз сабаби муайянкунии ҷараёни таҳрифшуда қатъи бардурӯғро ба вуҷуд меоранд.
• Дахолати идоракунӣСенсорҳои аналогӣ, шинаҳои алоқа ва PLC садо ва хатогиҳоро нишон медиҳанд
• Хатари резонансӣГармоникҳо дар наздикии басомади табиии система резонанси параллелиро ба вуҷуд меоранд, ки боиси таҳрифи шиддат мегардад.
• Коҳиши самаранокӣМоторҳо ва трансформаторҳо самаранокии худро гум мекунанд ва хароҷоти энергияро зиёд мекунанд

Дар иншооте, ки VFD-ҳои сершумор доранд — ки дар истеҳсолот, тозакунии об ва марказҳои додаҳо маъмуланд — тақвияти беназорат метавонад тамоми PCC-ро ноустувор созад.

Ҳалли амалӣ барои пахш кардани тақвияти гармоникӣ

Бар асоси таҷрибаи соҳавӣ ва модели математикӣ, мо метавонем ду параметри танзимшавандаро ҳадаф қарор диҳем: импеданси тарафи AC-и борва Меъёри ҷуброни APFДар зер ислоҳоти аз ҳама самаранок ва амалӣшаванда оварда шудаанд.

1. Дар вуруди VFD реактори силсилавии AC илова кунед

Соддатарин ва боэътимодтарин роҳи ҳал ин аст, ки ZLh-ро бо индуктивияти пайдарпай зиёд кунеддар тарафи VFD AC. Реактори хатӣ импедансро дар басомадҳои гармоникӣ афзоиш медиҳад ва ҳалқаи тақвиятро суст мекунад.

Фоидаҳо:

• Мустақиман бузургкунии ҷараёни гармоникиро кам мекунад
• Импульсҳои ҷараёни вурудро ҳамвор мекунад
• Арзиши паст, таъмири осон
• Таъсир ба ҷараёни асосии нерӯи барқ

Маслиҳатҳои тарроҳӣ:

• Импеданси 2%–4% -ро нисбат ба шиддати номиналии VFD интихоб кунед
• Барои шабакаҳои заиф ё кабелҳои дароз, 4%–6% -ро истифода баред.
• Мувофиқати рейтинги ҷараёни реактор бо ҷараёни вуруди VFD

Натиҷаҳои саҳроӣ: Дар бисёр насбҳо, реактори AC андозаи дуруст THDi-ро аз сатҳҳои тақвиятёфта (40%+) то поёнтар аз 10% бе тағир додани танзимоти APF паст мекунад.

2. Таносуби ҷуброни APF-ро беҳтар созед

Ҷуброни баландтар на ҳамеша беҳтар аст. Вақте ки λ ба 100% наздик мешавад, хатари афзоиш меафзояд. Ба ҷои ин:

• Кам кардани ҷубронпулии пурра то сатҳи миёна (масалан, 80%–85%)
• Истифода ҷуброни гармоникии интихобӣ—гармоникҳои бартаридоштаи ҳадаф (5-ум, 7-ум, 11-ум, 13-ум)
• Гармоникҳои хурдро қисман бе ҷуброн гузоред, то аз фикру мулоҳизаҳои мусбат пешгирӣ кунед.

Ин ду ҳадафро баробар мекунад:

• Нигоҳ доштани THDi-и система дар доираи стандартҳо (одатан
• Аз фаъол кардани ҳалқаи тақвият худдорӣ кунед

APF-ҳои муосир филтркунии интихобии тартибиро дастгирӣ мекунанд, ки ин танзимро осон мекунад.

3. Барои беҳтарин самаранокӣ реактор + APF-и танзимшударо якҷоя кунед

Барои барномаҳои муҳим, ҳарду усулро якҷоя кунед:

1. Барои маҳдуд кардани гармоникаҳои авҷӣ реактори 2%-3% AC-ро насб кунед
2. APF-ро барои ҷуброни интихобии фармоишҳои бартаридошта муқаррар кунед
3. Барои танзими динамикии ҷуброн аз мониторинги ҳалқаи пӯшида истифода баред

Ин равиши гибридӣ ҳатто дар шабакаҳои заиф бо бисёр VFD-ҳои мувозӣ THD-и устувор ва пастро таъмин мекунад.

4. Қоидаҳои тарроҳии система барои пешгирии тақвият

• Аз меъёрҳои хеле баланди ҷуброни APF дар сарбориҳои манбаи шиддат худдорӣ кунед
• Ҳамеша реакторҳои вурудиро барои VFD-ҳо дар шабакаҳои заиф дохил кунед
• Импеданси PCC-ро бо кӯтоҳ кардани масофаҳои кабелӣ паст нигоҳ доред
• Пеш аз ба кор андохтан, таъсири мутақобилаи гармоникӣ-ро симулятсия кунед
• Барои муайян кардани амплатсия барвақт, THDi-ро пайваста назорат кунед

Кай бояд дар бораи тақвияти гармоникӣ хавотир шуд

Шумо дар хатари баланд қарор доред, агар:

• Шумо дар як автобус якчанд VFD доред
• Шабака заиф аст (импеданси баланд дар PCC)
• Кабелҳо байни VFD ва PCC дароз мебошанд
• Шумо APF-ро насб кардед, аммо THDi беҳтар нашуд
• Таҷҳизот гарм мешавад ё тасодуфан мешиканад

Агар шумо ин аломатҳоро дарк кунед, эҳтимол дорад, ки шумо амплификасияи гармоникӣ доред - на филтркунии нокифоя.

Хулоса

VFD муҳиманд, аммо хусусияти ғайрихаттии манбаи шиддати онҳо домҳои пинҳонро эҷод мекунад: тақвияти гармоникӣ бо APF-ҳои параллелӣСабаби аслӣ як ҳалқаи бозгашти мусбат байни APF, шиддати доимии VFD ва импеданси пасти тарафи AC мебошад. Кӯшиши "ислоҳ"-и он бо ҷуброни бештар вазъро танҳо бадтар мекунад.

Хабари хуш ин аст, ки роҳи ҳал амалӣ ва дастрас аст:

• Реактори силсилавии AC-ро илова кунедбаланд бардоштани импеданси бор
• Ҷуброни APF-ро беҳтар кунед— аз ҷуброни пурраи 100% худдорӣ кунед
• Истифода филтркунии гармоникии интихобӣбарои устувор кардани система

Бо риояи ин қадамҳо, шумо метавонед VFD ва APF-ро бехатар якҷоя ҷойгир кунед ва ба сифати аълои барқ, самаранокии баланд ва кори боэътимод ноил шавед.

Нагузоред, ки тақвияти гармонӣ шуморо ба ҳайрат орад. Дафъаи оянда, вақте ки шумо системаи VFDAPF-ро ба кор медароред, дар хотир доред: баъзан ҷуброни камтар ва импеданси бештаринтихоби оқилтари муҳандисӣ аст.