آموزشیهارمونیک

شیوه‌ های هوشمندانه کاهش اثر هارمونیک‌ ها

شیوه‌ های هوشمندانه کاهش اثر هارمونیک‌ هاReviewed by یوسف رجبی on Mar 22Rating: ۵.۰شیوه‌ های هوشمندانه کاهش اثر هارمونیک‌ هااثر هارمونیک‌ها // به طور معمول، برای جلوگیری یا به حداقل رساندن اثر هارمونیک‌ ها، سه روش وجود دارد. روش چهارمی نیز وجود دارد که در شرایط خاصی استفاده می شود: کاهش جریان‌های هارمونیک تولید شده بهبود تاسیسات فیلترینگ نمونه ویژه –مدارشکن

فهرست

اثر هارمونیک‌ ها //

به طور معمول، برای جلوگیری یا به حداقل رساندن اثر هارمونیک‌ ها، سه روش وجود دارد. روش چهارمی نیز وجود دارد که در شرایط خاصی استفاده می شود:

  • کاهش جریان‌های هارمونیک تولید شده

  • بهبود تاسیسات

  • فیلترینگ

  • نمونه ویژه –مدارشکن

کاهش جریان‌های هارمونیک تولید شده

Smart ways to cut down the influence harmonic

مسئله هارمونیک ها و شیوه های کاهش و حذف آن چالشی همیشگی بوده است و این مشکل بیشتر برای عزیزانی بروز کرده است که اینورتر و یا سافت استارتر را در محیط هایی نصب کرده اند که سطح هارمونی های تولید شده برای اون محیط ها یک خطر محسوب میشده و یک فرایند را مختل کرده است و این تجربه مسئله هارمونیک ها رو برای این دوستان جدی تر و اثرات مخرب آن را ملموس تر ساخته است.

این نکته که همیشه باید در برابر هارمونیک های تولید شده حساس بود شکی نیست چه بسا اثرات مخربی را در مرور زمان به جای میزارن که در لحظه قابل مشاهده نیست.

یکی از تاثیرات خاموش هارمونیک ها در سیستم پایین آمدن راندمان الکتروموتور هایی است که بدون اینورتر در حال کار هستند.

اثرات خاموش و تخریب کننده بسیاری را میتوان نام برد که از هدف اصلی این مقاله دور میشویم انشا الله در پست های بعدی به آن میپردازیم.


جریان‌ های هارمونیک تولید شده را می‌ توان به شیوه‌های  هوشمندانه ذیل کاهش داد:

۱-۱. چوک ورودی (Line choke)

انتخاب چوک ورودی همیشه یک چالش بوده است و یکی از نکته های مهم در انتخاب چوک ورودی یا چوک خروجی شناحت ساختار چوک و شناخت کامل عملکرد چوک ورودی و چوک خروجی است.

“توصیه میشود برای شناخت کامل تر و نحوه انتخاب چوک ورودی و چوک خروجی مقاله فوق را مطالعه نمایید: چوک ورودی (LINE REACTOR) چیست؟

یک چوک ورودی سه مرحله‌ای به صورت سری به منبع تغذیه متصل می‌شود (یا در باس DC مبدل‌های فرکانس، یکپارچه می‌گردد). این چوک ورودی، هارمونیک‌ های جریان (به ویژه هارمونیک‌ های مراتب بالا) و در نتیجه، مقدار rms مصرف جریان و انحراف در نقطه اتصال مبدل را کاهش می‌دهد.

[quote]

 می‌توان چوک ورودی را بدون اینکه برتولید کننده هارمونیک‌ها تاثیر بگذارد نصب کرده و از آن برای درایوهای متعدد استفاده نمود.

[/quote]

چوک ورودی چگونه به درایو فرکانس متغیر کمک می کند؟

۲-۱. استفاده از یکسوسازهای (رکتیفایر) ۱۲ مرحله‌ای

در اینجا با ترکیب جریان‌ها، هارمونیک‌های ضعیفی مانند جریان‌های رو به بالای ۵ و ۷ (که معمولا به دلیل داشتن دامنه های بزرگ، بیشترین اختلال را ایجاد می کنند) حذف می‌شوند. این راه‌ حل به یک مبدل با دو سیم‌ پیچ ثانویه (ستاره و مثلث ) نیاز داشته و فقط هارمونیک ‌های شماره‌ گذاری با ۱۲k±۱ را تولید می‌کند.

چه مواردی باید درهنگام راه اندازی اینورتر مورد بررسی قرار گیرد؟

۳-۱. ابزارهای جریان ورودی Sinewave

این شیوه شامل استفاده از مبدل‌های استاتیک است که این یکسوساز از سوئیچینگ PWM برای جذب جریان سینوسی استفاده می‌کند.



3-phase line choke //چوک ورودی 3 فاز
۳-phase line choke //چوک ورودی ۳ فاز

اسپیک (نوسانات شدید)ولتاژ بالا (DV/ DT) و حفاظت موتور

  • بهبود تاسیسات

بهبود تاسیسات را می‌توان با ایمن ‌سازی بارهای حساس با استفاده از فیلترها، افزایش توان مدار کوتاه، کاهش تجهیزات انجام داد.

 

۱-۲. تفکیک بارهای آلاینده

به عنوان اولین مرحله، باید تجهیزات حساس را تا حد امکان به منبع شبکه اصلی نزدیک کرد.

سپس باید بارهای آلاینده را مشخص کرده و به عنوان مثال با تامین انرژی  آنها از منابع تفکیک یا مبدل‌های مشخص شده، آنها را از بارهای حساس جدا نمود. این راه‌ حل شامل کار با ساختار نصب بوده و البته همواره مشکل و پرهزینه است.

۲-۲. ترمیم ابزارهای محافظتی و افزایش اندازه خازن‌ها

انتخاب این راه‌ حل به ویژگی‌های نصب بستگی دارد. برای انتخاب این نوع تجهیزات، قانونی ساده وجود دارد که Gh، توان ظاهری ژنراتورها در هارمونیک ‌هایی هستند که نیروی آنها توسط سیستم شینه (busbar) مشابه و در قالب خازن تامین می‌شود و Sn نیز توان ظاهری مبدل/مبدل‌های جریان رو به بالا می‌باشد:

اگر Gh/Sn ≤۱۵% باشد، [استفاده از] تجهیزات استاندارد مناسب است.

اگر Sn >15% باشد، دو راه‌حل احتمالی وجود دارد:

 

برای شبکه‌های آلوده (۱۵% < Gh/Sn ≤ ۲۵%):

به موازات افزایش درجه‌ بندی ولتاژ خازن‌ ها باید اندازه درجه‌ بندی جریان دستگاه اتصال و نیز اتصالات سری را افزایش داد.

 

برای شبکه‌های بسیار آلوده (۲۵% < Gh/Sn ≤ ۶۰%)

چوک های ضد هارمونیک را باید به خازن‌ها متصل کرده و فرکانسی کمتر از فرکانس پایین‌ ترین هارمونیک برای آن تنظیم کرد (مثلا ۲۱۵ Hz برای یک شبکه ۵۰ Hz). شکل ۱ را ببینید. این روند، هر گونه تشدیدی را حذف کرده و هارمونیک‌ ها را کاهش می‌دهد.

اصلاح ضریب توان و فیلتر هارمونیکی

هارمونیک
شکل ۱ – اثرات چوک ضد هارمونیک در امپدانس شبکه

بانک خازن یک تنظیم ولتاژ خوب و توجیه اصلاح ضریب توان

۳-فیلترینگ (غیرفعال، فعال و ترکیبی)

در صورتی که Gh/Sn > 60% باشد متخصصان باید فیلتر هارمونیک را محاسبه و نصب کنند (شکل ۲ را ببینید –اصول و ویژگی‌های فیلترینگ غیرفعال، فعال و ترکیبی)

فیلترقاعده کلیویژگی‌ها
غیر فعالمدار LC سری فرعی در هر فرکانس هارمونیک حذف می‌شود.
passive-filter
passive-filter
• عدم محدودیت در جریان هارمونیک
• تعادل نیروی واکنشی
• حذف یک یا چند دستور هارمونیک (عموما ۵، ۷، ۱۱). برای یک یا دو سفارش، یک فیلتر متعادل می‌شود.
• خطر تقویت هارمونیک‌ ها در صورت اصلاح شبکه
• خطر اضافه‌ بار ایجاد شده به دلیل آلودگی بیرونی. فیلتر شبکه (جهانی).
• مطالعه مهندسی تمام نمونه‌ها
فعالتولید جریان برای لغو تمام هارمونیک‌ های ایجاد شده به وسیله بار
active-filter
active-filter
• راه‌حلی ویژه و مناسب برای فیلترینگ ماشینی (داخلی)
• فیلترینگ یک پهنای فرکانس گسترده (حذف دستورات هارمونیک ۲ تا ۲۵)
• خودتنظیمی
• اصلاح شبکه، تاثیری ندارد
• تنظیم تمام واریاسیون‌ها در طیف بار و هارمونیک
• راه‌حل بی‌نهایت انعطاف‌پذیر برای هر نوع بار
• مطالعه ساده مهندسی
ترکیبی
hybrid-filter
hybrid-filter
مزایای راه‌حل‌های فیلترینگ غیرفعال و فعال را پیشنهاد کرده و طیف گسترده‌ای از توان و عملکرد را پوشش می‌دهد:
• فیلترینگ یک پهنای فرکانس گسترده (حذف دستورات هارمونیک ۲ تا ۲۵)
• تعادل نیروی واکنشی یعنی ظرفیا بالای فیلترینگ جریان
• راه‌حل فنی-اقتصادی مطلوب برای فیلترینگ شبکه

۱-۳. فیلترینگ غیرفعال

این مرحله شامل بای ‌پس مقاومت ظاهری پایین در فرکانسی است که با استفاده از مولفه‌های غیرفعال (القاگر، خازن، مقاومت الکتریکی) منتقل می‌شود. فیلترهای غیرفعال متعددی که به صورت موازی به هم متصل هستند برای حذف تعدادی از مولفه‌ها ضروری می‌باشند.

۶ تصورغلط رایج که درمورد اینورتر (VFD) ممکن است داشته باشید

[quote]

 در تعیین اندازه فیلترهای هارمونیک باید نهایت دقت را به عمل آورد: یک فیلتر غیرفعال با طراحی ضعیف ممکن است به تشدید و تقویت فرکانس‌هایی منجر شود که پیش از نصب فیلتر، هیچ ‌گونه اختلالی ایجاد نمی‌کردند.

[/quote]
فیلتر هارمونیک
فیلتر هارمونیک غیرفعال آنی ۴۰۰V

۲-۳. فیلترینگ فعال

این مرحله شامل خنثی‌سازی هارمونیک‌های القا شده توسط بار است. ابتدا تحلیل جریان، آنها را در دامنه و فاز مشخص می‌کند. سپس هارمونیک‌ های مشابه ولی مخالف به وسیله فیلتر فعال تولید می‌شوند. می‌توان چندین فیلتر فعال را به صورت موازی به هم وصل کرد.

[quote]

برای مثال، می‌توان یک فیلتر فعال را به UPS متصل کرد تا هارمونیک‌هایی را کاهش داد که به جریان رو به بالا تزریق شده‌اند.

[/quote]
طیف ABB در فیلترهای هارمونیک فعال PQF –در درجه‌بندی 30Amps تا 450Amps موجود است و می‌توان واحدها را به صورت چندتایی تنظیم کرد تا به درجه‌بندی مورد نیاز دست یافت. واحدهای PQF می‌توانند به طور همزمان، بیش از 20 هارمونیک را در سیستم‌های سه‌سیمی (15 هارمونیک در سیستم‌های چهار‌سیمی) و بیش از هارمونیک پنجاهم را فیلتر کنند.
طیف ABB در فیلترهای هارمونیک فعال PQF –در درجه‌بندی ۳۰Amps تا ۴۵۰Amps موجود است و می‌توان واحدها را به صورت چندتایی تنظیم کرد تا به درجه‌بندی مورد نیاز دست یافت. واحدهای PQF می‌توانند به طور همزمان، بیش از ۲۰ هارمونیک را در سیستم‌های سه‌سیمی (۱۵ هارمونیک در سیستم‌های چهار‌سیمی) و بیش از هارمونیک پنجاهم را فیلتر کنند.

۳-۳. فیلترینگ ترکیبی

این مرحله شامل مجموعه‌ای از یک فیلتر فعال و یک فیلتر غیرفعال در هارمونیک‌ های غالب است (مانند ۵) که نیروی واکنشی مورد نیاز را تامین می‌کند.

 

۴- نمونه ویژه –مدارشکن

هارمونیک‌ ها ممکن است موجب قطع ناخواسته ابزارهای محافظتی شوند. برای اجتناب از این امر باید هنگام انتخاب ابزارهای محافظتی، نهایت دقت را به عمل آورد.

[quote]

مدارشکن‌ها را می‌توان با استفاده از دو نوع ابزار قابل حمل (پرتابل) تنظیم کرد: مغناطیسی-حرارتی یا الکترونیک.

[/quote]

حسگرهای حرارتی در مدارشکن‌ های مغناطیسی-حرارتی به هارمونیک‌ ها حساس بوده و می‌توانند بار واقعی رساناهای ایجاد شده در حضور هارمونیک‌ ها را تعیین کنند.

لذا استفاده از آنها در مدارهای جریان کم و به ویژه در کاربردهای داخلی و صنعتی مناسب است.

شیوه مورد استفاده توسط مدارشکن‌های الکترونیکی برای محاسبه جریان حمل شده می‌تواند نشان‌دهنده خطر قطع ناخواسته بوده و لذا هنگام انتخاب این ابزار باید دقت کرد که ارزش rms واقعی جریان مورد ارزیابی قرار گیرد.

این ابزار می‌توانند قابلیت بهتری در ردیابی تغییرات حرارتی کابل‌ ها به ویژه در مورد بارهای دوره‌ای داشته باشند حافظه حرارتی آنها بیشتر از نوارهای دوفلزی است که به صورت غیرمستقیم حرارت داده می‌شوند.

آموزش هارمونیک‌ ها برای مبتدیان (VIDEO)

این مودول یادگیری الکترونیکی، درک واقعی از هارمونیک‌ های الکتریکی را به همراه تشریح این مسئله به دنبال دارد که آنها چگونه شکل گرفته و چگونه می‌توان آنها را از شبکه الکتریکی حذف کرد.

گروه مهندسی الکترومارکت در خدمت شما است.

مطالب الکترومارکت را در کانال تلگرام الکترومارکت دنبال کنید.

متشکرم که تا انتهای این مقاله با ما بودید منتظر نظرات خوبتون هستم.

برچسب ها

یوسف رجبی

یوسف-مهندسی کنترل صنعتی,برنامه نویس و بنیان گذار الکترومارکت طراح و برنامه نویس سیستم های مبتنی بر اتوماسیون صنعتی.طراح پروژه های انرژی سیوینگ بر پایه تکنیک های نوین, حرفه ای در برنامه نویسی اتوکد,ای پلن و طراحی وب سایت

نوشته های مشابه

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

بستن