Az ipari motorvezérlés területén a változtatható frekvenciájú hajtások (VFD) kulcsszerepet játszanak az energiafogyasztás optimalizálása és a motor teljesítményének javítása terén. A 15 kW-os VFD-k elkötelezett szállítójaként jól ismerem azokat a technikai bonyodalmakat, amelyek ezeket az eszközöket nélkülözhetetlenné teszik a modern ipari környezetben. A VFD-k kezelése során az egyik legfontosabb szempont a harmonikus tartalom.
Harmonikusok megértése VFD-ben
A harmonikusok olyan frekvenciák, amelyek többszörösei az elektromos rendszer alapfrekvenciájának. A legtöbb energiarendszerben az alapfrekvencia 50 Hz vagy 60 Hz. Amikor egy VFD működik, félvezető kapcsolóeszközöket használ a bejövő váltóáram egyenárammá alakítására, majd visszaváltoztatható frekvenciájú váltóárammá. Ez az átalakítási folyamat nem ideális, és ezeken a harmonikus frekvenciákon elektromos áramot és feszültséget generál.
A VFD harmonikus tartalma több okból is jelentős probléma. Először is, a túlzott harmonikus túlmelegedést okozhat az elektromos berendezésekben, például transzformátorokban, motorokban és kábelekben. Ennek az az oka, hogy a harmonikus frekvencián folyó járulékos áramok a (P = I^{2}R) képlet szerint megnövekedett ellenállásos fűtést eredményeznek, ahol (P) a teljesítménydisszipáció, (I) az áram, és (R) az ellenállás. Másodszor, a harmonikusok interferenciát okozhatnak a kommunikációs rendszerekben és más érzékeny elektronikus berendezésekben, ami hibás működést és csökkent megbízhatóságot okozhat.
Harmonikus generálási mechanizmusok 15 kW-os VFD-ben
A 15 kW-os VFD általában egy egyenirányítóból, egy DC-körből és egy inverterből áll. Az egyenirányító fokozat, amely általában egy dióda alapú vagy tirisztor alapú áramkör, a bejövő váltakozó áramot egyenárammá alakítja. Az átalakítás során nem lineáris áramfelvétel történik, amely a harmonikusok elsődleges forrása.
Az egyenáramú kör tárolja a DC teljesítményt, és stabil feszültségforrást biztosít az inverter számára. Az inverter ezután a DC teljesítményt a motor fordulatszám-szabályozására alkalmas változó frekvenciájú váltakozó árammá alakítja vissza. Az inverter kapcsolási hatása is hozzájárul a harmonikus generáláshoz, bár általában kisebb mértékben, mint az egyenirányítóé.
A 15 kW-os VFD harmonikus spektruma Fourier-analízissel elemezhető. A VFD által generált leggyakoribb harmonikusok a páratlan számú harmonikusok, mint például a 3., 5., 7., 11. és 13. harmonikusok. Ezek a harmonikusok azért jelentősek, mert speciális problémákat okozhatnak az elektromos rendszerben. Például a 3. harmonikus nulla túlterheléshez vezethet háromfázisú négyvezetékes rendszerekben, mivel mindhárom fázis 3. harmonikusa fázisban van a nullavezetőben.
A harmonikus tartalom hatása az elektromos rendszerre
A harmonikusok jelenléte egy 15 kW-os VFD-ben messzemenő következményekkel járhat az egész elektromos rendszerre nézve. A korábban említett túlmelegedési és interferenciaproblémák mellett a harmonikusok is befolyásolhatják a rendszer teljesítménytényezőjét. A teljesítménytényező azt méri, hogy mennyire hatékonyan használják fel az elektromos energiát, és az alacsony teljesítménytényező magasabb energiaköltséget eredményezhet a végfelhasználó számára.
Ha felharmonikusok vannak jelen, a látszólagos teljesítmény (a feszültség és az áram szorzata) nagyobb, mint a valós teljesítmény (a munkához ténylegesen felhasznált teljesítmény). Ez a különbség a harmonikus áramokhoz kapcsolódó meddőteljesítménynek köszönhető. A közművek gyakran alacsony teljesítménytényezőért számolnak fel ipari ügyfeleket, így a harmonikus tartalom csökkentése jelentős költségmegtakarítást eredményezhet.
Harmonikusok mérséklése 15 kW-os VFD-kben
15 kW-os VFD szállítóként tisztában vagyok vele, hogy számos módszer létezik a VFD-k harmonikus tartalmának csökkentésére. Az egyik leggyakoribb módszer a passzív szűrők használata. A passzív szűrők induktorokból, kondenzátorokból és ellenállásokból állnak, és úgy tervezték őket, hogy alacsony impedanciájú utakat kínáljanak meghatározott harmonikus frekvenciákhoz. Például egy hangolt szűrőt meg lehet tervezni úgy, hogy az 5. harmonikus áramot elzárja a fő elektromos rendszertől.
Egy másik megközelítés az aktív harmonikus szűrők használata. Az aktív szűrők folyamatosan figyelik a rendszer harmonikus áramait, és egyenlő és ellentétes áramokat fecskendeznek be a harmonikusok kioltására. Míg az aktív szűrők drágábbak, mint a passzív szűrők, nagyobb rugalmasságot és jobb teljesítményt kínálnak, különösen olyan alkalmazásokban, ahol a terhelési jellemzők gyakran változnak.
Egyes esetekben többimpulzusos VFD-k is használhatók a harmonikusok csökkentésére. A többimpulzusos VFD fázisváltó transzformátort használ több bemeneti fázis létrehozására, ami jelentősen csökkentheti a harmonikus tartalmat. Például egy 12 impulzusú vagy 18 impulzusú VFD nagyon alacsony szintre csökkentheti az 5. és 7. harmonikusokat.
Ajánlatunk és megoldásaink
A 15 kW-os VFD-k szállítójaként megértjük a kiváló minőségű, alacsony harmonikus tartalmú termékek biztosításának fontosságát. VFD-ink fejlett technológiával készültek, hogy a kezdetektől minimálisra csökkentsék a harmonikus generálást. Egy sor harmonikus hatáscsökkentő megoldást is kínálunk ügyfeleink speciális igényeinek kielégítésére.
Megbízhatót keresőknekFrekvencia hajtás háromfázisú motorhoz15 kW-os VFD-ink kiváló választás. Háromfázisú motorok széles választékához alkalmasak, precíz fordulatszám-szabályozást és energiamegtakarítást biztosítanak. A miénkVector Control VFDA modellek még fejlettebb vezérlési képességeket kínálnak, ami jobb nyomatékszabályozást és dinamikus teljesítményt tesz lehetővé.
Ezen kívül van660V - 690V VFDopciók állnak rendelkezésre a nagyobb feszültségű működést igénylő alkalmazásokhoz. Ezeket a VFD-ket úgy tervezték, hogy kezeljék a megnövekedett elektromos feszültséget, és továbbra is fenntartsák az alacsony harmonikus tartalmat.
Következtetés és cselekvésre ösztönzés
A 15 kW-os VFD harmonikus tartalmának megértése alapvető fontosságú az ipari elektromos rendszerek biztonságos és hatékony működése szempontjából. Szállítóként elkötelezettek vagyunk amellett, hogy ügyfeleinknek olyan VFD-ket biztosítsunk, amelyek nem csak teljesítik a teljesítménykövetelményeiket, hanem minimalizálják a harmonikusok negatív hatásait is.
Ha 15 kW-os VFD-re van szüksége, vagy bármilyen kérdése van a harmonikus mérsékléssel kapcsolatban, kérjük, forduljon hozzánk. Szakértői csapatunk készen áll, hogy segítsen Önnek kiválasztani a megfelelő terméket és megoldást az adott alkalmazáshoz. Várjuk a lehetőséget, hogy Önnel együtt dolgozhassunk, és segítsünk optimalizálni motorvezérlő rendszereit.
Hivatkozások
- Brown, H. (2018). Áramminőség az elektromos rendszerekben: A felharmonikusok megértése és enyhítése. IEEE Press.
- Smith, J. (2020). Változófrekvenciás meghajtók: alapelvek és alkalmazások. McGraw – Hill.
- Nemzetközi Elektrotechnikai Bizottság (IEC). (2019). IEC 61000 - 3 - 12: Elektromágneses összeférhetőség (EMC) - 3. rész - 12: Határértékek - A harmonikus áramkibocsátás határértékei (a berendezés bemeneti árama ≤ 16 A fázisonként és > 75 A fázisonként).