Какво е хармоничното изкривяване на стартер на VFD двигател?
Като доставчик на VFD моторни стартери, срещнах множество запитвания относно хармонично изкривяване от нашите клиенти. Разбирането на хармоничните изкривявания е от решаващо значение за правилната работа, ефективността и дълготрайността на VFD моторните стартери. В този блог ще разгледам какво е хармонично изкривяване, неговите причини, ефекти и каква е връзката му със стартерите на VFD мотори.
Какво е хармонично изкривяване?
Хармоничното изкривяване се отнася до отклонението на формата на вълната от чистата синусоида. В една идеална електрическа система вълните на напрежението и тока са синусоидални. Въпреки това, в реални приложения, особено в системи с нелинейни натоварвания като VFD моторни стартери, вълновите форми могат да бъдат изкривени.
Хармониците са цели числа, кратни на основната честота. Например, в 60 - Hz енергийна система основната честота е 60 Hz, а вторият хармоник е 120 Hz, третият хармоник е 180 Hz и т.н. Когато тези хармоници присъстват във формата на вълната на напрежението или тока, те причиняват отклонение на формата на вълната от нейната чиста синусоидална форма, което води до хармонично изкривяване.
Причини за хармонично изкривяване в VFD моторни стартери
VFD моторните стартери са нелинейни товари. Те използват силови електронни устройства като диоди, транзистори и тиристори, за да контролират скоростта и въртящия момент на двигателя. Тези устройства не черпят ток по линеен начин.
В VFD моторен стартер секцията на токоизправителя преобразува входящото AC напрежение в DC напрежение. Токоизправителят обикновено се състои от диоди, които провеждат ток само по време на част от AC цикъла. Това непродължително потребление на ток създава токови хармоници. След това инверторната секция преобразува постояннотоковото напрежение обратно в променливотоково напрежение с променлива честота и амплитуда, за да контролира скоростта на двигателя. Превключващото действие на силовите транзистори на инвертора също генерира хармоници на напрежение и ток.
Ефекти от хармонично изкривяване
На самия стартер на VFD мотора
- Прегряване: Хармониците могат да причинят допълнително нагряване в компонентите на стартера на VFD двигателя. Увеличеният ток поради хармоници води до по-високи резистивни загуби (I²R загуби) в проводниците, трансформаторите и другите компоненти. С течение на времето това може да намали живота на компонентите и дори да причини преждевременна повреда.
- Намалена ефективност: Наличието на хармоници увеличава привидната мощност в системата без съответно увеличение на реалната мощност. Това води до по-нисък фактор на мощността, което означава, че стартерът на VFD мотора трябва да черпи повече ток от източника на захранване, за да достави същото количество полезна мощност. В резултат на това се намалява общата ефективност на системата.
На електроенергийната система
- Изкривяване на напрежението: Хармоничните токове, протичащи през импеданса на захранващата система, могат да причинят изкривяване на напрежението. Това може да засегне друго оборудване, свързано към същата енергийна система. Чувствителното оборудване като компютри, комуникационни устройства и някои видове осветление може да работи неизправно или да има намалена производителност поради изкривеното напрежение.
- Смущения с друго оборудване: Хармониците могат да причинят електромагнитни смущения (EMI) и радиочестотни смущения (RFI). Тази намеса може да наруши нормалната работа на близкото електронно оборудване, като системи за управление, сензори и комуникационни устройства.
Измерване на хармоничните изкривявания
Има няколко начина за измерване на хармоничното изкривяване в система за стартиране на VFD двигател. Един общ параметър е пълното хармонично изкривяване (THD). THD се определя като съотношението на средната квадратична стойност (RMS) на всички хармонични компоненти към RMS стойността на основния компонент.
THD може да се изчисли както за напрежение (THDv), така и за ток (THDi). Високата стойност на THD показва значително количество хармонично изкривяване във формата на вълната. Анализаторите за качество на захранването обикновено се използват за измерване на THD и други свързани с хармониците параметри. Тези анализатори могат да предоставят подробна информация за отделните хармонични компоненти и техните амплитуди.
Намаляване на хармоничните изкривявания в VFD моторни стартери
Като доставчик на VFD моторни стартери, ние предлагаме няколко решения за смекчаване на хармоничните изкривявания:
Пасивни филтри
Пасивните филтри са най-разпространеният метод за намаляване на хармоничните изкривявания. Те се състоят от индуктори, кондензатори и резистори, подредени в специфична конфигурация, за да осигурят път с нисък импеданс за хармоничните токове. Чрез отклоняване на хармоничните токове далеч от захранващата система, пасивните филтри могат ефективно да намалят THD.
Активни филтри
Активните филтри са по-усъвършенствани от пасивните. Те използват силова електроника за генериране на компенсиращ ток, който е равен по големина, но противоположен по фаза на хармоничния ток. Този компенсиращ ток елиминира хармоничния ток, което води до почти синусоидална форма на вълната на тока. Активните филтри могат да регулират работата си в реално време, за да се адаптират към промените в натоварването и хармоничното съдържание.
Мултиимпулсни преобразуватели
VFD моторни стартери с многоимпулсни преобразуватели също могат да намалят хармоничните изкривявания. Например 12-импулсен или 18-импулсен преобразувател използва множество токоизправителни мостове, за да увеличи броя на импулсите в DC изхода. Това намалява амплитудата на хармониците от по-нисък порядък и подобрява общото качество на захранването.
Ролята на VFD моторните стартери в съвременните индустриални приложения
VFD моторните стартери се превърнаха в съществен компонент в съвременните промишлени приложения поради способността им да контролират прецизно скоростта и въртящия момент на двигателя. Те предлагат значителни икономии на енергия в сравнение с традиционните моторни стартери чрез регулиране на скоростта на двигателя според изискванията за натоварване. Въпреки това трябва да се обърне внимание на въпроса за хармоничното изкривяване, за да се гарантира надеждната и ефективна работа на тези системи.
VFD мотор стартертехнологията продължава да се развива и производителите непрекъснато работят върху подобряването на качеството на захранването на тези устройства. Чрез разбиране на причините и ефектите от хармоничното изкривяване и прилагане на подходящи стратегии за смекчаване, ние можем да гарантираме, че VFD моторните стартери работят гладко и ефективно в различни индустриални среди.
Свържете се с нас за вашите нужди от стартер на VFD двигател
Ако търсите надежден VFD двигателен стартер, който ефективно управлява хармоничните изкривявания, ние сме тук, за да ви помогнем. Нашият екип от експерти може да ви предостави подробна информация за нашите продукти, включително техните способности за смекчаване на хармониците. Независимо дали сте в производството, HVAC или друга индустрия, която изисква прецизно управление на двигателя, ние имаме правилното решение за вас.
Разбираме, че всяко приложение е уникално и се ангажираме да работим с вас, за да намерим най-добрия VFD двигателен стартер за вашите специфични нужди. Свържете се с нас днес, за да започнем дискусия относно вашите изисквания и да проучим как нашите продукти могат да подобрят производителността и ефективността на вашите двигателни системи.
Референции
- „Качество на захранването в електрическите системи“ от Роджър С. Дуган, Марк Ф. МакГранахан и Сурия Сантосо.
- „Задвижвания с променлива честота: избор, приложение и отстраняване на неизправности“ от William C. Boyes.
- Стандарт IEEE 519 - 2014, „Препоръчани практики и изисквания на IEEE за хармонично управление в електрически енергийни системи“.