در سیستم های قدرت صنعتی و تجاری امروزی, اعوجاج هارمونیک به یک چالش رو به رشد تبدیل شده است. از آنجایی که امکانات بیشتر به بارهای الکتریکی غیر خطی مانند درایوهای فرکانس متغیر متکی هستند (VFDS), سیستم های UPS, روشنایی LED, شارژرهای EV, دستگاه های جوشکاری, و تجهیزات مرکز داده, موضوع هارمونیک ها را دیگر نمی توان نادیده گرفت.
در نیرومند, ما اغلب به مهندسان کمک می کنیم, پیمانکاران EPC, و مدیران تاسیسات مشکلات کیفیت توان ناشی از هارمونیک ها را حل می کنند. دو مورد از رایج ترین راه حل های مورد بحث عبارتند از فیلترهای هارمونیک تک فاز وت فیلترهای هارمونیک فعال (AHFS).
اگرچه هر دو فناوری برای کاهش اعوجاج هارمونیک طراحی شده اند, آنها به طور قابل توجهی در اصول طراحی متفاوت هستند, سناریوهای کاربردی, عملکرد, و هزینه. در این مقاله, ما تفاوت های کلیدی بین فیلترهای هارمونیک تک فاز و فیلترهای هارمونیک فعال را از دیدگاه یک مهندس برق ارشد توضیح خواهیم داد..
هارمونیک در سیستم های الکتریکی چیست؟?
هارمونیک ها شکل موج های ولتاژ یا جریانی هستند که در فرکانس هایی که مضربی از فرکانس اصلی هستند کار می کنند. (50هرتز یا 60 هرتز). آنها عمدتاً توسط بارهای غیر خطی ایجاد می شوند که به جای امواج سینوسی صاف، جریان را در پالس های ناگهانی می کشند..
منابع متداول هارمونیک ها شامل می شوند:
- درایوهای فرکانس متغیر (VFDS)
- سوئیچینگ منابع تغذیه
- مراکز داده
- اینورترهای خورشیدی
- ایستگاه های شارژ EV
- سیستم های UPS
- سیستم های روشنایی LED
- کوره های قوس
اعوجاج هارمونیک بیش از حد می تواند باعث شود:
- گرمای بیش از حد ترانسفورماتور
- خرابی بانک خازن
- حرکت مزاحم
- کاهش راندمان موتور
- افزایش تلفات انرژی
- داغ شدن بیش از حد کابل
- خرابی تجهیزات
- کاهش ضریب توان
- هزینه های نگهداری بالاتر
برای کاهش این مشکلات, فن آوری های فیلترینگ هارمونیک به کار گرفته شده اند.
فیلتر هارمونیک تک فاز چیست؟?
بوها فیلتر هارمونیک تک فاز یک دستگاه فیلتر است که به طور خاص برای سیستم های الکتریکی تک فاز طراحی شده است. معمولاً برای سرکوب جریان های هارمونیک تولید شده توسط بارهای تک فاز استفاده می شود.
این فیلترها معمولاً فیلترهای غیرفعال هستند که از آنها تشکیل شده است:
- خازن ها
- سلف ها
- مقاومت ها
فیلتر بر روی فرکانس های هارمونیک خاص تنظیم شده است, مانند 3, 5هفتم, یا هارمونیک هفتم.
فیلترهای هارمونیک تک فاز چگونه کار می کنند
فیلترهای هارمونیک تک فاز با ایجاد مسیری با امپدانس کم برای جریان های هارمونیک کار می کنند. به جای بازگشت به سیستم قدرت, جریان های هارمونیک به مدار فیلتر منحرف می شوند.
اکثر فیلترهای تک فاز پسیو هستند, به این معنی که آنها به طور فعال جریان های جبرانی را تزریق نمی کنند. در عوض, آنها برای جذب هارمونیک های هدف به مدارهای LC تنظیم شده متکی هستند.
مکان های نصب معمولی شامل:
- سیستم های مسکونی
- ساختمان های تجاری کوچک
- تجهیزات اداری
- ابزار آزمایشگاهی
- تجهیزات مخابراتی
- سیستم های یو پی اس تک فاز
- وسایل پزشکی کوچک
فیلتر هارمونیک فعال چیست (قوای)?
یک فیلتر هارمونیک فعال (قوای) یک دستگاه الکترونیکی با کیفیت توان پیشرفته است که به صورت پویا جریان های هارمونیک را در زمان واقعی شناسایی و جبران می کند.
برخلاف فیلترهای غیرفعال, AHF ها از الکترونیک قدرت و فناوری پردازش سیگنال دیجیتال برای تزریق جریان های هارمونیک معکوس به سیستم استفاده می کنند.
این به طور موثر هارمونیک های ناخواسته را در یک محدوده فرکانس وسیع خنثی می کند.
فیلترهای هارمونیک فعال چگونه کار می کنند
فیلترهای هارمونیک فعال به طور مداوم جریان بار را با استفاده از ترانسفورماتورهای جریان کنترل می کنند (CT ها). کنترل کننده طیف هارمونیک را تجزیه و تحلیل می کند و جریان های جبرانی تولید می کند که از نظر بزرگی برابر اما در فاز مخالف هستند..
نتیجه لغو هارمونیک و بهبود کیفیت شکل موج است.
AHF ها معمولا می توانند:
- THDi را در زیر کاهش دهید 5%
- چندین مرتبه هارمونیک را به طور همزمان جبران کنید
- بهبود ضریب توان
- بارهای سه فاز را متعادل کنید
- جریان های خنثی را کاهش دهید
- سازگاری دینامیکی با بارهای در حال تغییر
فیلترهای هارمونیک فعال به طور گسترده ای استفاده می شود:
- گیاهان صنعتی
- مراکز داده
- بیمارستان
- تولید نیمه هادی
- ساختمانهای تجاری
- سیستم های انرژی تجدید پذیر
- زیرساخت شارژ EV
- کارخانه های هوشمند
تفاوت های کلیدی بین فیلترهای هارمونیک تک فاز و فیلترهای هارمونیک فعال
1. اصل عملیات
فیلتر هارمونیک تک فاز
فیلترهای هارمونیک تک فاز عموماً دستگاه های پسیو هستند. آنها فرکانس های هارمونیک خاصی را با استفاده از مدارهای LC تنظیم شده جذب می کنند.
عملکرد آنها به شدت بستگی دارد:
- امپدانس سیستم
- شرایط بارگذاری
- پایداری فرکانس هارمونیک
فیلتر هارمونیک فعال
AHF ها به طور فعال جریان های جبرانی را با استفاده از الکترونیک قدرت و الگوریتم های DSP تولید می کنند.
آنها می توانند فوراً به شرایط هارمونیک در حال تغییر پاسخ دهند و به صورت پویا جبران کنند.
2. محدوده جبران هارمونیک
فیلتر هارمونیک تک فاز
فیلترهای غیرفعال معمولاً برای یک یا چند مرتبه هارمونیک تنظیم می شوند.
به عنوان مثال:
- 3فیلتر هارمونیک سوم
- 5فیلتر هارمونیک ام
- 7فیلتر هارمونیک ام
آنها برای کاهش هارمونیک طیف گسترده کمتر موثر هستند.
فیلتر هارمونیک فعال
AHF ها می توانند جبران کنند:
- 2هارمونیک های nd تا 50
- هارمونیک های چندگانه به طور همزمان
- بارهای هارمونیک دینامیکی و نوسانی
این محافظت به طور قابل توجهی گسترده تر را فراهم می کند.
3. انعطاف پذیری سیستم
فیلتر هارمونیک تک فاز
فیلترهای غیرفعال پس از نصب نسبتاً ثابت می شوند.
اگر بار به طور قابل توجهی تغییر کند, ممکن است عملکرد فیلتر کاهش یابد.
فیلتر هارمونیک فعال
AHF ها بسیار سازگار هستند و به طور خودکار به تغییرات بار در زمان واقعی پاسخ می دهند.
این آنها را برای سیستم های الکتریکی مدرن با بارهای دینامیکی ایده آل می کند.
4. پیچیدگی نصب
فیلتر هارمونیک تک فاز
نصب به طور کلی ساده و مقرون به صرفه است.
آنها مناسب هستند:
- سیستم های کوچک
- مسائل هارمونیک ساده
- بودجه های محدود
فیلتر هارمونیک فعال
AHF ها نیاز دارند:
- ترانسفورماتورهای جریان
- پیکربندی کنترلر
- تحلیل هارمونیک مناسب
- راه اندازی پیچیده تر
هر چند, آنها عملکرد بسیار بالاتری را ارائه می دهند.
5. خطر رزونانس
فیلتر هارمونیک تک فاز
فیلترهای هارمونیک غیرفعال ممکن است مشکلات رزونانسی را در سیستم قدرت ایجاد کنند.
این به طور بالقوه می تواند هارمونیک ها را به جای کاهش آنها تقویت کند.
مطالعات سیستم اغلب قبل از نصب ضروری است.
فیلتر هارمونیک فعال
AHF ها به تنظیم رزونانس متکی نیستند و بنابراین از خطرات رزونانس جلوگیری می کنند.
این به طور قابل توجهی قابلیت اطمینان سیستم را بهبود می بخشد.
6. تصحیح عامل قدرت
فیلتر هارمونیک تک فاز
برخی از فیلترهای غیرفعال نیز می توانند ضریب توان را بهبود بخشند.
هر چند, قابلیت اصلاح محدود است.
فیلتر هارمونیک فعال
بسیاری از AHF های مدرن ادغام می شوند:
- کاهش هارمونیک
- جبران قدرت واکنشی
- تصحیح عامل قدرت
- تعادل بار
این آنها را به یک راه حل با کیفیت توان چند منظوره تبدیل می کند.
7. الزامات تعمیر و نگهداری
فیلتر هارمونیک تک فاز
فیلترهای غیرفعال معمولاً به حداقل تعمیر نیاز دارند.
هر چند, پیری خازن و تنش حرارتی در نهایت می تواند عملکرد را کاهش دهد.
فیلتر هارمونیک فعال
AHF ها حاوی سیستم های الکترونیکی و خنک کننده پیشرفته هستند.
بازرسی منظم توصیه می شود, اما AHF های مدرن بسیار قابل اعتماد و هوشمند هستند.
8. مقایسه هزینه
فیلتر هارمونیک تک فاز
مزایا:
- سرمایه گذاری اولیه کمتر
- طراحی ساده
- اقتصادی برای کاربردهای کوچک
معایب:
- قابلیت جبران خسارت محدود
- کمتر انعطاف پذیر است
- مشکلات رزونانس بالقوه
فیلتر هارمونیک فعال
مزایا:
- سرکوب هارمونیک برتر
- عملکرد پویا
- قابلیت چند منظوره
معایب:
- هزینه اولیه بالاتر
- نصب پیچیده تر
هر چند, AHFها اغلب به دلیل بهبود بازده انرژی و کاهش خرابی تجهیزات، هزینه های عملیاتی طولانی مدت کمتری را ارائه می دهند.
جدول مقایسه: فیلتر هارمونیک تک فاز در مقابل فیلتر هارمونیک فعال
| نشان | فیلتر هارمونیک تک فاز | فیلتر هارمونیک فعال |
|---|---|---|
| فناوری | مدار LC غیرفعال | جبران الکترونیکی قدرت |
| نوع جبران | ثابت شد | پویا |
| محدوده هارمونیک | هارمونیک های خاص | هارمونیک های طیف گسترده |
| سازگاری | محدود | عالی |
| خطر رزونانس | ممکن است | هیچ کدام |
| تصحیح عامل قدرت | جزئی | پیشرفته |
| نصب | ساده | متوسط |
| هزینه | پایین تر | بالاتر |
| بهترین برای | سیستم های کوچک | سیستم های صنعتی پیچیده |
| نگهدار | کم | متوسط |
چه زمانی باید فیلتر هارمونیک تک فاز را انتخاب کنید؟?
فیلترهای هارمونیک تک فاز زمانی ایده آل هستند:
- مسائل هارمونیک نسبتا ساده هستند
- بار پایدار است
- بودجه محدود است
- برنامه در مقیاس کوچک است
- فقط فرکانس های هارمونیک خاص نیاز به سرکوب دارند
کاربردهای معمولی عبارتند از:
- تاسیسات مسکونی
- دفاتر کوچک
- تجهیزات آزمایشگاهی
- سیستم های مخابراتی
- سیستم های یو پی اس کوچک
چه زمانی باید فیلتر هارمونیک فعال را انتخاب کنید؟?
فیلترهای هارمونیک فعال در هنگام انتخاب ارجح هستند:
- سطوح هارمونیک اغلب در نوسان است
- نظم هارمونیک چندگانه وجود دارد
- الزامات کیفیت برق سختگیرانه است
- قابلیت اطمینان تجهیزات بسیار مهم است
- این مرکز دارای تجهیزات الکترونیکی حساس است
- توسعه بار در آینده انتظار می رود
برنامه های کاربردی ایده آل شامل:
- اتوماسیون صنعتی
- مراکز داده
- کارخانه های نیمه هادی
- بیمارستان
- ساختمان های هوشمند
- نیروگاه های انرژی تجدید پذیر
- ایستگاه های شارژ EV
چرا کاهش هارمونیک بیش از هر زمان دیگری اهمیت دارد؟
با پذیرش سریع اتوماسیون, انرژی های تجدید پذیر, و الکترونیک قدرت, آلودگی هارمونیک در سطح جهان در حال افزایش است.
امکانات مدرن در برابر آسیب پذیری بیشتر می شود:
- خرابی غیرمنتظره
- اتلاف انرژی
- آسیب به تجهیزات
- مسائل مربوط به انطباق
استانداردهای بین المللی مانند IEEE 519 اکنون محدودیت های سخت تری برای اعوجاج هارمونیک قرار دهید.
فیلتر هارمونیک مناسب دیگر اختیاری نیست - این یک بخش اساسی از طراحی سیستم قدرت مدرن است.
راه حل های فیلتر هارمونیک CoEpower
در نیرومند, ما راه حل های کیفیت توان پیشرفته را متناسب با کاربردهای صنعتی و تجاری ارائه می دهیم.
پیشنهادات ما شامل:
- فیلترهای هارمونیک فعال (قوای)
- ژنراتورهای VAR استاتیک (SVG)
- بانک های خازنی
- فیلترهای هارمونیک غیرفعال
- سیستم های تصحیح ضریب قدرت
- راه حل های کاهش هارمونیک سفارشی
تیم مهندسی ما تجزیه و تحلیل دقیق هارمونیک را انجام می دهد تا به مشتریان کمک کند موثرترین و مقرون به صرفه ترین راه حل را برای تاسیسات خود انتخاب کنند..
چه به یک فیلتر هارمونیک فشرده تک فاز یا یک فیلتر هارمونیک فعال با ظرفیت بالا برای یک سیستم صنعتی پیچیده نیاز داشته باشید., CoEpower می تواند راه حل های قابل اعتماد و کارآمد با کیفیت انرژی ارائه دهد.
افکار نهایی
هم فیلترهای هارمونیک تک فاز و هم فیلترهای هارمونیک فعال نقش مهمی در مدیریت کیفیت برق دارند.
فیلتر هارمونیک تک فاز یک راه حل مقرون به صرفه برای پایداری ارائه می دهد, مسائل هارمونیک در مقیاس کوچک. در مقابل, یک فیلتر هارمونیک فعال هوشمند را فراهم می کند, پویا, و جبران هارمونیک جامع برای محیط های صنعتی مدرن.
انتخاب راه حل مناسب به این بستگی دارد:
- شدت هارمونیک
- ویژگی های بار
- پیچیدگی سیستم
- بودجه
- برنامه های توسعه آینده
همانطور که سیستم های الکتریکی به تکامل خود ادامه می دهند, فناوری فیلتر هارمونیک فعال برای حفظ قابلیت اطمینان به طور فزاینده ای مهم می شود, کارآمد, و عملیات مطابق با استانداردها.
اگر تاسیسات شما با مشکلات مربوط به هارمونیک مواجه است, مشاوره با مهندسین با تجربه کیفیت توان اولین قدم برای یافتن راه حل بهینه است.
برچسب ها: فیلتر هارمونیک تک فاز, فیلتر هارمونیک فعال, کیفیت برق AHF, فیلتر هارمونیک در مقابل فیلتر هارمونیک فعال, راه حل های کاهش هارمونیک, فیلتر هارمونیک صنعتی, بهبود کیفیت برق, سرکوب هارمونیک الکتریکی, فیلتر هارمونیک غیر فعال, جبران هارمونیک دینامیک, IEEE 519 انطباق هارمونیک, راه حل های اعوجاج هارمونیک, فیلتر هارمونیک CoEpower, سیستم فیلترینگ هارمونیک, فیلتر هارمونیک فعال سه فاز, تهیه کننده, تولید کنندگان, کارخانه, شرکت, چین, عمده, خرید کردن, قیمت, نقل قول, انبوه, برای فروش, شرکت, انبار, هزینه.
