Передовые решения по борьбе с гармоническими искажениями
Снижение эффективности и надежности работы частотных преобразователей во многом связано с гармоническими искажениями, которые возникают в питающей сети или генерируются самими преобразователями. Среди наиболее распространенных причин появления подобной проблемы можно выделить:
- пропадание напряжения, его колебания или всплески из-за некачественного электроснабжения;
- работу компьютерных блоков питания, тиристорных выключателей мощности, бесперебойников, диодных ламп, устройств плавного пуска;
- высоковольтные разряды из-за удара молнии;
- работу 6-пульсного диодного выпрямителя, входящего в состав преобразователя частоты, который формирует несинусоидальный ток.
Чем грозят гармоники?
Гармонические искажения приводят к возникновению тока с неприемлемыми, отличными от 50 Гц частотными характеристиками. Он, в свою очередь, становится причиной крайне неблагоприятных последствий для электросистемы и потребляющих устройств. К самым часто встречающимся проблемам, которые возникают из-за гармоник, относятся:
- несанкционированное срабатывание автоматических выключателей и последовательных реле;
- увеличение электромагнитных помех;
- поломки контроллеров и других чувствительных электронных компонентов;
- повышенная нагрузка на конденсаторы устройств, отвечающих за компенсацию реактивной мощности;
- перегрузка и перегрев кабельных сетей и трансформаторов;
- чрезмерный нагрев электродвигателей, который вызывает потери мощности, возникновение пульсаций механического момента, падение двигательного момента;
- неустойчивая работа вентиляторов, насосов, приводов и другого оборудования.
Данные проблемы опасны и приводят к непредвиденным остановкам оборудования, прерыванию технологических процессов, а значит, отрицательно влияют на качество и повышают эксплуатационные расходы.
Параметры электрической сети регламентирует ГОСТ 32144-2013. Чтобы определить, насколько проектируемая или уже действующая система отвечает данному стандарту, рекомендуем воспользоваться бесплатным программным обеспечением Danfoss VLT MotionControlTool MCT 31. Данный софт позволяет рассчитывать возможные гармонические искажения и предлагает возможные пути решения проблемы.
Варианты компенсации гармоник
Наиболее простым методом снижения гармонических искажений в сети является встраивание катушки постоянного тока в частотный преобразователь. Установка подобного АС-дросселя перед приводом позволяет сгладить потребляемый им ток, что, соответственно, приводит к сокращению гармоник. Схожего эффекта можно достичь, если поставить после выпрямителя DC-дроссель.
В семействе частотных преобразователей Vacon NX по умолчанию используется первый вариант компенсации. В старших сериях VLT применяется DC-дроссель. Встроенные пассивные фильтры в большинстве случаев обеспечивают снижение гармонических искажений до установленного стандартами значения. Сравним показатель THID в результате применения различных технологий подавления:
- активные фильтр — 3-8 %;
- 18-пульсный выпрямитель — 4-7 %;
- пассивный фильтр — 5-10 %;
- 12-пульсный выпрямитель — 10-15 %;
- DC-дроссель — до 40 %;
- АС-дроссель — 35-45 %;
- 6-пульсный выпрямитель — 60-80 %.
Чаще всего исправление кривой тока осуществляется с помощью 12- и 18-пульсных выпрямителей. Первая система борется с гармониками, кратными 5 и 7, а вторая убирает 11- и 13-кратные искажения. В результате сеть практически полностью очищается от сильных нелинейных погрешностей. Важно учесть, что в подобных схемах не обойтись без специализированного силового трансформатора.
Danfoss Drives разработала передовые решения для борьбы с гармоническими искажениями. Компания предлагает системы для активного и пассивного подавления. Выбор подходящей технологии позволит эффективно решить проблему и обеспечить надежную, бесперебойную, экономичную работу оборудования.
Современные стратегии пассивного подавления гармоник воплощены в улучшенных фильтрах AHF, а в состав активных систем борьбы с искажениями входят фильтры AAF.
Достоинства фильтра AHF
AHF представляет собой внешний входной фильтр, который является фактически резонансным фильтрующим компонентом, управляемым преобразователем частоты. При использовании с приводами VLT серия устройств AHF010 позволяет снизить коэффициент искажения до 10 %, а серия AHF005 — до 5 %. Подбор фильтра осуществляется для конкретного привода, в соответствии с номиналом. В этом случае обеспечиваются оптимальные параметры борьбы с искажениями. Для упрощения выбора разработаны специальные таблицы. Фильтры AHF отвечают самым жестким современным требованиям, удобны для применения как в новых, так и в модернизируемых проектах.
Фильтр AAF — оптимальное решение проблемы гармонических искажений
Если вам нужен радикальный инструмент, который позволит снизить гармоники практически до нуля, то рекомендуем остановить выбор на активных устройствах типа AAF. Это передовые системы, оснащенные собственным управлением, IGBT-комплектом и силовыми опциями. Активный фильтр AAF проводит постоянный анализ тока и отслеживает возникновение гармонических искажений. При их появлении он генерирует в сеть противофазные импульсы, которые компенсируют гармоники. Высокая эффективность подобного подхода подтверждена на любых номинальных и частичных нагрузках.
Обычные пассивные системы чаще всего способны обслуживать только один частотный преобразователь. Большой активный фильтр AAF может устранять искажения сразу для нескольких приводов. Он отлично подходит для централизованного подавления гармоник и одновременной компенсации нескольких нагрузок. Функционал устройства также позволяет решать дополнительные задачи: устранять дисбаланс по фазам, выравнивать и стабилизировать напряжение.
