محتوای هارمونیک یک VFD 15KW چیست؟

در حوزه کنترل موتورهای صنعتی، درایوهای فرکانس متغیر (VFD) نقش اساسی در بهینه سازی مصرف انرژی و افزایش عملکرد موتور دارند. به عنوان تامین کننده اختصاصی VFD های 15 کیلوواتی، من به پیچیدگی های فنی که این دستگاه ها را در چشم انداز صنعتی مدرن ضروری می کند، به خوبی آشنا هستم. یکی از مهمترین جنبه هایی که باید در هنگام برخورد با VFD ها درک کرد، محتوای هارمونیک آنها است.

درک هارمونیک در VFD ها

هارمونیک ها فرکانس هایی هستند که مضرب فرکانس اصلی سیستم قدرت الکتریکی هستند. در اکثر سیستم های قدرت، فرکانس اصلی 50 هرتز یا 60 هرتز است. هنگامی که یک VFD کار می کند، از دستگاه های سوئیچینگ نیمه هادی برای تبدیل برق AC ورودی به برق DC و سپس بازگشت به برق AC با فرکانس متغیر استفاده می کند. این فرآیند تبدیل ایده آل نیست و جریان های الکتریکی و ولتاژهایی را در این فرکانس های هارمونیک تولید می کند.

محتوای هارمونیک یک VFD به چند دلیل یک نگرانی مهم است. اول، هارمونیک های بیش از حد می تواند باعث گرم شدن بیش از حد تجهیزات الکتریکی مانند ترانسفورماتورها، موتورها و کابل ها شود. این به این دلیل است که جریان‌های اضافی که در فرکانس‌های هارمونیک جریان می‌یابند منجر به افزایش گرمایش مقاومتی طبق فرمول (P = I^{2}R) می‌شود، که در آن (P) اتلاف توان، (I) جریان و (R) مقاومت است. دوم، هارمونیک‌ها می‌توانند منجر به تداخل در سیستم‌های ارتباطی و سایر تجهیزات الکترونیکی حساس شوند و باعث اختلال در عملکرد و کاهش قابلیت اطمینان شوند.

مکانیسم های تولید هارمونیک در VFD 15KW

یک VFD 15KW معمولاً از یک یکسو کننده، یک لینک DC و یک اینورتر تشکیل شده است. مرحله یکسو کننده که معمولا یک مدار مبتنی بر دیود یا تریستور است، برق AC ورودی را به برق DC تبدیل می کند. در طول این تبدیل، کشش جریان غیر خطی رخ می دهد که منبع اصلی هارمونیک ها است.

لینک DC برق DC را ذخیره می کند و یک منبع ولتاژ پایدار برای اینورتر فراهم می کند. سپس اینورتر برق DC را با فرکانس متغیر مناسب برای کنترل سرعت موتور به برق AC تبدیل می کند. عملکرد سوئیچینگ اینورتر نیز به تولید هارمونیک کمک می کند، اگرچه معمولاً به میزان کمتری در مقایسه با یکسو کننده.

طیف هارمونیک یک VFD 15KW را می توان با استفاده از تحلیل فوریه آنالیز کرد. رایج ترین هارمونیک های تولید شده توسط VFD هارمونیک های فرد هستند، مانند هارمونیک های 3، 5، 7، 11 و 13. این هارمونیک ها مهم هستند زیرا می توانند مشکلات خاصی را در سیستم الکتریکی ایجاد کنند. به عنوان مثال، هارمونیک 3 می تواند منجر به اضافه بار خنثی در سیستم های سه فاز چهار سیم شود، زیرا هارمونیک های 3 هر سه فاز در هادی خنثی در فاز هستند.

تأثیر محتوای هارمونیک بر سیستم الکتریکی

وجود هارمونیک ها در یک VFD 15KW می تواند عواقب گسترده ای برای سیستم الکتریکی کلی داشته باشد. علاوه بر مسائل مربوط به گرمای بیش از حد و تداخل که قبلاً ذکر شد، هارمونیک ها می توانند بر ضریب توان سیستم نیز تأثیر بگذارند. ضریب توان معیاری است برای میزان موثر استفاده از توان الکتریکی، و ضریب توان کم می تواند منجر به هزینه های انرژی بالاتر برای کاربر نهایی شود.

هنگامی که هارمونیک ها وجود دارند، توان ظاهری (محصول ولتاژ و جریان) بالاتر از توان واقعی (قدرتی که در واقع برای انجام کار استفاده می شود) است. این تفاوت به دلیل توان راکتیو مرتبط با جریان های هارمونیک است. شرکت های آب و برق اغلب از مشتریان صنعتی برای ضریب توان کم هزینه دریافت می کنند، بنابراین کاهش محتوای هارمونیک می تواند منجر به صرفه جویی قابل توجهی در هزینه شود.

کاهش هارمونیک ها در VFD های 15KW

به عنوان یک تامین کننده 15 کیلووات VFD، می دانم که روش های مختلفی برای کاهش محتوای هارمونیک در VFD ها وجود دارد. یکی از رایج ترین روش ها استفاده از فیلترهای غیرفعال است. فیلترهای غیرفعال از سلف ها، خازن ها و مقاومت ها تشکیل شده اند و برای ارائه مسیرهای امپدانس کم برای فرکانس های هارمونیک خاص طراحی شده اند. به عنوان مثال، یک فیلتر تنظیم شده می تواند طراحی شود تا جریان هارمونیک 5 را از سیستم الکتریکی اصلی دور کند.

روش دیگر استفاده از فیلترهای هارمونیک فعال است. فیلترهای فعال به طور مداوم جریان های هارمونیک در سیستم را کنترل می کنند و جریان های مساوی و مخالف را برای خنثی کردن هارمونیک ها تزریق می کنند. در حالی که فیلترهای فعال گرانتر از فیلترهای غیرفعال هستند، انعطاف پذیری بیشتر و عملکرد بهتری را ارائه می دهند، به ویژه در برنامه هایی که ویژگی های بار به طور مکرر تغییر می کنند.

در برخی موارد می توان از VFD های چند پالس نیز برای کاهش هارمونیک ها استفاده کرد. یک VFD چند پالس از یک ترانسفورماتور تغییر فاز برای ایجاد فازهای ورودی متعدد استفاده می کند که می تواند محتوای هارمونیک را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. به عنوان مثال، یک VFD 12 پالس یا 18 پالس می تواند هارمونیک های 5 و 7 را به سطح بسیار پایین کاهش دهد.

پیشنهادات و راه حل های ما

به عنوان تامین کننده VFD های 15 کیلوواتی، ما اهمیت ارائه محصولات با کیفیت بالا با محتوای هارمونیک پایین را درک می کنیم. VFD های ما با فناوری پیشرفته طراحی شده اند تا تولید هارمونیک را از ابتدا به حداقل برسانند. ما همچنین طیف وسیعی از راه حل های کاهش هارمونیک را برای رفع نیازهای خاص مشتریان خود ارائه می دهیم.

برای کسانی که به دنبال یک دستگاه قابل اعتماد هستنددرایو فرکانس برای موتور سه فاز، VFD های 15 کیلوواتی ما یک انتخاب عالی هستند. آنها برای طیف گسترده ای از موتورهای سه فاز مناسب هستند و کنترل دقیق سرعت و صرفه جویی در انرژی را ارائه می دهند. ماVFD کنترل برداریمدل‌ها حتی قابلیت‌های کنترلی پیشرفته‌تری را ارائه می‌کنند که امکان کنترل گشتاور بهتر و عملکرد دینامیکی را فراهم می‌کند.

علاوه بر این، ما داریم660 ولت - 690 ولت VFDگزینه های موجود برای برنامه هایی که نیاز به عملکرد ولتاژ بالاتر دارند. این VFD ها به گونه ای طراحی شده اند که تنش الکتریکی افزایش یافته را کنترل کنند و همچنان محتوای هارمونیک پایینی را حفظ کنند.

نتیجه گیری و فراخوان برای اقدام

درک محتوای هارمونیک یک VFD 15KW برای اطمینان از عملکرد ایمن و کارآمد سیستم های الکتریکی صنعتی بسیار مهم است. به عنوان یک تامین کننده، ما متعهد به ارائه VFD به مشتریان خود هستیم که نه تنها الزامات عملکرد آنها را برآورده می کند، بلکه اثرات منفی هارمونیک ها را نیز به حداقل می رساند.

اگر به VFD 15 کیلووات نیاز دارید یا در مورد کاهش هارمونیک سوالی دارید، توصیه می کنیم با ما تماس بگیرید. تیم کارشناسان ما آماده کمک به شما در انتخاب محصول و راه حل مناسب برای کاربرد خاص شما هستند. ما مشتاقانه منتظر فرصتی برای همکاری با شما هستیم و به شما کمک می کنیم تا سیستم های کنترل موتور خود را بهینه کنید.

مراجع

• براون، اچ (2018). کیفیت توان در سیستم های الکتریکی: درک و کاهش هارمونیک ها. مطبوعات IEEE.
• اسمیت، جی (2020). درایوهای فرکانس متغیر: اصول و کاربردها. مک گراو - هیل.
• کمیسیون بین المللی الکتروتکنیکی (IEC). (2019). IEC 61000 - 3 - 12: سازگاری الکترومغناطیسی (EMC) - قسمت 3 - 12: محدودیت ها - محدودیت ها برای انتشار جریان هارمونیک (جریان ورودی تجهیزات ≤ 16 A در هر فاز و > 75 A در هر فاز).