من به عنوان تامین کننده VF Control VFD، اغلب با سوالاتی از سوی مشتریان در مورد محتوای هارمونیک این درایوها مواجه می شوم. در این پست وبلاگ، به این می پردازم که محتوای هارمونیک چیست، چرا در VFD های کنترل VF اهمیت دارد و چگونه بر عملکرد کلی سیستم های شما تأثیر می گذارد.
درک هارمونیک
برای شروع، بیایید روشن کنیم که هارمونیک چیست. در یک سیستم الکتریکی، فرکانس اصلی فرکانس اصلی جریان متناوب (AC) است که معمولاً بسته به منطقه 50 یا 60 هرتز است. هارمونیک ها فرکانس هایی هستند که مضرب صحیح این فرکانس اساسی هستند. برای مثال هارمونیک دوم دو برابر فرکانس اصلی، هارمونیک سوم سه برابر فرکانس اصلی و غیره است.
هارمونیک ها در سیستم های الکتریکی زمانی تولید می شوند که بارهای غیر خطی وجود داشته باشد. بار غیر خطی باری است که در آن جریان کشیده شده متناسب با ولتاژ اعمال شده نباشد. VF Control VFD ها در این دسته قرار می گیرند. هنگامی که یک VFD برق AC ورودی را به DC تبدیل می کند و سپس با فرکانس متغیر به AC برمی گردد، غیرخطی هایی را در شکل موج جریان وارد می کند که به نوبه خود هارمونیک ایجاد می کند.
تولید هارمونیک ها در VFD های کنترل VF
VF Control VFD ها از وسایل الکترونیکی قدرت مانند دیودها، تریستورها و ترانزیستورهای دوقطبی گیت عایق (IGBT) استفاده می کنند. این دستگاه ها جریان الکتریکی را در فرکانس های بالا خاموش و روشن می کنند تا ولتاژ و فرکانس خروجی را کنترل کنند. در طی فرآیند سوئیچینگ، شکل موج جریان از یک موج سینوسی خالص منحرف می شود و در نتیجه هارمونیک تولید می شود.
بخش یکسو کننده یک VFD، که AC را به DC تبدیل می کند، منبع اصلی هارمونیک است. اکثر VFD ها از یکسو کننده شش پالسی استفاده می کنند که مقادیر قابل توجهی از هارمونیک های 5، 7، 11 و 13 تولید می کند. هر چه ترتیب هارمونیک بالاتر باشد دامنه آن کمتر است، اما حتی این هارمونیک های با دامنه پایین تر نیز می توانند بر روی سیستم تاثیر بگذارند.
چرا محتوای هارمونیک مهم است
محتوای هارمونیک در VF Control VFD می تواند چندین اثر منفی بر سیستم الکتریکی و تجهیزات متصل داشته باشد:
1. گرم شدن بیش از حد تجهیزات
هارمونیک ها باعث گرمایش اضافی در تجهیزات الکتریکی مانند ترانسفورماتورها، موتورها و کابل ها می شوند. جریان اضافی ناشی از هارمونیک ها تلفات مقاومتی (تلفات I²R) در این اجزا را افزایش می دهد. با گذشت زمان، این می تواند منجر به پیری زودرس عایق، کاهش طول عمر تجهیزات و حتی خرابی تجهیزات شود.
2. اعوجاج ولتاژ
هارمونیک ها می توانند باعث ایجاد اعوجاج ولتاژ در سیستم الکتریکی شوند. هنگامی که شکل موج جریان به دلیل هارمونیک ها تحریف می شود، باعث ایجاد افت ولتاژ در سراسر امپدانس سیستم می شود. این افت ولتاژ شامل اجزای هارمونیک است که می تواند بر عملکرد سایر تجهیزات حساس متصل به همان منبع تغذیه تأثیر بگذارد. به عنوان مثال، رایانه ها، دستگاه های ارتباطی و سایر تجهیزات الکترونیکی ممکن است به دلیل اعوجاج ولتاژ دچار اختلال شوند.
3. تداخل با سایر تجهیزات
هارمونیک ها همچنین می توانند باعث تداخل الکترومغناطیسی (EMI) با سایر تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی شوند. اجزای با فرکانس بالا هارمونیک ها می توانند انرژی الکترومغناطیسی را ساطع کنند که می تواند در عملکرد عادی تجهیزات مجاور مانند گیرنده های رادیویی، سنسورها و سیستم های کنترل اختلال ایجاد کند.
اندازه گیری محتوای هارمونیک
برای ارزیابی محتوای هارمونیک در VF Control VFD، معمولاً از چندین پارامتر استفاده می شود:
1. اعوجاج هارمونیک کل (THD):
THD اندازه گیری اعوجاج کلی شکل موج جریان یا ولتاژ ناشی از هارمونیک ها است. این به صورت درصد بیان می شود و نسبت مقدار ریشه - میانگین - مربع (RMS) همه اجزای هارمونیک به مقدار RMS مولفه اساسی را نشان می دهد. مقدار THD کمتر نشان دهنده شکل موج تمیزتر با اعوجاج هارمونیک کمتر است.
2. دامنه های هارمونیک فردی:
علاوه بر THD، اندازه گیری دامنه هارمونیک های فردی نیز مهم است. این به شناسایی هارمونیک های خاص که باعث ایجاد مشکل می شوند و در تعیین اقدامات کاهش مناسب کمک می کند.
کاهش محتوای هارمونیک
به عنوان یک تامین کننده VF Control VFD، ما چندین راه حل برای کاهش محتوای هارمونیک در درایوهای خود ارائه می دهیم:
1. فیلترهای غیرفعال
فیلترهای غیرفعال رایج ترین روش کاهش هارمونیک هستند. این فیلترها شامل سلف ها، خازن ها و مقاومت هایی هستند که در یک پیکربندی خاص به هم متصل شده اند تا جریان های هارمونیک را جذب یا مسدود کنند. فیلترهای غیرفعال می توانند برای هدف قرار دادن هارمونیک های خاص یا کاهش THD کلی طراحی شوند.
2. فیلترهای فعال
فیلترهای فعال پیشرفته تر هستند و می توانند کاهش هارمونیک بهتری را در مقایسه با فیلترهای غیرفعال ارائه دهند. این فیلترها از الکترونیک قدرت برای تولید جریان جبرانی استفاده می کنند که از نظر بزرگی برابر است اما در فاز مخالف جریان هارمونیک است. این به طور موثر جریان هارمونیک در سیستم را خنثی می کند.
3. یکسو کننده های چند پالس
به جای استفاده از یکسو کننده استاندارد شش پالس، می توان از یکسو کننده های چند پالس مانند 12 پالس یا 18 پالس یکسو کننده استفاده کرد. این یکسو کننده ها با افزایش تعداد پالس ها در فرآیند یکسوسازی، محتوای هارمونیک را کاهش می دهند که منجر به ولتاژ DC تمیزتر و جریان های هارمونیک کمتر می شود.
تاثیر بر عملکرد سیستم
محتوای هارمونیک در VF Control VFD می تواند به طور قابل توجهی بر عملکرد کل سیستم تأثیر بگذارد. با کاهش محتوای هارمونیک، می توانیم کارایی سیستم الکتریکی را بهبود بخشیم، مصرف انرژی را کاهش دهیم و قابلیت اطمینان تجهیزات متصل را افزایش دهیم. به عنوان مثال، موتوری که با منبع تغذیه تمیزتر (محتوای هارمونیک کمتر) کار می کند، روان تر، با لرزش و نویز کمتر کار می کند و طول عمر بیشتری خواهد داشت.
کاربردها و ملاحظات
VFD های کنترل VF در طیف گسترده ای از کاربردها، از جمله ماشین آلات صنعتی، سیستم های HVAC و سیستم های انرژی تجدید پذیر استفاده می شوند. در هر برنامه، محتوای هارمونیک باید به دقت در نظر گرفته شود. به عنوان مثال، در یک فرآیند صنعتی حساس، حتی مقدار کمی اعوجاج هارمونیک می تواند باعث مشکلات کیفیت محصول شود. در یک سیستم HVAC، محتوای هارمونیک بالا می تواند منجر به افزایش مصرف انرژی و خرابی زودرس تجهیزات شود.
هنگام انتخاب VF Control VFD برای یک کاربرد خاص، مهم است که الزامات هارمونیک سیستم را در نظر بگیرید. برخی از برنامه ها ممکن است به VFD با THD بسیار پایین نیاز داشته باشند، در حالی که برخی دیگر ممکن است تحمل بیشتری نسبت به اعوجاج هارمونیک داشته باشند. تیم کارشناسان ما می توانند به شما کمک کنند تا راه حل مناسب کاهش VFD و هارمونیک را برای نیازهای خاص خود انتخاب کنید.
محصولات مرتبط
اگر علاقه مند به کسب اطلاعات بیشتر در مورد VF Control VFD و محصولات مرتبط با آن هستید، می توانید به لینک های زیر مراجعه کنید:
برای خرید و مشاوره تماس بگیرید
اگر قصد خرید VF Control VFD را دارید یا به اطلاعات بیشتری در مورد کاهش هارمونیک نیاز دارید، توصیه می کنیم با ما تماس بگیرید. تیم فروش مجرب ما می تواند اطلاعات دقیق محصول، پشتیبانی فنی را در اختیار شما قرار دهد و در فرآیند خرید به شما کمک کند. چه پروژه ای در مقیاس کوچک داشته باشید یا یک برنامه صنعتی در مقیاس بزرگ، ما راه حل های مناسبی برای شما داریم.
مراجع
- "کیفیت نیرو در سیستم های الکتریکی" توسط Math HJ Bollen
- "درایوهای فرکانس متغیر: انتخاب، کاربرد و نگهداری" نوشته دان ام. یونل و گیر کی. ونکاتارامانان