Нелинейные нагрузки
Нелинейные нагрузки, такие как регулируемые регуляторы частоты, создают гармоники линии при подключении к системе распределения питания переменного тока. Эти гармонические токи являются результатом несинусоидального тока, который является характеристикой всех регулируемых регулировок частоты с использованием диодов или кремниевых выпрямителей (SCR) на входе.
Линейные гармонические токи, создаваемые регулируемым регулированием частоты (на фото: пассивный гармонический фильтр в режиме реального времени 400 В, через enspecpower.com)
Входной ток управления состоит из основного синусоидального тока (50 или 60 Гц) и токов на частотах выше основной частоты. Эти гармонические токи не способствуют передаче мощности подключенной нагрузке, но способствуют потерям вольт-ампера в системе распределения электроэнергии.
Некоторыми негативными последствиями гармоник линии переменного тока, если они не были правильно решены, являются:
- Возможные помехи в коммуникационном оборудовании.
- Возможный перегрев трансформаторов и другого отраслевого оборудования.
- Возможный повышенный нагрев в двигателях, подключенных через линию из-за потерь меди и железа.
- Возможный резонанс с конденсаторами коэффициента мощности.
Величины гармонических величин входной линии переменного тока могут варьироваться в зависимости от схем управления. Сопротивление системы распределения мощности при монтаже и конструкция входа управления определяют фактическую величину линейных гармонических токов. Из-за этих переменных трудно предложить общие рекомендации для прогнозирования величины линейных гармонических токов. Когда требуются фактические значения гармонического тока, следует проконсультироваться с производителем.
Когда гармонические токи линии переменного тока существуют в системе распределения мощности, гармонические токи могут быть усилены посредством резонанса частоты конденсаторов коррекции коэффициента мощности с индуктивностью трансформатора, чтобы вызвать сбои оборудования.
Точкой общей связи (PCC) является взаимосвязь между двумя коммунальными клиентами (фото-кредит: ecmweb.com)
Уровни гармонических искажений, как указано в IEEE 519, предназначены для использования в точке общей связи (PCC) между коммунальной системой и несколькими пользователями. Уровни гармонических искажений могут быть измерены или предсказаны с помощью методов моделирования системы распределения мощности и общей подключенной регулируемой системы скоростного привода.
Значения гармонических искажений напряжения и тока в PCC могут быть уменьшены с помощью нескольких методов борьбы с загрязнением, которые включают:
1. Методы проектирования
Проектирование энергосистемы - снижение нагрузки на приводную систему, так как процент от общей нагрузки сетевой сети улучшит условия искажения гармонического напряжения.
Дроссель DC / индуктор - неотъемлемая особенность конструкции в некоторых элементах управления, обеспечивает минимальный уровень гармонического уменьшения путем изменения скорости нарастания входного тока.
2. Импеданс линии
Сетевой реактор переменного тока, основанный на проценте линейного импеданса, обеспечивает более низкую амплитуду гармонических токов путем замедления скорости нарастания импульсов входного тока, подобно дросселю постоянного тока.
Drive Isolation Transformer - обеспечивает аналогичную производительность в сетевом реакторе переменного тока с дополнительным преимуществом в области качества электроэнергии, позволяющим регулировать величину напряжения.
3. Многоимпульсные методы / топологии конвертера
Фазовое умножение - предполагает использование трансформатора с фазовым сдвигом для подачи многоимпульсных управляющих входов. Путем правильного смещения фазового соотношения с различными 6-импульсными управлениями чистый эффект в энергосистеме заключается в создании 12-импульсной схемы с отменой 5- й и 7- й гармоник. Однако этот метод наиболее эффективен, когда нагрузки двигателя имеют одинаковый размер и нагрузку.
12-импульсный выпрямитель - элемент управления, который использует двойную 6-импульсную сеть выпрямителя с трансформатором с фазовым сдвигом для правильной коммутации двойных мостов. Как и фазовое умножение, чистым эффектом является аннулирование 5- й, 7- й, 17- й и 19-й характерных гармоник.
Выходной инверторный инвертор переменного тока
18-импульсный выпрямитель - контроллер, который использует три 6-импульсные сети выпрямителя с трансформаторами фазового сдвига для правильной коммутации. Это приводит к улучшению формы волны, отмене более низких порядков 5- й, 7- й, 11- й, 13- й, 23- й, 25- й, 29- й и 31- й характеристических гармоник.
Активный вход выпрямителя - элемент управления, который включает в себя управляемые затвором полупроводниковые полупроводники на этапе выпрямителя входного сигнала для формирования формы входного тока, к форме синусоидального тока, симметричной напряжению.
Этот метод гармонического ослабления является самым сложным. Для управления затвором полупроводниковых полупроводников требуется микропроцессорный контроллер.
4. Гармонические фильтры
Шунтирующие фильтры - пассивные фильтры, которые правильно спроектированы, а для 5- й, 7- й и 13- й гармоник могут эффективно уменьшить гармонические токи в системе распределения электроэнергии. Каждый фильтр состоит из серии LC-контуров, настроенных для резонанса на определенной гармонической частоте, действующей как низкоомный путь, шунтирующий источник гармоник.
400V в реальном времени пассивный гармонический фильтр (фото: enspecpower.com)
Особые соображения применимы к сайту, поскольку фильтр не может отличить гармоники от оборудования управления, других внешних гармоник системы питания или дополнительного установленного оборудования управления.
Фильтры серии - эти фильтры состоят из параллельной LC-схемы, настроенной на резонансную частоту, аналогичную шунтирующему фильтру. Рядный реактор воздействует на то, чтобы другие гармоники системы распределения мощности не были захвачены пассивным фильтром.
Гармонические инъекции - адаптивные компенсаторы предназначены для постоянного контроля входного тока линии переменного тока на управление путем ввода тока, равного по частоте / величине и фазе 180 ° в искаженный ток. Это действие приведет к отмене линейных гармонических токов.
Активные фильтры - предназначены в первую очередь для множества нелинейных гармонических нагрузок, мониторинга условий динамической нагрузки и переключения необходимой компенсации VAR.
Гармоники: Каковы они, почему меня это волнует, как мне решить?
Ссылка: Публикация стандартов NEMA - Руководство по применению для систем с регулируемой скоростью переменного тока