Wraz z ciągłym rozwojem automatyki przemysłowej sprężarki powietrza o zmiennej częstotliwości stopniowo stały się głównymi produktami na rynku, a szerokie zastosowanie zyskały również napędy o zmiennej częstotliwości (VFD). Przetwornica częstotliwości w sprężarkach powietrza o zmiennej częstotliwości reguluje napięcie wyjściowe i częstotliwość poprzez przełączanie wewnętrznych tranzystorów IGBT, zapewniając silnikowi wymagane napięcie zasilania w oparciu o jego rzeczywiste potrzeby w celu osiągnięcia oszczędności energii i regulacji prędkości. Nie należy jednak zapominać o zagrożeniach wynikających z powszechnego stosowania napędów VFD. W dziedzinie silników VFD mogą potencjalnie uszkodzić silniki i w pewnym stopniu zakłócić normalne warunki pracy.
Chociaż modernizacje-oszczędne energetycznie, jakie osiąga się za pomocą przetwornic częstotliwości w sprężarkach powietrza o zmiennej-częstotliwości, są znaczące, problem zanieczyszczeń harmonicznych z tych napędów staje się coraz poważniejszy. Różne przedsiębiorstwa napotykają różne wyzwania podczas wdrażania VFD. Podsumowując, harmoniczne powodują przede wszystkim uszkodzenia niektórych urządzeń, co wymaga instalacji urządzeń filtrujących, takich jak reaktory, w celu złagodzenia problemu,-który stwarza również możliwości w zastosowaniach miedzi. Poniżej szczegółowo opisujemy, który sprzęt jest podatny na uszkodzenia harmoniczne.
Jakie szkody mogą powodować harmoniczne falownika?
1. Transformatory
Harmoniczne prądu zwiększają straty miedzi, podczas gdy harmoniczne napięcia zwiększają straty żelaza. Połączony efekt podnosi temperaturę transformatora, pogarszając integralność izolacji i zmniejszając margines mocy. Harmoniczne mogą także indukować rezonans pomiędzy uzwojeniami transformatora a pojemnością-międzyprzewodową lub powodować nasycenie/zniekształcenie magnetyczne rdzenia, generując szum.
2. Silniki elektryczne
Wyjście harmoniczne wpływa przede wszystkim na silniki, powodując dodatkowe ogrzewanie, co prowadzi do podwyższonego wzrostu temperatury. Silniki często wymagają obniżenia parametrów znamionowych. Zniekształcone przebiegi wyjściowe zwiększają powtarzalne napięcia szczytowe, pogarszając izolację silnika. Harmoniczne powodują również pulsacje momentu obrotowego i podwyższony poziom hałasu.
3. Rozdzielnica
Prądy harmoniczne indukują niezwykle wysokie wartości prądu di/dt podczas uruchamiania rozdzielnicy, podnosząc przejściowe szczyty napięcia powrotnego i potencjalnie naruszając integralność izolacji.
4. Baterie kondensatorów mocy
Standardowe specyfikacje ograniczają przeciążenie kondensatora do 35% prądu znamionowego. Jednakże efekty harmoniczne często powodują poważne przeciążenia podczas pracy. Ponieważ impedancja kondensatora maleje wraz ze wzrostem częstotliwości, harmoniczne powodują, że kondensatory działają jak pułapki prądowe, pobierając nadmierny prąd. Prowadzi to do przegrzania, zwiększonego naprężenia dielektrycznego i potencjalnego uszkodzenia. Kiedy impedancje kondensatora i linii rezonują,-występują zwarcia, przetężenia i zakłócenia wywołane wibracjami.
5. Przyrządy pomiarowe
Przyrządy pomiarowe, takie jak liczniki energii elektrycznej, doświadczają dodatkowego momentu elektromagnetycznego na swoich wirnikach indukcyjnych z powodu harmonicznych, powodując błędy pomiaru i zmniejszoną dokładność.
6. Urządzenia ochronne
Harmoniczne w prądzie generują dodatkowy moment obrotowy, zmieniając charakterystykę operacyjną urządzeń ochronnych i potencjalnie powodując fałszywe wyłączenie.
Inny sprzęt, taki jak systemy oświetleniowe, urządzenia komunikacyjne, sprzęt komputerowy i systemy zdalnego sterowania-na częstotliwości nośnej, również są podatne na zakłócenia harmoniczne, które mogą zakłócać normalne działanie lub skracać żywotność.
7. Sprzęt energoelektroniczny
W różnych zastosowaniach urządzenia elektroniczne często służą jako źródła prądu harmonicznego i są bardzo wrażliwe na zniekształcenia harmoniczne, co prowadzi do nieprawidłowego działania.