درک تحریف هارمونیک در سیستمهای قدرت
چه چیزی هارمونیکها را ایجاد میکند؟ (توضیح بارهای غیرخطی)
تشویش یکی از عوامل اصلی در شبکههای سیستم قدرت است که میتواند کیفیت قدرت را تحت تأثیر قرار دهد و منجر به عملکرد نامناسب تجهیزات شود. این مقدار با استفاده از جابجایی هارمونیک کلی (THD) بیان میشود، که نشان میدهد جریان یا ولتاژ چقدر از شکل سینوسی کامل دور میشوند. تشویش هارمونیک از بارگذاریهای غیرخطی مانند VSDها، کامپیوترها و چراغهای فلوئورسنت ناشی میشود که جریانهای هارمونیک تولید میکنند و پایداری سیستم قدرت را اخلال میدهند. تحقیقات نشان میدهند که در صنعت مدرن رشد زیادی در تولید هارمونیکها مشاهده میشود، بنابراین حل این مشکلات اهمیت بسزایی دارد. بارگذاریهای غیرخطی، موانع عامل توان، ناکارآمدی در توان، اینها خود دلایل کافی برای گام بردن به جهت تصحیح عامل توان مناسب و فیلترهای EMC/EMI/EMC هستند.
پیامدها: آسیب تجهیزات و از دست دادههای انرژی
اطلاعات: تاپش هارمونیک میتواند برای تجهیزات برقی خطرناک باشد و علت گرم شدن بیش از حد و شکست پیشاز آنچه انتظار میرود بشود. این موضوع به ویژه در محیطهای صنعتی نگران کننده است، زیرا هارمونیکهای برخی دستگاهها مانند ترانسفورماتورها، موتورها و جنراتورها میتواند عملکرد دستگاهها را به طور قابل ملاحظهای کاهش دهد. همانطور که هارمونیکها باعث افزایش ضیاعات میشوند، ناکارآمدیهای انرژی روشن میشود و نیاز به روشهای نگهداری بهتر و تجهیزات مقاومتر مشخص میگردد. مطالعات نشان میدهد که هارمونیکها مسئول درصد قابل توجهی (۲۰ تا ۳۰٪) از تعطیلیها در صنعت هستند که نیاز به نظارت بر سطح THD را برجسته میکند. از طریق کنترل کارآمد تاپش هارمونیک، شرکتها میتوانند ریسکهای خرابی تجهیزات و ضیاع انرژی را کاهش دهند؛ بنابراین، عملکرد پایدارتری دستبهدست میدهند.
چگونه میتوان با استفاده از میزانکنندههای فعال هارمونیک اغتشاشها را خنثی کرد
نگهداری و پاسخ سازگار در حین اجرا
اهمیت مهارکننده هارمونیک فعال (AHM) برای مقابله با اثرات تحریف در سیستمهای برق با استفاده از ابزار نظارت زمان واقعی پیشرفته، خوب شناخته شده است. با استفاده از حسگرها و نرمافزار پیشرفته، این سیستمها به طور مداوم سطح تحریف هارمونیک را نظارت میکنند، دادهها را جمعآوری و پردازش میکنند تا میزان مشکل را تعیین کنند. این موضوع لحظهای تضمین میکند که تمام هارمونیکهای اخلالزا به سرعت شناسایی شوند، بنابراین میتوانیم به کیفیت مناسب برق عمل کنیم.
AHMها با فناوری پاسخ تطبیقی مجهز شدهاند که بر اساس دادههای زندهای که جمعآوری میشوند، واکنش نشان میدهند. این انعطافپذیری به AHMها اجازه میدهد تا به شرایط بار متغیر در زمان، که معمولاً در محیطهای صنعتی دیده میشوند، به طور کارآمد پاسخ دهند. به عنوان مثال، مطالعات موردی نشان داده است که AHMها میتوانند برای شرایط بار گذرا مؤثر باشند و بنابراین پایداری سیستم را بهبود بخشند. با استفاده از این فناوری، آنها همچنین میتوانند قدمهایی برای مدیریت فعال کیفیت توان بردارند 'قبل از اتفاق افتادن مشکلات، آنها را جلوگیری کنند' و عملکرد پیک مستمر را تضمین کنند.
تزریق فاز متضاد: لغو هارمونیکها به صورت فوری
تزریق فاز معکوس یک تکنیک اساسی میتیگاتور هارمونیک فعال برای جبران جریانهای هارمونیک به طور مناسب است. این روش با تزریق جریان الکتریکی با همان مقدار، اما در فاز معکوس نسبت به جریانهای هارمونیک نامطلوب موجود در سیستم توان کار میکند. به عبارت ساده، جریانهای مقابلهکننده دقیقاً در مقابل هارمونیکهای منبع تعادل میشوند تا به صورت لحظهای یکدیگر را خنثی کنند.
از نظر فنی، تزریق فاز معکوس به هارمونیکهای خاص در منبع میپردازد و بنابراین، یک خنثیسازی مستقیم و لحظهای امکانپذیر میشود. دادههای آزمایشگاهی نشان میدهند که سیستمهایی که از تزریق فاز معکوس استفاده میکنند، بهبود قابل توجهی در کارایی دارند. دومین نکته این است که اتصالات برقی موجود نیازی به بهروزرسانی ندارند، که اطمینان میدهد با سیستمهای موجود سpatible و قابل ادغام بدون مشکل خواهد بود. مهمتر از همه، با استفاده از تزریق فاز معکوس، غ یر تنها تحریف هارمونیک کاهش مییابد بلکه عامل قدرت و کارایی کل سیستم نیز بهبود مییابد، که به ویژه در زمینه دستگاه بهبود عامل قدرت اهمیت دارد.
مؤلفههای کلیدی فعال سازنده کاهش موثر
حسگرهای جریان پیشرفته برای تشخیص دقیق
حسگرهای جریان پیشرفته برای نظارت بر سطح هارمونیکها در سیستمهای برق استفاده میشوند. این حسگرها طی سالها زیاد پیشرفت کردهاند و دقیقتر و سریعتر از ابزارهای اندازهگیری قدیمی هستند. آنها دادههای واقعی هارمونیک را به صورت زنده ارائه میدهند، بنابراین میتوانید مشکلات کیفیت توان را که نیاز به کاهش دارند شناسایی کنید. متخصصان صنعت موافق هستند که دقت حسگرها وقتی موضوع تشخیص و حل مشکلات برقی پیچیده است، بسیار حیاتی است. همانطور که حسگرهای جریان ادامه مییابند به تحول، فناوری اثر هال و سیم پیچ روگوفسکی نیز بهبود مییابد که این امکان را برای دقت دقیق لازم برای بهبود عامل قدرت و تجهیزات اصلاح عامل قدرت فراهم میآورد. این ویژگی به یک هدفگیری مؤثر از اقدام اصلاحی که کارایی کل سیستم را بهبود میبخشد، منجر میشود.
انواع وارونسازهای سریع و الگوریتمهای کنترل
انواع واردهای با سرعت بالا در تکنیک فیلترینگ هارمونیک فعال اهمیت مرکزی دارند زیرا به خاطر عملکرد تبدیل قدرت، نقش کلیدی ایفا میکنند. این واردها مسئول تبدیل و تنظیم قدرت برق هستند تا مطمئن شوند قدرت ارسالی پاک و قابل اعتماد باشد. الگوریتمهای کامپیوتری نیز عملکرد این واردها را مدیریت میکنند و یک سیستم را با مسؤولیت حفظ کارایی و کیفیت قدرت بارگذاری میکنند. ترکیب واردهای سرعت بالا و الگوریتمهای کنترل پیچیده کلید دسترسی به قدرت بدون تحریف است. بهرههای عملکردی در سیستمهایی که این فناوریها را به کار میبرند، به طور چشمگیری مشاهده میشود، همانطور که در ادبیات نشان داده شده است برای بهبود کارایی انرژی و کیفیت قدرت. این ترکیب برای کاهش تحریف هارمونیک و برای یک سیستم برق کارآمد و قابل اعتماد ضروری است.
مزایای فراتر از کاهش هارمونیک
Besparen van energie en verbetering van de vermogensfactor (LSI-integratie)
کاهش هارمونیک تنها به ایجاد هماهنگی برقی کمک نمیکند بلکه صرفهجویی زیادی در هزینههای عملیاتی انرژی نیز ایجاد میکند. با کاهش آلودگی هارمونیک، سازمانها میتوانند یک سیستم برقی کارآمدتر داشته باشند که منجر به کاهش ضایعات انرژی و البته هزینههای کمتر برای مصرف انرژی میشود. یکی از مزایای اصلی، بهبود عامل توان است؛ عامل توان بالاتر میتواند کمک کند تا هزینههای تقاضا پرداختی به شرکت برق کاهش یابد. به عنوان مثال، بهبود عامل توان از طریق جبران معمولاً منجر به کاهش هزینههای تقاضا برای کسبوکارها میشود که این موضوع به طور واضحی به سود سالانه کمک میکند.
علاوه بر این، گزارش داده شده است که اگر کاهش هارمونیک در ساختمانها نصب شود، ممکن است صرفهجویی ۱۰٪ یا بیشتر در انرژی قابل دسترس باشد. این صرفهجوییها توسط بهبود کارایی انرژی و بهینهسازی مصرف برق حاصل میشوند. دانستن روش انجام این کار میتواند منافع را افزایش دهد زیرا سازمانها به ساختار هزینه برقی بهرهورتر دسترسی پیدا میکنند. دستگاههای اصلاح عامل توان و تجهیزات اصلاح کننده نقش اساسی در دستیابی به این نتایج دارند که منجر به استفاده پایدار از انرژی و کاهش هزینه میشوند.
محافظت از تجهیزات و کاهش هزینههای نگهداری
به غیر از صرفهجویی در انرژی، کاهش درصد تحریف هارمونیک عمر تجهیزات را افزایش میدهد و خطر نگهداری را کاهش میدهد. تجهیزات تحت شرایط کاری با تحریف هارمونیک بالا آسانتر به بارگذاری بیش از حد میرسند که منجر به شکست قبل از زمان میشود. با اصلاح هارمونیکها، سازمانها میتوانند افزایش قابل توجهی در فواصل نگهداری را تجربه کنند. این موضوع تعداد شکستها را کاهش میدهد و عمر تجهیزات کلیدی را افزایش میدهد.
مزایای اقتصادی این کار نسبتاً آشکار است. هزینههای نگهداری و تعمیرات تحت روشهای کاهش هارمونیک به طور قابل توجهی کاهش مییابد، معمولاً صرفهجویی ۱۵٪ یا بیشتر در سال بر اساس تحقیقات نوآورانه انجام شده در صنعت. این بررسیها همچنین نشان میدهند که رابطه مستقیمی بین کنترل هارمونیک و کاهش وضعیت ریسک در تسهیلات تولیدی وجود دارد. وقتی تمام موتورها و سختافزارها از تأثیرات هارمونیک محافظت میشوند، بهتر عمل میکنند، با کاهش رد محصولات و کاهش زمان دستایی، که منجر به عملیات تولید پیوستهای میشود که دقت بیشتری فراهم میکند و قابلیت اطمینان بالاتری دارد.
پیادهسازی در کاربردهای صنعتی مدرن
مطالعه موردی: افزایش کارایی در کارخانه تولید
در یک کاربرد اخیر، یک کارخانه با مشکلات بزرگی در مورد بهرهوری انرژی به دلیل تحریف هارمونیک مواجه شد. پس از اتخاذ تدابیر برای کاهش مشکلات هارمونیک، این کارخانه تفاوتهای قابل توجهی را مشاهده کرد. به ویژه، عامل قدرت از 0.85 به 0.97 افزایش یافت که منجر به صرفهجویی 10 درصدی در مصرف انرژی شد. عملکرد عملیاتی نیز بهبود یافت، با اینکه قابلیت اعتماد به امکانات ماشینآلات به دلیل کاهش نوفه الکتریکی و بهبود عملکرد، 15 درصد افزایش یافت. این مورد، اهمیت کاهش هارمونیکها را نشان میدهد و پیامدهای تحقیقاتی مفیدی برای بهبود بهرهوری ارائه میدهد. با تمرکز بر تجهیزات تصحیح عامل قدرت، این کارخانه توانست انرژی ضایع شده را کاهش دهد و عملکرد کلی خود را بهبود بخشد - که نشاندهنده سودمندی واقعی مداخلاتی مانند این است.
Intégration با سیستمهای انرژی تجدیدپذیر (پیوند LSI)
اصلاح هارمونیکها با منابع انرژی سبز، کاربردی نوپدید در کیفیت توان است. همانطور که تولید برق از خورشید و باد افزایش و کاهش مییابد، میتواند خود هارمونیکهایی را در شبکه تولید کند. بهبود قابل توجهی در عملکرد شبکه میتواند از طریق مداخلات هدفمند در این دو مسئله به دست آید. «یک نوع ترکیبی از نیروگاه خورشیدی-بادی به خوبی عمل کرد با استفاده از تجهیزات اصلاح عامل قدرت برای اطمینان از اینکه تولید و تأمین برق پایدارتر باشد. این روش نه تنها تولید انرژی ثابت را تضمین میکند بلکه با هدف کلی استقرار انرژیهای تجدیدپذیر هم سازگار است. با ادغام راهحلهای کیفیت توان، این سیستمها قابلیت اعتماد بیشتری پیدا میکنند، اغتشاشات پتانسیل شبکه را حذف میکنند و همزمان عملکرد خود را توهین نمیدهند.»