Inomax Actief Harmonisch Filter Mijnbouw en afvalwater Harmonisch Filter Schneider

Inleiding voor harmonische filters

Harmonische filters beschermen, net als superhelden, uw energiesystemen. Ze vechten tegen schadelijke harmonischen die de kwaliteit van uw stroomvoorziening kunnen schaden. Er zijn twee hoofdtypen van deze beschermers: actieve harmonische filters en passieve harmonische filters.

Inzicht in harmonischen en hun impact op energiesystemen

Harmonischen in elektrische energiesystemen verwijzen naar stromen of spanningen met frequenties die hele veelvouden zijn van de fundamentele vermogensfrequentie. Als de basisfrequentie bijvoorbeeld 60 Hz is, zou de tweede harmonische 120 Hz zijn en de derde 180 Hz. De elektriciteit die aan een woning wordt geleverd, is mogelijk niet altijd 'schoon' en woningen kunnen harmonischen ervaren. Deze harmonischen zijn afkomstig van niet-lineaire belastingen, zoals elektronische apparaten die stroom in pulsen trekken in plaats van in een vloeiende golf.

Deze plotselinge verandering in de stroomsterkte injecteert harmonische stromen in uw energiesysteem, wat verschillende problemen met de netvoedingskwaliteit kan veroorzaken. Deze problemen kunnen optreden als spanningsdalingen en -stijgingen, onevenwichtigheden in spanning of stroom over elektrische fasen en flikkereffecten veroorzaakt door herhaaldelijk schakelen van elektrische belastingen. U kunt deze problemen opmerken aan de hand van signalen zoals flikkerende lichten, oververhitte transformatoren en stroomonderbrekers die regelmatig uitvallen.

De toestand van de harmonischen in uw systeem wordt weergegeven door Total Harmonic Distortion (THD), een maatstaf voor alle harmonische effecten. Het wordt doorgaans gemeten tot het 50e veelvoud van de basisfrequentie van het voedingssysteem, wat 3 kHz is of, volgens sommige richtlijnen, het 40e veelvoud (2,4 kHz).

Een slechte stroomkwaliteit als gevolg van harmonischen kan verschillende problemen veroorzaken, zoals:

Een hoger energieverbruik leidt tot hogere installatie- en energierekeningen.
Oververhitting van apparatuur.
Verminderde winstgevendheid.
Mogelijke schade aan uw apparatuur.
Oververhitting in neutrale geleiders en distributietransformatoren.
Verminderde betrouwbaarheid en levensduur van de apparatuur.
Verhoogde onderhoudsverzoeken en downtime.
Hogere elektriciteitskosten.

Deze extra frequenties vervormen de AC-sinusgolf in een elektrisch circuit en kunnen ernstige gevolgen hebben, waaronder een verkorting van de levensduur van uw apparatuur. Nu we de effecten van harmonischen op uw energiesystemen hebben besproken, gaan we bespreken hoe harmonische filters u kunnen helpen deze problemen aan te pakken.

Actieve harmonische filterbasis

Actieve Harmonische Filters (AHF's) bieden een modern antwoord op het probleem van harmonische vervormingen in energiesystemen. Ze maken gebruik van geavanceerde technologie om de harmonischen in het netwerk te detecteren en te bestuderen. Een Central Processing Unit (CPU) genereert vervolgens een harmonische stroom die tegengesteld is aan het gemeten spectrum. Het introduceert deze tegenactieve stroom in realtime in het systeem, waardoor alle bestaande harmonischen effectief worden geneutraliseerd.

We kunnen actieve filters indelen in drie typen, elk met zijn unieke voordelen:

Actieve filters shunten:

Deze zijn parallel aan de belasting aangesloten en schatten de harmonische stroom van de belasting. Ze genereren een compenserende stroom die de harmonische component neutraliseert.
Serie actieve filters:

Deze zijn in serie aangesloten op het voedingssysteem en injecteren spanning die de harmonische spanning in het systeem opheft. Dit zorgt ervoor dat de belasting een stabiele spanning krijgt.
De belangrijkste voordelen van actieve filters liggen in hun vermogen om de arbeidsfactor te verbeteren. Ze leveren zowel capacitief als inductief reactief vermogen, waardoor ze een geavanceerde oplossing zijn voor harmonische filtering. Actieve filters kunnen zich aanpassen aan veranderende harmonische invloeden en meerdere harmonische frequenties tegelijkertijd wegfilteren. Ze maken gebruik van geavanceerde vermogenselektronica en besturingsalgoritmen om de harmonische vervorming dynamisch te verminderen, waardoor compenserende stromen in het voedingssysteem worden geïnjecteerd. Dit resulteert in een schonere, stabielere stroomvoorziening.

Actieve filters hebben verschillende voordelen ten opzichte van passieve filters:

Ze kunnen meerdere harmonischen tegelijkertijd uitroeien.
Ze passen zich aan aan veranderingen in de frequentie van het energiesysteem en het harmonische spectrum.
Ze veroorzaken geen resonantieproblemen in het voedingssysteem, in tegenstelling tot passieve filters.
Ze genereren actief een omgekeerde compensatiestroom die verschillende harmonische componenten opheft, waardoor parameters voor de netvoedingskwaliteit, zoals spanningsregeling en onbalans, worden verbeterd.
AHF's, ook bekend als Active Power Filters (APF's), vertegenwoordigen een nieuw soort vermogenselektronische apparatuur. Ze maken gebruik van snelle DSP-apparaten

Ze onderdrukken actief harmonischen en compenseren reactief vermogen. AHF's zijn adaptief en kunnen reageren op een breed scala aan harmonische frequenties, waardoor ze een veelzijdige oplossing zijn voor verschillende voedingssysteemconfiguraties. Spanningsschommelingen en harmonischen kunnen netstoringen veroorzaken en resulteren in oververhitting en stijgende energierekeningen. Een AHF kan deze problemen verzachten en een resultaat opleveren dat beter is dan 5% Total Harmonic Distortion (THD) over het belastingsbereik, waardoor de arbeidsfactor wordt verbeterd en de belasting op alle drie de fasen wordt gebalanceerd, indien nodig.

Met hun adaptieve karakter en superieure technologie bieden actieve harmonische filters een effectieve oplossing voor de uitdagingen die worden veroorzaakt door harmonische vervormingen in energiesystemen. We zullen nu kijken naar de basisprincipes van passieve harmonische filters en hun vergelijking met actieve harmonische filters.

Basisprincipes van passieve harmonische filters

Passieve harmonische filters (PHF's) werken volgens de principes van de basistheorie van elektrische circuits. Ze gebruiken weerstanden, inductoren en condensatoren om ongewenste frequenties te elimineren. Deze componenten werken op verschillende manieren samen om een ​​specifiek filtereffect te creëren.

Het succes van een PHF bij het verwijderen van harmonischen hangt sterk af van het ontwerp en de positie binnen het energiesysteem. Ontwerpen omvat het kiezen van de juiste waarden van weerstand, inductie en capaciteit om het gewenste filtereffect te creëren. Voor de beste harmonische eliminatie moet u het filter dichtbij de harmonische bron plaatsen.

De taak van een PHF is om bepaalde frequenties toe te staan ​​en andere te blokkeren. Het bereikt dit door gebruik te maken van de unieke reacties van condensatoren en inductoren op verschillende frequenties. In energiesystemen zijn PHF's ontworpen om harmonische frequenties 'op te vangen', waardoor alleen de basisfrequentie wordt doorgelaten. Dit wordt bereikt door de impedantie van het filter hoog te maken bij de harmonische frequenties en laag bij de basisfrequentie.

Er zijn verschillende soorten PHF's, elk met zijn unieke reactie op frequentie- en circuitopstellingen. Deze omvatten:

Enkelvoudig afgestemde filters
Dubbel afgestemde filters
Hoogdoorlaatfilters
Hoewel PHF's relatief eenvoudig en kosteneffectief zijn, bieden ze niet de flexibiliteit van actieve harmonische filters (AHF's). Veranderingen in de werking van het systeem kunnen ook de prestaties ervan beïnvloeden.

PHF's gebruiken passieve componenten zoals reactoren en condensatoren, die zijn afgestemd op een specifieke frequentie om een ​​bepaald harmonisch deel uit te filteren en de resulterende harmonischen te verminderen. Ze compenseren ook het reactieve vermogen, waardoor de arbeidsfactor verbetert. Laten we deze nu vergelijken met hun actieve tegenhangers.

Efficiëntievergelijking
Verschillende factoren kunnen de efficiëntie van zowel actieve harmonische filters (AHF's) als passieve harmonische filters (PHF's) beïnvloeden, inclusief de specifieke harmonische frequenties in het systeem, de belastingsomstandigheden en het ontwerp en de locatie van de filters. Zowel AHF's als PHF's spelen een cruciale rol bij het verminderen van harmonischen in energiesystemen, maar ze functioneren anders en bieden verschillende niveaus van efficiëntie. Laten we onderzoeken hoe deze verschillen hun efficiëntie beïnvloeden.

Hier zijn enkele belangrijke verschillen tussen AHF's en PHF's:

AHF's kunnen meerdere frequenties tegelijkertijd verminderen.
PHF's filteren doorgaans individuele harmonischen.
AHF's kunnen zich binnen een bepaald bereik actief aanpassen aan veranderingen in de harmonische stroom van het elektriciteitsnet.
PHF's kunnen de harmonischen van vaste orden (3,5,7) alleen binnen een bepaald frequentiebereik verminderen.
Als het op veiligheid aankomt, vermijden AHF's overbelasting wanneer de actieve filterlimiet wordt bereikt, in tegenstelling tot PHF's. Bovendien, als een AHF arbeidsongeschikt raakt, heeft dit geen invloed op de motoren waarvoor hij het vermogen optimaliseert. Dit brengt ons bij een belangrijke overweging bij het vergelijken van de twee.

Dus hoewel zowel AHF's als PHF's hun rol spelen en voordelen bieden, is het duidelijk dat AHF's superieure efficiëntie en veiligheid bieden bij het beheersen van verstoringen van het energiesysteem.

Kostenvergelijking

De keuze tussen actieve harmonische filters (AHF's) en passieve harmonische filters (PHF's) is van cruciaal belang voor uw bedrijf, omdat deze verschillende kostenimplicaties met zich meebrengen. Laten we hun kosten eens bekijken.

Op het eerste gezicht lijken AHF's misschien duurder voor een toepassing met één schijf. Hun kosteneffectiviteit neemt echter toe naarmate het aantal niet-lineaire belastingen toeneemt. Dit gebeurt omdat één AHF meerdere ladingen kan corrigeren, waardoor het op de lange termijn een budgetvriendelijkere keuze wordt.

Omgekeerd zijn PHF's doorgaans kosteneffectiever voor toepassingen met een grote, enkele, niet-lineaire belasting. De kapitaaluitgaven voor één AHF zijn doorgaans hoger dan die van een PHF. Maar als constante output van het grootste belang is, zijn AHF's de voorgestelde oplossing. Ondanks de hogere initiële kosten kunnen AHF's de energiekosten aanzienlijk verlagen en een consistente output garanderen, waardoor de netto-inkomsten van uw bedrijf toenemen.

U moet rekening houden met factoren als de specifieke harmonische frequenties in uw systeem, de belastingsomstandigheden en het ontwerp en de plaatsing van de filters bij het kiezen tussen AHF's en PHF's.

Hoewel u rekening moet houden met de initiële investering en toekomstige onderhoudskosten, is het ook van cruciaal belang om rekening te houden met de specifieke behoeften van uw energiesysteem bij de keuze tussen AHF's en PHF's. Laten we onze focus verleggen naar het onderhoudsaspect van deze filters.

Onderhoud

Zowel actieve als passieve harmonische filters bieden unieke voor- en nadelen met betrekking tot onderhoud. Externe harmonischen kunnen passieve harmonische filters (PHF's) beïnvloeden, waardoor oververhitting ontstaat en problemen bij de dimensionering ontstaan ​​vanwege de onvoorspelbaarheid van hun impact.

Sommige moderne PHF's, die technici installeren aan de koude kant van met Y verbonden elektrische subpanelen en aardingstoepassingen, zijn passief en inductief. Deze apparaten vereisen geen elektrische componenten van derden, waardoor er geen onderhoud nodig is.

Actieve Harmonische Filters (AHF's), ook bekend als harmonische correctie-eenheden (HCU's), bieden een meer geavanceerde oplossing voor het beheersen van vervormingen van het stroomsysteem. In tegenstelling tot passieve filters kunnen AHF's zich aanpassen aan en reageren op een breed spectrum aan harmonische frequenties. Dit aanpassingsvermogen maakt ze tot een flexibele oplossing voor verschillende configuraties van energiesystemen.

Een actief harmonisch filtersysteem bestaat uit drie hoofdonderdelen:

- Een module die harmonische detecteert
- Een controlemodule
- Een inverterbrugmodule

Het onderhouden van AHF's is echter niet zo eenvoudig. Hoewel AHF's over het algemeen geavanceerder en aanpasbaarder zijn dan PHF's, kan vanwege hun complexiteit en de integratie van vermogenselektronica vaker onderhoud nodig zijn. De specifieke frequentie van dit onderhoud is grotendeels afhankelijk van het AHF-model en de instructies van de fabrikant.

Aan de andere kant gebruiken passieve filters een langzamere methode die bekend staat als schakelaarschakeling. Elke verandering in de frequentie van de passieve filters kan het resonantiepunt veranderen, waardoor het harmonische filtereffect afneemt.

Wat de exploitatiekosten betreft:

Actieve harmonische filters kunnen hogere kosten met zich meebrengen vanwege de noodzaak van constante monitoring en onderhoud. Regelmatige controles en aanpassingen zijn van cruciaal belang om ervoor te zorgen dat het filter optimaal blijft werken als de omstandigheden van het voedingssysteem in de loop van de tijd veranderen.
Het installeren van een passief harmonisch filter op elke schijf kan een minder ingrijpende compensatiemethode zijn, omdat er geen doorlopend onderhoud voor nodig is.
Na het bespreken van de onderhoudsaspecten is de volgende overweging de aanpasbaarheid en flexibiliteit van deze filters.