Som leverantör av VF Control VFD stöter jag ofta på frågor från kunder om det harmoniska innehållet i dessa frekvensomriktare. I det här blogginlägget kommer jag att fördjupa mig i vad harmoniskt innehåll är, varför det är viktigt i VF Control VFD:er och hur det påverkar den övergripande prestandan för dina system.
Förstå övertoner
Till att börja med, låt oss klargöra vad övertoner är. I ett elektriskt system är grundfrekvensen huvudfrekvensen för växelströmmen (AC), vanligtvis 50 eller 60 Hz beroende på region. Övertoner är frekvenser som är heltalsmultiplar av denna grundfrekvens. Till exempel är den 2:a övertonen två gånger den grundläggande frekvensen, den 3:e övertonen är tre gånger den grundläggande frekvensen, och så vidare.
Övertoner genereras i elektriska system när icke-linjära belastningar förekommer. En icke-linjär belastning är en belastning där strömmen inte är proportionell mot den pålagda spänningen. VF Control VFDs faller inom denna kategori. När en VFD omvandlar den inkommande växelströmmen till likström och sedan tillbaka till växelström med en variabel frekvens, introducerar den icke-linjäriteter i den aktuella vågformen, som i sin tur genererar övertoner.
Genereringen av övertoner i VF Control VFDs
VF Control VFDs använder kraftelektroniska enheter som dioder, tyristorer och bipolära transistorer med isolerad grind (IGBT). Dessa enheter slår på och av den elektriska strömmen vid höga frekvenser för att styra utspänningen och frekvensen. Under omkopplingsprocessen avviker strömvågformen från en ren sinusvåg, vilket resulterar i generering av övertoner.
Likriktardelen av en VFD, som omvandlar AC till DC, är en viktig källa till övertoner. De flesta VFD:er använder en sexpulslikriktare, som genererar betydande mängder av 5:e, 7:e, 11:e och 13:e övertonerna. Ju högre ordning övertonen är, desto lägre är dess amplitud, men även dessa övertoner med lägre amplitud kan ha en inverkan på systemet.
Varför harmoniskt innehåll är viktigt
Det harmoniska innehållet i en VF Control VFD kan ha flera negativa effekter på det elektriska systemet och ansluten utrustning:
1. Överhettning av utrustning
Övertoner orsakar ytterligare uppvärmning i elektrisk utrustning som transformatorer, motorer och kablar. Den extra strömmen på grund av övertoner ökar resistiva förluster (I²R-förluster) i dessa komponenter. Med tiden kan detta leda till för tidig åldring av isoleringen, minskad utrustnings livslängd och till och med utrustningsfel.
2. Spänningsförvrängning
Övertoner kan orsaka spänningsförvrängningar i det elektriska systemet. När strömvågformen förvrängs på grund av övertoner skapar det ett spänningsfall över systemimpedansen. Detta spänningsfall innehåller harmoniska komponenter, som kan påverka prestandan hos annan känslig utrustning som är ansluten till samma strömförsörjning. Till exempel kan datorer, kommunikationsenheter och annan elektronisk utrustning uppleva fel på grund av spänningsförvrängning.
3. Interferens med annan utrustning
Övertoner kan också orsaka elektromagnetisk störning (EMI) med annan elektrisk och elektronisk utrustning. De högfrekventa komponenterna i övertonerna kan utstråla elektromagnetisk energi, vilket kan störa den normala driften av närliggande utrustning som radiomottagare, sensorer och kontrollsystem.
Mätning av harmoniskt innehåll
För att bedöma övertonsinnehållet i en VF Control VFD används ofta flera parametrar:
1. Total harmonisk distorsion (THD):
THD är ett mått på den totala distorsionen av ström- eller spänningsvågformen på grund av övertoner. Det uttrycks i procent och representerar förhållandet mellan RMS-värdet för alla övertonskomponenter och RMS-värdet för den fundamentala komponenten. Ett lägre THD-värde indikerar en renare vågform med mindre harmonisk distorsion.
2. Individuella harmoniska amplituder:
Förutom THD är det också viktigt att mäta amplituderna för individuella övertoner. Detta hjälper till att identifiera de specifika övertoner som orsakar problem och att fastställa lämpliga dämpande åtgärder.
Begränsande harmoniskt innehåll
Som VF Control VFD-leverantör erbjuder vi flera lösningar för att mildra det harmoniska innehållet i våra frekvensomriktare:
1. Passiva filter
Passiva filter är den vanligaste metoden för harmonisk dämpning. Dessa filter består av induktorer, kondensatorer och motstånd anslutna i en specifik konfiguration för att absorbera eller blockera övertonsströmmarna. Passiva filter kan utformas för att rikta in sig på specifika övertoner eller för att minska den totala THD.
2. Aktiva filter
Aktiva filter är mer avancerade och kan ge bättre harmonisk dämpning jämfört med passiva filter. Dessa filter använder kraftelektronik för att generera en kompenserande ström som är lika stor men i motsatt fas till övertonsströmmen. Detta eliminerar effektivt den harmoniska strömmen i systemet.
3. Multi-pulslikriktare
Istället för att använda en vanlig sexpulslikriktare kan flerpulslikriktare som 12-puls eller 18-pulslikriktare användas. Dessa likriktare minskar övertonsinnehållet genom att öka antalet pulser i likriktningsprocessen, vilket resulterar i en renare likspänning och lägre övertonsströmmar.
Inverkan på systemets prestanda
Det harmoniska innehållet i en VF Control VFD kan avsevärt påverka prestandan för hela systemet. Genom att minska det harmoniska innehållet kan vi förbättra effektiviteten i det elektriska systemet, minska energiförbrukningen och öka tillförlitligheten hos ansluten utrustning. Till exempel kommer en motor som arbetar med en renare strömförsörjning (lägre övertonshalt) att gå smidigare, med mindre vibrationer och buller, och kommer att ha en längre livslängd.
Ansökningar och överväganden
VF Control VFDs används i ett brett spektrum av applikationer, inklusive industrimaskiner, HVAC-system och förnybara energisystem. I varje applikation måste det harmoniska innehållet noggrant övervägas. Till exempel, i en känslig industriell process kan även en liten mängd harmonisk distorsion orsaka problem med produktkvaliteten. I ett VVS-system kan högt övertonsinnehåll leda till ökad energiförbrukning och för tidigt utrustningsfel.
När du väljer en VF Control VFD för en specifik tillämpning är det viktigt att ta hänsyn till systemets harmoniska krav. Vissa applikationer kan kräva en VFD med mycket låg THD, medan andra kan vara mer toleranta mot harmonisk distorsion. Vårt team av experter kan hjälpa dig att välja rätt VFD och harmonisk dämpningslösning för dina specifika behov.
Relaterade produkter
Om du är intresserad av att lära dig mer om VF Control VFD och relaterade produkter kan du besöka följande länkar:
Kontakta för köp och konsultation
Om du funderar på att köpa en VF Control VFD eller behöver mer information om harmonisk dämpning, uppmuntrar vi dig att kontakta oss. Vårt erfarna säljteam kan ge dig detaljerad produktinformation, teknisk support och hjälpa dig med upphandlingsprocessen. Oavsett om du har ett småskaligt projekt eller en storskalig industriell applikation har vi de rätta lösningarna för dig.
Referenser
- "Strömkvalitet i elektriska system" av Math HJ Bollen
- "Variable Frequency Drives: Selection, Application, and Maintenance" av Dan M. Ionel och Giri K. Venkataramanan