"Kutokuwa na mstari kunamaanisha kuwa ni ngumu kusuluhisha," Arthur Mattuck, mwanahisabati katika Taasisi ya Teknolojia ya Massachusetts (MIT), aliwahi kusema.Lakini inapaswa kushughulikiwa wakati nonlinearity inatumiwa kwa mizigo ya umeme, kwa sababu inazalisha mikondo ya harmonic na inathiri vibaya usambazaji wa nguvu-na ni gharama kubwa.Hapa, Marek Lukaszczyk, Meneja Masoko wa Ulaya na Mashariki ya Kati wa WEG, mtengenezaji wa kimataifa na msambazaji wa teknolojia ya magari na kuendesha gari, anaelezea jinsi ya kupunguza ulinganifu katika matumizi ya kibadilishaji umeme.
Taa za fluorescent, vifaa vya kubadili nguvu, tanuu za arc za umeme, viboreshaji na vibadilishaji vya mzunguko.Yote haya ni mifano ya vifaa na mizigo isiyo ya mstari, ambayo ina maana kwamba kifaa kinachukua voltage na sasa kwa namna ya mapigo mafupi ya ghafla.Ni tofauti na vifaa ambavyo vina mizigo ya mstari—kama vile injini, hita za angani, transfoma ambazo zina nishati, na balbu za incandescent.Kwa mizigo ya mstari, uhusiano kati ya voltage na waveforms ya sasa ni sinusoidal, na sasa wakati wowote ni sawia na voltage-iliyoonyeshwa na sheria ya Ohm.
Tatizo moja na mizigo yote isiyo ya mstari ni kwamba hutoa mikondo ya harmonic.Harmoniki ni vijenzi vya masafa ambayo kwa kawaida huwa juu kuliko masafa ya kimsingi ya usambazaji wa nishati, kati ya 50 au 60 Hertz (Hz), na huongezwa kwenye mkondo wa kimsingi.Mikondo hii ya ziada itasababisha kuvuruga kwa mfumo wa wimbi la voltage na kupunguza sababu yake ya nguvu.
Mikondo ya Harmonic inayotiririka katika mfumo wa umeme inaweza kutoa athari zingine zisizohitajika, kama vile upotoshaji wa voltage kwenye sehemu za unganisho na mizigo mingine, na joto kupita kiasi kwa nyaya.Katika matukio haya, kipimo cha jumla cha uharibifu wa harmonic (THD) kinaweza kutuambia ni kiasi gani cha uharibifu wa voltage au wa sasa unaosababishwa na harmonics.
Katika makala hii, tutajifunza jinsi ya kupunguza harmonics katika matumizi ya inverter kulingana na mapendekezo ya sekta kwa ufuatiliaji sahihi na tafsiri ya matukio ambayo husababisha matatizo ya ubora wa nishati.
Uingereza hutumia Pendekezo la Uhandisi (EREC) G5 la Chama cha Mtandao wa Nishati (ENA) kama njia nzuri ya kudhibiti upotoshaji wa voltage ya harmonic katika mifumo ya upokezaji na mitandao ya usambazaji.Katika Umoja wa Ulaya, mapendekezo haya kwa kawaida huwa katika maagizo ya upatanifu wa sumakuumeme (EMC), ambayo yanajumuisha viwango mbalimbali vya Tume ya Kimataifa ya Ufundi Electrotechnical (IEC), kama vile IEC 60050. IEEE 519 kwa kawaida ni kiwango cha Amerika Kaskazini, lakini inafaa kuzingatia kwamba IEEE 519 inaangazia mifumo ya usambazaji badala ya vifaa vya mtu binafsi.
Mara tu viwango vya usawa vinapoamuliwa kwa kuiga au kipimo, kuna njia nyingi za kuvipunguza ili kuviweka ndani ya mipaka inayokubalika.Lakini ni kikomo gani kinachokubalika?
Kwa kuwa haiwezekani kiuchumi au haiwezekani kuondokana na harmonics zote, kuna viwango viwili vya kimataifa vya EMC vinavyopunguza uharibifu wa voltage ya usambazaji wa nguvu kwa kutaja thamani ya juu ya sasa ya harmonic.Ni kiwango cha IEC 61000-3-2, kinachofaa kwa vifaa vilivyo na kiwango cha sasa hadi 16 A (A) na ≤ 75 A kwa awamu, na kiwango cha IEC 61000-3-12, kinachofaa kwa vifaa vya juu ya 16 A.
Kikomo cha harmonics ya voltage kinapaswa kuwa kuweka THD (V) ya hatua ya kuunganisha kawaida (PCC) kwa ≤ 5%.PCC ni mahali ambapo makondakta wa umeme wa mfumo wa usambazaji wa nguvu huunganishwa kwa kondakta wa mteja na upitishaji wowote wa nguvu kati ya mteja na mfumo wa usambazaji wa nguvu.
Pendekezo la ≤ 5% limetumika kama hitaji la pekee kwa programu nyingi.Hii ndiyo sababu katika hali nyingi, kutumia tu kibadilishaji chenye kirekebishaji cha mipigo 6 na mwitikio wa pembejeo au kiunganishi cha kiungo cha moja kwa moja (DC) inatosha kukidhi pendekezo la juu la uharibifu wa voltage.Bila shaka, ikilinganishwa na kibadilishaji kibadilishaji cha mipigo 6 bila kiboreshaji kwenye kiunga, kutumia kibadilishaji kibadilishaji chenye kibadilishaji kiungo cha DC (kama vile CFW11 ya WEG, CFW700 na CFW500) kunaweza kupunguza kwa kiasi kikubwa mionzi ya maelewano.
Vinginevyo, kuna chaguzi zingine kadhaa za kupunguza maelewano ya mfumo katika programu za inverter, ambazo tutaanzisha hapa.
Suluhisho moja la kupunguza harmonics ni kutumia inverter na rectifier 12-pulse.Hata hivyo, njia hii hutumiwa tu wakati transformer tayari imewekwa;kwa inverters nyingi zilizounganishwa kwenye kiungo sawa cha DC;au ikiwa usakinishaji mpya unahitaji transformer iliyowekwa kwa inverter.Kwa kuongeza, suluhisho hili linafaa kwa nguvu ambayo kawaida ni zaidi ya kilowati 500 (kW).
Njia nyingine ni kutumia kibadilishaji kigeuzi cha kiendeshi cha 6-pulse active current (AC) na kichujio cha passiv kwenye ingizo.Njia hii inaweza kuratibu viwango tofauti vya volteji-voltage ya harmonic kati ya kati (MV), volteji ya juu (HV) na volti ya ziada ya juu (EHV)-na inasaidia upatanifu na kuondoa athari mbaya kwa vifaa nyeti vya wateja.Ingawa hii ni suluhisho la kitamaduni la kupunguza ulinganifu, itaongeza upotezaji wa joto na kupunguza sababu ya nguvu.
Hii inatuleta kwa njia ya gharama nafuu zaidi ya kupunguza ulinganifu: tumia kibadilishaji chenye kirekebishaji cha mipigo 18, au hasa kiendeshi cha DC-AC kinachoendeshwa na kiungo cha DC kupitia kirekebishaji cha mipigo 18 na kibadilishaji cha kubadilisha awamu.Kirekebisha mapigo ni suluhu sawa iwe ni 12-pulse au 18-pulse.Ingawa hii ni suluhisho la jadi la kupunguza harmonics, kwa sababu ya gharama yake ya juu, kawaida hutumiwa tu wakati kibadilishaji kimewekwa au kibadilishaji maalum cha inverter inahitajika kwa usakinishaji mpya.Kawaida nguvu ni zaidi ya 500 kW.
Baadhi ya mbinu za ukandamizaji wa usawa huongeza upotezaji wa joto na kupunguza sababu ya nguvu, wakati njia zingine zinaweza kuboresha utendakazi wa mfumo.Suluhisho zuri tunalopendekeza ni kutumia vichujio amilifu vya WEG na viendeshi vya AC-6.Hii ni suluhisho bora la kuondokana na harmonics zinazozalishwa na vifaa mbalimbali
Hatimaye, wakati nguvu inaweza kurejeshwa kwenye gridi ya taifa, au wakati motors nyingi zinaendeshwa na kiungo kimoja cha DC, suluhisho lingine linavutia.Hiyo ni, kiendeshi cha kurejesha cha mbele (AFE) na kichungi cha LCL hutumiwa.Katika kesi hii, dereva ana mrekebishaji anayefanya kazi kwenye pembejeo na anazingatia mipaka iliyopendekezwa.
Kwa vibadilishaji vigeuzi visivyo na kiunganishi cha DC-kama vile vigeuzi vya WEG CFW500, CFW300, CFW100 na MW500 vya WEG-msingi wa kupunguza ulinganifu ni mwitikio wa mtandao.Hii sio tu kutatua tatizo la harmonic, lakini pia kutatua tatizo la nishati kuhifadhiwa katika sehemu ya tendaji ya inverter na kuwa haifai.Kwa usaidizi wa majibu ya mtandao, kibadilishaji cha juu cha mzunguko wa awamu moja kilichopakiwa na mtandao wa resonant kinaweza kutumika kutambua athari inayoweza kudhibitiwa.Faida ya njia hii ni kwamba nishati iliyohifadhiwa katika kipengele cha reactance ni ya chini na kuvuruga kwa harmonic ni chini.
Kuna njia nyingine za vitendo za kukabiliana na harmonics.Moja ni kuongeza idadi ya mizigo ya mstari kuhusiana na mizigo isiyo ya mstari.Njia nyingine ni kutenganisha mifumo ya usambazaji wa umeme kwa mizigo ya mstari na isiyo ya mstari ili kuwe na mipaka tofauti ya THD ya voltage kati ya 5% na 10%.Njia hii inakubaliana na mapendekezo ya uhandisi yaliyotajwa hapo juu (EREC) G5 na EREC G97, ambayo hutumiwa kutathmini uharibifu wa voltage ya harmonic ya mimea na vifaa vya nonlinear na resonant.
Njia nyingine ni kutumia kirekebishaji chenye idadi kubwa ya mipigo na kuilisha ndani ya kibadilishaji chenye hatua nyingi za upili.Multi-vilima transfoma na windings nyingi za msingi au sekondari zinaweza kushikamana kwa kila mmoja katika aina maalum ya usanidi ili kutoa kiwango cha voltage cha pato kinachohitajika au kuendesha mizigo mingi kwenye pato, na hivyo kutoa chaguo zaidi katika usambazaji wa nguvu Na mfumo wa kubadilika.
Hatimaye, kuna uendeshaji wa gari la kuzaliwa upya la AFE iliyotajwa hapo juu.Viendeshi vya msingi vya AC haviwezi kurejeshwa, ambayo ina maana kwamba haziwezi kurudisha nishati kwenye chanzo cha nishati-hii haitoshi hasa, kwa sababu katika baadhi ya programu, kurejesha nishati iliyorejeshwa ni hitaji maalum.Iwapo nishati ya kuzaliwa upya inahitaji kurejeshwa kwa chanzo cha nishati ya AC, hili ndilo jukumu la hifadhi ya urejeshaji.Rectifiers rahisi hubadilishwa na inverters za AFE, na nishati inaweza kurejeshwa kwa njia hii.
Njia hizi hutoa chaguzi mbalimbali za kupambana na harmonics na zinafaa kwa aina tofauti za mifumo ya usambazaji wa nguvu.Lakini pia wanaweza kuokoa nishati na gharama kwa kiasi kikubwa katika maombi mbalimbali na kuzingatia viwango vya kimataifa.Mifano hii inaonyesha kwamba mradi teknolojia sahihi ya inverter inatumiwa, tatizo lisilo la mstari halitakuwa vigumu kutatua.
For more information, please contact: WEG (UK) LtdBroad Ground RoadLakesideRedditch WorcestershireB98 8YPT Tel: +44 (0)1527 513800 Email: info-uk@weg.net Website: https://www.weg.net
Mchakato na udhibiti Leo haiwajibikii maudhui ya makala na picha zilizowasilishwa au zinazozalishwa nje.Bofya hapa ili ututumie barua pepe inayotufahamisha kuhusu hitilafu yoyote au upungufu uliomo katika makala hii.