Filtracja harmonicznych

AFQevo Aktywne filtry wielofunkcyjne

Odbiorniki domowe i przemysłowe posiadają coraz więcej obwodów elektrycznych zasilanych prądem, którego przebieg nie jest czysto sinusoidalny. Na przykład, w silnikach stosowana jest coraz częściej regulacja częstotliwości, która wymaga przejścia z prądu przemiennego (AC) na prąd stały (DC), a następnie z prądu stałego na prąd przemienny. Ze względu na to, że dostarczany prąd jest zazwyczaj prądem przemiennym, coraz powszechniej wykorzystywane są konwertery elektroniczne (prostowniki, falowniki itd.) do przetwarzania DC-AC i AC-DC. Podobnie dzieje się z powszechnie używanymi odbiornikami jak komputery, lampy ledowe i wyładowcze, windy…

Z punktu widzenia sieci elektrycznej, przekłada się to na konieczność zasilania dużej liczby odbiorników, co powoduje prostowanie amplitudy prądu. W konsekwencji kształt fali pobieranego prądu zmienia się w taki sposób, że nie mamy już do czynienia z falą sinusoidalną, lecz nałożonymi na siebie falami sinusoidalnymi o częstotliwościach stanowiących wielokrotność częstotliwości sieciowej (harmoniczne).

Skutkiem poboru prądu niesinusoidalnego jest również pewne odkształcenie napięcia wywołane spadkami napięcia w impedancjach przewodów i przekładników. W rejestrach można zauważyć lekkie odkształcenie napięcia w sieci jednofazowej (niski THD) oraz silniejsze odkształcenie w przykładzie sieci trójfazowej. W obu przypadkach przebieg prądu wyraźnie różni się od sinusoidy oraz posiada wyższe wartości THD.

Występowanie harmonicznych w sieci niesie ze sobą różne skutki. Najbardziej newralgiczne z nich wymieniono poniżej.

  • Pogorszenie jakości fali napięciowej, co ma wpływ na niektóre czułe odbiorniki,
  • Przeciążenie i możliwe wystąpienie równoległego rezonansu między indukcyjnością przewodu i kondensatorami kompensacji współczynnika mocy (PF),
  • Pogorszenie współczynnika mocy. Na skutek tego zmniejsza się zdolność sieci do zaopatrywania w moc, powodując konieczność jej przewymiarowania,
  • Przeciążenie kabli i przede wszystkim przekładników (bardzo duże zwiększenie strat w żelazie),
  • Problemy związane z nieoczekiwanym zadziałaniem zabezpieczeń.

W jakich instalacjach niezbędne są filtry aktywne?

Niektóre z wcześniej sygnalizowanych problemów dotyczących zakłóceń mogą zostać złagodzone i skorygowane za pomocą filtrów. Filtry aktywne stanowią idealne rozwiązanie dla instalacji zawierających dużą ilość odbiorników jednofazowych i trójfazowych, generujących harmoniczne i charakteryzujących się różnymi sposobami poboru energii.

Filtry aktywne to urządzenia oparte na konwerterach z modulacją szerokości impulsu PWM. Dostępne są dwa rodzaje filtrów: filtry szeregowe i filtry równoległe. Zazwyczaj, w celu spełnienia norm IEC-61000- 3.4 i IEEE-519, stosowane są filtry równoległe, które działają na zasadzie przesyłu do sieci harmonicznych pobranych przez odbiornik, w przeciwfazie, przy użyciu falownika. Rysunek poniżej obrazuje tę zasadę działania, pokazując prąd odbiornika, filtra i sieciowy. Widać, że sumując IODBIORNIK + IFILTR uzyskuje się prąd ISIEĆ , który jest sinusoidalny.

Jako rozwiązanie wyżej opisanych problemów, Circutor oferuje nowy filtr aktywny AFQevo. Jego nowa konstrukcja zapewnia następujące korzyści:

  • Jednostkowa zdolność filtrowania prądów 30 A z podziałem na fazy oraz 90 A dla przewodu neutralnego,
  • W przypadku, gdy potrzebna jest większa zdolność filtrowania, system może zostać poszerzony o nawet 100 filtrów aktywnych AFQevo połączonych równolegle,
  • Ograniczona osłona metalowa do montażu naściennego. Łatwa instalacja ze względu na wymiary,
  • System komunikacji zapewniający lepsze zarządzanie energią w instalacji,
  • Podłączenie od strony sieci lub obciążenia w celu większej elastyczności instalacji,
  • Regulacja priorytetu w celu filtrowania harmonicznych, kompensacji energii biernej oraz zrównoważenia faz,
  • Zmniejszenie prądów harmonicznych do 50. rzędu (2500 Hz),
  • Selektywna filtracja określonych harmonicznych. Kompensacja mocy biernej (indukcyjnej/pojemnościowej),
  • Zrównoważenie prądów fazowych. Model 4W pomaga w zmniejszeniu poboru energii w przewodzie neutralnym.