MC.09.D1.50 VEDA Garmoniki

В настоящее время широкое применение получили электроприборы с силовыми полупровод- никовыми элементами это преобразователи частоты, тиристорные регуляторы мощности, им- пульсные блоки питания, светодиодное освещение, регуляторы двигатели постоянного тока и т. д. Эти устройства в подавляющем большинстве случаев потребляют несинусоидальный ток. Для самих нелинейных электроприёмников потребление несинусоидального тока не является нега- тивным фактором, но негативные последствия этого явления могут отразиться на остальном обо- рудовании в питающей сети.

Понимая важность соблюдения электромагнитной совместимости всего электрического оборудования, компания «ВЕДА МК» постоянно ведёт разработки связан- ные с улучшением качества электроэнергии ЧТО ТАКОЕ ГАРМОНИЧЕСКИЕ ИСКАЖЕНИЯ? Теоретически, питание переменным напряжением представляет собой синусоидальную вол- ну частота этой волны как правило составляет 50 Гц. Всё электрооборудование разрабаты- вается для обеспечения оптимальных характеристик при данном питании. Гармонические искажения – это частотные составляющие сигналов напряжения и силы тока, их частота отли- чается в целое кратное от основной частоты, и их наличие искажает синусоидальную волну 50 Гц.

Силовые полупроводниковые элементы, используемые в выпрямителях, частотно-ре- гулируемых приводах, источниках бесперебойного питания, блоках питания светодиодного освещения, телевизионных системах, блоках питания компьютеров и другого оборудования, создают несинусоидальный ток. Этот несинусоидальный ток потребляется из источника пита- ния вследствие чего искажается напряжение в большей или меньшей степени. В целом, чем больше уровень потребляемой мощности нелинейных потребителей, тем больше степень гармонических искажений напряжения. Напряжение Ток Рис. 1. Гармонические искажения синусоидальности кривой ПОЧЕМУ ГАРМОНИЧЕСКИЕ ИСКАЖЕНИЯ ЯВЛЯЮТСЯ ПРОБЛЕМОЙ?

Чрезмерные гармонические искажения в сети питания переменного тока подразумевают, что источник питания обеспечивает ток не только с частотами 50Гц, но также гармоники с более высокой частотой. Необходимо отметить, что гармонические искажения тока и напряжения это два разных параметра. Если упрощённо, то искажения тока в большей степени зависят от типа нелинейной нагрузки, а искажения напряжения зависят от типа и мощности нелинейных потре- бителей, а также от типа и мощности питающей сети. Неблагоприятные воздействия от искажений тока и напряжения могут быть достаточно серьёзными и включают в себя:

Ограничения питания и использования электрической сети Выход из строя конденсаторных батарей УКРМ Увеличение потерь в питающей линии 2

Стр. 2

Увеличение степени нагрева трансформаторов, Перегрев электродвигателей и кабелей Перегрев нейтрального проводника при номинальном токе в фазных проводниках Уменьшение срока службы оборудования Непреднамеренные остановки с высокими издержками производственного процесса Нарушение нормальной работы систем управления Пульсация и уменьшение двигательного момента Акустический шум Ложные срабатывания защитной аппаратуры Проще говоря, гармонические искажения снижают надежность, воздействуют на качество изделий и увеличивают эксплуатационные расходы. Например, превышение номинальной тем- пературы изоляции оболочки кабеля на 10°C может сократить срок службы изоляции на 50 %.

Анализ показывает, что воздействие гармонических искажений на проводник поднимает его тем- пературу на 2-5°C в зависимости от порядка гармоники и индивидуальной амплитуды. В этом слу- чае, основное побочное действие гармонических искажений проявляется не сразу, а способству- ет снижению срока эксплуатации изделия в долгосрочной перспективе. КАЖДЫЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ ПОТРЕБИТЕЛЬ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ВЫЗЫВАЕТ ПРОБЛЕМЫ С ГАРМОНИЧЕСКИМИ ИСКАЖЕНИЯМИ? ЭТО НЕВЕРНОЕ УТВЕРЖДЕНИЕ! Большинство преобразователей частоты ВЕДА МК VF-101 комплектуются дросселями в звене постоянного тока.

Также для всех линеек и мощностей преобразователе частоты до 1 кВ опцио- нально доступны к заказу 3-х фазные дроссели переменного тока, эти дроссели используются для уменьшения гармонических искажений тока, и в большинстве случаев этого достаточно для того, чтобы избежать существенных искажений напряжения. Преобразователи частоты VF-400 всегда укомплектованы средствами подавления гармониче- ских искажений таких как:

3-фазный дроссель для 6-пульсного неуправляемого выпрямителя 12-пульсный выпрямитель Управляемый выпрямитель (AFE) THDi менее 5% Такие устройства как зарядки электромобилей VEDACHARGER или источники бесперебойного питания VEDAUPS всегда укомплектованы средствами подавления гармоник, что позволяет до- стигать искажений по току THDI не более 5% и 3% соответственно. В некоторых случаях может потребоваться дополнительное подавление гармоник ввиду условий эксплуатации электрической сети или тогда, когда установлено большое количество нелинейных потребителей.

Для этих целей компания ВЕДА МК предлагает широкий спектр решений по подав- лению гармоник, например, Пассивные фильтры гармоник VEDAHF Активные фильтры гармоник VEDADF 12-пульсные преобразователи частоты VF-400 Управляемые выпрямители (AFE) серии VF-400 3

Стр. 3

КАКИМ ОБРАЗОМ ВЫБРАТЬ ОПТИМАЛЬНОЕ РЕШЕНИЕ ПО УМЕНЬШЕНИЮ ГАРМОНИЧЕСКИХ ИСКАЖЕНИЙ? СУЩЕСТВУЕТ РАЗЛИЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ УМЕНЬШЕНИЯ ГАРМОНИЧЕСКИХ ИСКАЖЕНИЙ, И ВСЕ ПОДОБНЫЕ УСТРОЙСТВА ИМЕЮТ СВОИ ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ. Не существует единого решения для всех областей применения и условий эксплуатации элек- трической сети. Чтобы добиться оптимального решения по подавлению гармоник, необходимо учитывать несколько параметров. Ключевые параметры можно разделить на группы:

Характеристики питающей сети Условия эксплуатации электрической сети, включая величину и тип нагрузки Область применения Соответствие стандартам Стоимость Компания ВЕДА МК по вашей заявке выполнит полное исследование на наличие гармониче- ских искажений на месте эксплуатации оборудования, а также предложит наиболее подходящее и экономически эффективное решение по подавлению гармонических искажений. При проведении исследования будут учтены установленные мощности нагрузок, норматив- ные документы и многообразие вашей деятельности КАКИМ ОБРАЗОМ УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ ВЛИЯЮТ НА ПОЯВЛЕНИЕ ГАРМОНИЧЕСКИХ ИСКАЖЕНИЙ?

САМЫМ ВАЖНЫМ ФАКТОРОМ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ ВОЗМОЖНОСТИ ПОЯВЛЕНИЯ ГАРМОНИЧЕСКИХ ИСКАЖЕНИЙ НАПРЯЖЕНИЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ ЯВЛЯЕТСЯ ИМПЕДАНС СИСТЕМЫ. Импеданс системы больше всего зависит от мощности трансформатора относительно полной установленной мощности нагрузок. Чем больше трансформатор относительно несинусоидаль- ной мощности, тем меньше гармонических искажений по напряжению. Зачастую при мощности нелинейной нагрузки не более 10% от мощности питающего трансформатора никакие меропри- ятия по подавлению гармонических искажений не требуются.

Электрическая сеть является взаимосвязанной системой источников электропитания и по- требителей электроэнергии, соединённых между собой посредством трансформаторов. Все на- грузки, передающие несинусоидальный ток, способствуют появлению гармонических искажений в электрической сети – не только в сети до 1кВ, но и на высокой стороне. При измерении напряжения даже в обычной однофазной розетке может определяться неко- торая степень гармонических искажений. Это относится к гармоническим предыскажениям. Так как не все потребители используют трёхфазный ток, нагрузка на каждой фазе может разной. Это приводит к возникновению различных напряжений на каждой фазе, что вызывает нарушение ба- ланса фаз.

Различные решения по уменьшению гармонических искажений имеют различную степень за- щищённости от предыскажений и дисбаланса, и это необходимо учитывать при выборе наиболее подходящего решения, устраняющего гармонические помехи. 4

Стр. 4

Рис. 2. Типы воздействия гармонических искажений на сеть и потребителей АСПЕКТЫ ПРИМЕНЕНИЯ НЕЛИНЕЙНЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ В СВЕТЕ ГАРМОНИЧЕСКИХ ИСКАЖЕНИЙ. ГАРМОНИЧЕСКИЕ ИСКАЖЕНИЯ УСИЛИВАЮТСЯ ПО МЕРЕ УВЕЛИЧЕНИЯ МОЩНОСТИ, ПОТРЕБЛЯЕМОЙ НЕЛИНЕЙНОЙ НАГРУЗКОЙ, ПОЭТОМУ НЕОБХОДИМО УЧИТЫВАТЬ КОЛИЧЕСТВО УСТАНОВЛЕННЫХ НЕЛИНЕЙНЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ, ИХ ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ДИАГРАММЫ НАГРУЗОК. Искажение определяется общим гармоническим искажением синусоидальности тока (THDi), которое является отношением суммы гармоник к основной частоте. Нагрузка на каждый нелинейный потребитель важна.

Например в частотных преобразовате- лях искажение THDi увеличивается при неполной нагрузке, при этом приводы слишком большого размера усиливают гармонические искажения тока в электрической сети. 5 Трансформатор М М 3~ 3~ М Нагрузка М Нагрузка Искажения по напряжению в пределах одной питающей подстанции. Негативно воздействует на остальные потребители электроэнергии. Искажения по току. Негативно воздействуют на токопроводящие элементы, защитную аппаратуру, трансформаторы или генераторы Искажения по напряжению передающиеся по высокой стороне, так называемые предыскажения по напряжению, которые наблюдаются в сети, даже если в это сети нет нелинейных никаких нагрузок

Стр. 5