5 To iekārtu veidi, kas rada visvairāk harmoniku

Zeitgeist: Addendum - ENG MultiSub [FULL MOVIE] (Jūnijs 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Nelineārās slodzes

Harmoniskās slodzes strāvas ģenerē visas nelineārās slodzes. Tas iekļauj:

  1. Pārslēgtā režīma barošanas bloki (SMPS)
  2. Elektroniskie dienasgaismas lampas balasti
  3. Mainīgas ātruma piedziņas (VSD)
  4. Nepārtrauktās barošanas avoti (UPS)
  5. Magnētiskās serdes ierīces

5 To iekārtu veidi, kas ģenerē visvairāk harmoniku (fotoattēlu kredīts: forosdeelectronica.com)

1. Switched mode barošanas bloki (SMPS)

Lielākajā daļā mūsdienu elektronisko ierīču tiek izmantoti komutācijas režīma barošanas avoti (SMPS) .

Drošības klases 2 maiņstrāvas barošana (fotoattēlu kredīts: hypex.nl)

Tie atšķiras no vecākām vienībām, jo ​​tradicionālo pazeminošo transformatoru un taisngriezi aizstāj ar tiešu regulējamu korozijas korekciju, lai uzpildītu rezervuāra kondensatoru, no kura nepieciešamā strāva tiek iegūta, izmantojot vajadzīgo izejas spriegumu un strāvu.

Priekšrocība - iekārtu ražotājam - ievērojami samazina izmēru, izmaksas un svaru, un jaudas vienību var izgatavot gandrīz jebkurā formas faktorā.

Trūkums - visiem pārējiem - ir tas, ka strāvas impulsi, kas satur lielu daudzumu trešo un augstāko harmoniku un ievērojamas augstfrekvences komponentes, nevis piesaistot nepārtrauktu strāvu no strāvas padeves, veido strāvas impulsus.

Piegādes ievadā ir uzstādīts vienkāršs filtrs, lai apietu augstfrekvences komponentus no līnijas un neitrālu uz zemi, bet tas neietekmē harmonisko strāvu, kas nonāk pie piegādes.

Lieljaudas blokiem ir bijusi nesena tendence uz tā dēvētajiem jaudas koeficienta koriģētajiem izejmateriāliem . Mērķis ir padarīt strāvas padeves slodzi par izturīgu slodzi tā, ka ievades strāva kļūst sinusoidāla un fāzē tiek pielikts spriegums. To panāk, izdarot ieejas strāvu kā augstfrekvences trīsstūra vilnim, ko ieejas filtru ieskaita sinusoidam.

Šis papildu izsmalcinātības līmenis vēl nav viegli piemērojams zemo cenu vienībām, kas veido lielāko daļu slodzes komerciālos un rūpnieciskos objektos.

Atgriezieties pie tēmām ↑

2. Luminiscences apgaismojuma balasti

Magnētiskais balasts vienpusējām kompaktās dienasgaismas spuldzēm

Elektroniskie apgaismojuma balasti pēdējos gados ir kļuvuši populāri pēc prasību par uzlabotu efektivitāti. Kopumā tie ir tikai nedaudz efektīvāki par labākajiem magnētiskajiem balastiem, un faktiski lielākā daļa ieguvumu ir saistāma ar luktura efektivitāti, ja tā tiek vadīta augstfrekvencē, nevis pašā elektroniskajā balastā.

To trūkums - un svarīgs lielās iekārtās - ir tāds, ka invertors ģenerē gan harmonikas barošanas strāvā, gan elektrisko troksni (lasīt vairāk par to).

Pieejami jaudas koeficienta koriģētie tipi, kas samazina harmonikas problēmas, bet ievērojami soda naudu.

Elektroniskais balasts fluorescējošām lampām

Magnētiskie balasti rada arī harmoniku, bet līmeņi parasti ir zemāki nekā tie, ko ražo elektroniskās ierīces. Tie bieži ietver vietējo jaudas koeficienta korekcijas kondensatoru, kas darbojas kā zems pretestības šunts harmonisko strāvu gadījumā. Līdz ar to izkropļojumu līmenis, kas izplatās sadales sistēmā, ir mazāks un rodas mazāk problēmu.

Atgriezieties pie tēmām ↑

3. Mainīgas ātruma DC diskus

Virpu maināmā ātruma DC vārpstas motors (fotoattēlu kredīts: mikrouzņēmums-shop.com)

Mainīgo ātruma regulatori līdzstrāvas motoriem parasti ir balstīti uz trīsfāžu tiltu, ko izmanto arī līdzstrāvas pārvadei un nepārtrauktām barošanas blokiem. To sauc arī par sešu impulsu tiltu, jo DC izejā ir seši impulsi vienā ciklā (viens uz pusi ciklu uz fāzi).

1. attēls. Trīsfāzu vai sešu impulsu tilts

Sērija apraksta pašreizējo:

Tilts tādējādi radīs pasūtījuma harmoniku:

n = 6k ± 1, kur k ir vesels skaitlis

un katras harmoniskās strāvas lielums būs:

I n = I 1 / n, kur I 1 ir 50 Hz komponents.

Šie vienādojumi ir derīgi tikai tad, kad avota pretestība ir zema un pievades spriegums ir tīrs sinusoīds. Teorētiski kontrolieris ražo 30% kopējo harmonisko strāvu, kas tiek sadalīti šādi:

1. tabula - harmonikas strāvas deformācijas skaitļi

Harmoniskais numurs57111317192325
Lielums (%)20, 014.39.17.75.95.34.34.0

Praksē līdzstrāvas dzinējiem ir ierobežota induktivitāte, tāpēc līdzstrāvai ir 300 Hz viļņošanās (ti, sešas reizes pārsniedz piegādes frekvenci) . Tas maina piegādes strāvas harmonikas profilu, un ar dažiem motoriem ir saskārušies līdz 50% piektā harmoniskā strāva.

Lai samazinātu izmaksas, ir tendence izmantot motorus ar zemāku induktivitāti, taču tas var izrādīties kļūdaini ekonomikā; Harmonikas augstāks līmenis ir grūtāk tikt galā, un var tikt sabojāti harmoniskie filtri, kas bieži ir paredzēti teorētiskajam gadījumam.

Harmonikas 5, 6 lielums ir ievērojami samazināts , izmantojot divpadsmit impulsu tiltu . Tas ir faktiski divi sešu impulsu tilti, ko baro no zvaigznes un delta transformatora tinumiem, nodrošinot 30 grādu fāzu pārslēgšanos starp tām. Teorētiski tiek noņemtas piektā un septītā harmonika, bet praksē tās tiek samazinātas tikai no 20 līdz 50.

Augstākās harmonikas paliek nemainīgas, samazinot kopējo harmonisko strāvu līdz aptuveni 12%, atkal pieņemot, ka nulles avota pretestība . Samazina kopējo harmonisko strāvu, bet arī tie, kas paliek, ir augstākas, padarot filtra dizainu daudz vieglāku.

Turpmākais impulsu skaita pieaugums līdz 24, kas sasniegts, izmantojot divas paralēlās divpadsmit impulsu vienības ar fāzes nobīdi 15 grādos, samazina kopējo harmonisko strāvu līdz aptuveni 4, 5% . Protams, papildu sarežģītība palielina izmaksas, tādēļ šāda veida kontrolieris tiks izmantots tikai tad, ja tas būs nepieciešams, lai izpildītu elektroenerģijas piegādātāju ierobežojumus.

Norādītie harmonikas strāvas deformācijas skaitļi uzņemas, ka avota pretestība ir nulle . Ja tas būtu, harmonikas līmenis nebūtu būtisks, jo nebūtu nekāda sprieguma izkropļojuma, un citi patērētāji netiktu ietekmēti. Patiesībā avota pretestība ir ierobežota (sk. 1. tabulu), un saskaņā ar šiem nosacījumiem pašreizējais izkropļojums ir ievērojami samazināts.

Protams, tā kā izkropļotā strāva plūst caur avota pretestību, izkropļo spriegumu.

2. attēls - divpadsmit impulsu tilts

Maiņstrāvas motoru mainīgajiem ātruma regulētājiem tiek izmantoti līdzīgi pārveidotāji, lai iegūtu DC un pēc tam ar invertoru, lai ražotu maiņstrāvu pie nepieciešamās braukšanas biežuma. Tāpat kā pārveidotājam sagaidāmās harmonikas, tiek ražoti arī citi strāvas komponenti, kas ir saistīti ar diska darbības ātrumu.

Šīs sastāvdaļas, kas ir nedaudz mulsinoši, tiek minētas kā starpharmoni vai ne-veseli skaitļi, bet tie ir vairāk līdzīgi visās modulācijas procesā atrastām sānu joslām.

Saskaņotā strāvas profils ir atkarīgs no pārveidotāja un invertora precīza konstruēšanas. Ņemot vērā šī tipa diskdziņu lielo izmēru, parasti tiek nodrošināta vietējā filtrēšana, taču šo sistēmu filtru projektēšana bieži ir ļoti sarežģīta.

Atgriezieties pie tēmām ↑

4. Nepārtrauktās barošanas avoti (UPS)

APC viedie UPS (foto kredīts: rainydaymagazine.com)

UPS ir pieejams daudzās dažādās formās atkarībā no tā, kā tiek panākta jaudas pārveidošana un kā tiek veikta pāreja no ārējās uz iekšējo piegādi. Lielākajā daļā vienību līdz dažām MVA tiek izmantoti cietā stāvokļa invertori (saukti par statiskajiem), lai radītu izejas jaudu, ļoti lielās vienībās izmanto mehānisko ģeneratoru (rotācijas).

Tipiski konfigurācijas ietver:

On-line UPS //

Tiešsaistes UPS pārveido maiņstrāvas līnijas jaudu līdz DC, lai akumulatora uzlādētu un apgrieztu līdzstrāvas akumulatoru, lai iegūtu maiņstrāvu. Slodze tiek nepārtraukti izvadīta no pastāvīgas akumulatora enerģijas, neatkarīgi no piegādes apstākļiem.

Tā kā visa piegāde tiek pārveidota divreiz, šis UPS veids ir salīdzinoši neefektīvs un tiek izmantots tikai nelielām vienībām.

Off-line UPS //

Ārējais līnijas UPS baro slodzi no tīkla, kad tas ir pieejams. Pārveidotājs / pārveidotājs parasti ir neaktīvs, līdz rodas traucējumi, kad akumulators piegādā strāvu pārveidotājam, kas pārveido maiņstrāvas barošanu atpakaļ par maiņstrāvu.

Trūkums ir tāds, ka laiks, kas nepieciešams, lai pārsūtītu no akumulatora uz akumulatoru, var radīt problēmas dažām sensitīvām iekārtām, piemēram, datoriem un serveriem.

Line-interaktīvā tehnoloģija //

Line-interaktīvs dizains apvieno tiešsaistes un bezsaistes dizainu īpašības. Šajā konstrukcijā esošais pārveidotājs veic divējādu funkciju. Parastā režīmā akumulators tiek pilnībā uzlādēts. Ja tiek konstatēts barošanas avota atteice, pārveidotājs tiek atvienots no barošanas avota, un no akumulatora tiek nodrošināta jauda, ​​izmantojot pārveidotāju, līdz slodzei.

Līdzīgi kā off-line UPS, līnijas interaktīvās tehnoloģijas ir efektīvas, jo elektroenerģiju parasti piegādā tieši no līnijas . Siltums un spriegumi tiek samazināti līdz minimumam, jo ​​line-interactive UPS nodrošina tikai papildu jaudu, kompensējot līnijas sprieguma sagsišanu caur izejas transformatoru. Tāpat kā on-line UPS, tas nodrošina nepārtrauktu jaudu.

Tomēr līnijas interaktīvā UPS nenodrošina pilnīgu izolāciju starp līniju un slodzi, ko piedāvā tiešsaistes UPS.

UPS ieejas pārveidotājs ir ļoti līdzīgs mainīga ātruma piedziņai, kā aprakstīts iepriekš un rada līdzīgus harmoniskus traucējumus.

Parastās ekspluatācijas laikā bezsaistes un līnijas interaktīvie modeļi veido relatīvi zemu ievades strāvu, kam ir tikai jāuztur akumulatora lādiņš, bet uzstādīšanas plānā jāņem vērā visa slodzes strāvas ietekme, kas plūst, kad atgūsies no strāvas padeves.

Kā darbojas UPS? (VIDEO)

Vai nevarat redzēt šo videoklipu? Noklikšķiniet šeit, lai skatītos to vietnē Youtube.

UPS produkcijas slodze vienmēr sastāv no IT iekārtām, un tāpēc tā ir nelineāra un bagāta ar zemas frekvences harmoniku. UPS izejas transformatoram jābūt atbilstoši novērtētam, lai tiktu galā ar pārsniegto apkuri, kas rodas.

Trifāžu sistēmās "triple-N" harmonikas (ti, harmonikas, kas ir nepāra trīs reizes), tiek pievienotas neitrālā stāvoklī. Visiem neitrālajiem vadītājiem UPS un pārējā sadales ķēdē jābūt atbilstoši novērtētam, lai veiktu šos palielinātos strāvas, kas var sasniegt divkāršu fāzes strāvu.

Vēlams ir nodrošināt trešās harmonikas filtru UPS izvadi, bet bieži vien tam ir nepieciešami ļoti lieli un dārgi komponenti .

Norādot UPS, jārūpējas, lai nodrošinātu, ka slodzes patiesais raksturs tiek saprasts un pienācīgi paziņots piegādātājam.

Atgriezieties pie tēmām ↑

5. Magnētiskās serdes ierīces

Attiecība starp magnetizējošo strāvu un izrietošo plūsmas blīvumu induktorā ar magnētisko serdi pēc būtības ir nelineāra. Ja pašreizējā viļņa forma ir ierobežota kā sinusoidāla, ti, sērijas pretestība ķēdē ir augsta, tad magnētiskajā laukā būs harmonikas.

To sauc par piespiedu magnetizāciju. Ja spriegums pāri spolei ir sinusoidāls, ti, sērijas izturība ir zema, plūsmas blīvums būs arī sinusoidāls, bet strāvā būs harmonikas - tas ir bez magnētisation.

Transformatori parasti ievada nelielu sprieguma deformāciju, aptuveni 1, 5%, izejas viļņu formā.

Fluorescējošās gaismas ierīces, kurās izmanto droseles, rada dažas harmonikas sakarā ar luktura nelineāru darbību (tai ir negatīva dinamiskā pretestība) un kodola nelineārā darbība. Līmeņi parasti ir zemāki par elektroniskajiem balastiem.

Elektriskais transformators (fotoattēlu kredīts: globalspec.com)

Atgriezieties pie tēmām ↑

Atsauce // Labās prakses rokasgrāmata elektriskajam projektam - Vara attīstības asociācija (lejuplādēt šeit)

Saistītie elektriskie ceļveži un izstrādājumi

MEKLĒŠANA: raksti, programmatūra un ceļveži