ንቁ ሃርሞኒክ ማጣሪያ አቅም እንዴት ማስላት እና መምረጥ እንደሚቻል

የኤኤችኤፍ (Active Power Filter) አቅምን መወሰን በምርጫው ውስጥ በጣም ወሳኙ እርምጃ ነው። በቂ ያልሆነ አቅም ደካማ ማካካሻ ወይም የመሳሪያ ከፍተኛ ጭነት እና ጉዳት ያስከትላል፣ ከፍተኛ አቅም ደግሞ ኢንቨስትመንትን ማባከን ያስከትላል። የሚከተሉት የኤፒኤፍ አቅምን ለመወሰን ዋና ዋና እርምጃዎች እና ዘዴዎች ናቸው፦

ዋና መርህ፡ የኤኤችኤፍ ደረጃ የተሰጠው አቅም (ብዙውን ጊዜ በአምፔር የሚገለጽ) ማካካስ ከሚያስፈልገው የሃርሞኒክ ሞገዶች እና ምላሽ ሞገዶች የቬክተር ድምር ውጤታማ እሴት የበለጠ ወይም እኩል መሆን አለበት፣ ተገቢ ህዳግ ይኖረዋል።

የኤኤችኤፍ አቅምን ለመወሰን እርምጃዎች

1. የማካካሻ ኢላማውን ይለዩ፦

ነጠላ መስመር ያልሆነ ጭነት፡ እንደ ፍሪኩዌንሲ ቀያሪዎች፣ መካከለኛ ድግግሞሽ እቶኖች፣ ትላልቅ ዩፒኤስ፣ ማስተካከያ መሳሪያዎች፣ ወዘተ። ይህ ተስማሚ ሁኔታ ነው።

የመስመር ያልሆኑ ጭነቶች ቡድን፡ እንደ በበርካታ የምርት መስመሮች ላይ ያሉ በርካታ ፍሪኩዌንሲ ቀያሪዎች።

ሙሉ የኃይል ማከፋፈያ ስርዓት/ባስባር፡ በዚህ ባስባር ላይ ባሉ ሁሉም ጭነቶች የሚፈጠረውን አጠቃላይ የሃርሞኒክ ሞገድ ማካካስ። ይህ በጣም የተለመደው ሁኔታ ነው።

2. የሃርሞኒክ ሞገድ መረጃ ማግኘት፦

2.1 ዘዴ 1፡ ተጨባጭ መለኪያ (በጣም ትክክለኛ፣ በጣም ይመከራል)

2.11 ሙያዊ የኃይል ጥራት ተንታኝ ይጠቀሙ (ለምሳሌ፡ Fluke፣ Hioki፣ YOKOGAWA፣ ወዘተ)።

2.12 በታለመው የማካካሻ ነጥብ (ለምሳሌ፡ የመስመር ያልሆነ ጭነት የግቤት ተርሚናል፣ ሊካካስ የሚገባው ባስባር) ላይ መለኪያዎችን ያከናውኑ።

2.13 ቁልፍ መለኪያዎችን ይለኩ፦

የመሠረታዊ ሞገድ አርኤምኤስ እሴት፡ `I₁` (A)

አጠቃላይ የሃርሞኒክ መዛባት መጠን፡ `THDi` (%) – ይህ የሃርሞኒክ ሞገድ አጠቃላይ አርኤምኤስ እሴት ከመሠረታዊ ሞገድ አርኤምኤስ እሴት ጥምርታ ነው።

የሃርሞኒክ ሞገድ ይዘት፡ `I₅`፣ `I₇`፣ `I₁₁`፣ `I₁₃`፣ ወዘተ (A ወይም %) – የስፔክትረም ስርጭትን መረዳት ለኤኤችኤፍ ቁጥጥር ስልቶች እና የአቅም ዲዛይን ጠቃሚ ነው፣ ነገር ግን `THDi` በዋናነት አጠቃላይ አቅምን ለማስላት ይጠቅማል።

የመለኪያ ሁኔታዎች፡ መለኪያዎች በተለመደው ከፍተኛ የሃርሞኒክ ጭነት ሁኔታ ውስጥ መከናወን አለባቸው። የጭነት ሁኔታዎች በከፍተኛ ሁኔታ የሚለያዩ ከሆነ፣ በርካታ የተለመዱ ሁኔታዎች መለካት አለባቸው፣ እና በጣም መጥፎው ሁኔታ (ከፍተኛ THDi) መመዝገብ አለበት።

ቆይታ፡ የመለኪያ ጊዜ የጭነቱን የአሠራር ዑደት ለመሸፈን በቂ መሆን አለበት።

2.2 ዘዴ ሁለት፡ ቲዎሬቲካል ግምት (ዝቅተኛ ትክክለኛነት፣ ለቅድመ ምርጫ ወይም ተጨባጭ መለኪያ በማይቻልበት ጊዜ ተስማሚ)

2.21 የመሳሪያ መመሪያ ያማክሩ፡ አንዳንድ መሳሪያዎች (እንደ ፍሪኩዌንሲ ቀያሪዎች) መመሪያዎች የተለመደውን የግቤት ሞገድ THDi ወይም የሃርሞኒክ ስፔክትረም ያቀርባሉ።

2.22. ተጨባጭ ቀመሮች/የተለመዱ እሴቶች፦
6- Pulse ማስተካከያ (ያለ ሬአክተር)፡ `THDi` ≈ 30%-50%
6- Pulse ማስተካከያ (ከዲሲ ሬአክተር ጋር)፡ `THDi` ≈ 30%-40%
6- Pulse ማስተካከያ (ከኤሲ ሬአክተር ጋር)፡ `THDi` ≈ 30%-35%
12- Pulse ማስተካከያ፡ `THDi` ≈ 10%-15%

2.23. ዩፒኤስ፡ `THDi` ≈ 25%-40%

2.24. ከፍተኛ ድግግሞሽ የኃይል አቅርቦት፡ `THDi` በጣም ከፍተኛ ሊሆን ይችላል (>80%)፣ ነገር ግን ትክክለኛው ውጤታማ የሞገድ እሴት ትልቅ ላይሆን ይችላል።

2.25. የመሠረታዊ ሞገድ ግምት፡ `I₁≈ S / (√3 * U * PF)`። እዚህ `S` የጭነቱ ግልጽ ኃይል (kVA)፣ `U` የመስመር ቮልቴጅ (V)፣ እና `PF` የጭነት ኃይል ምክንያት (ለግምት 0.7-0.9 መጠቀም ይቻላል) ነው። የመስመር ያልሆኑ ጭነቶች የኃይል ምክንያት ብዙውን ጊዜ ዝቅተኛ መሆኑን ልብ ይበሉ።

3. ሊካካስ የሚገባውን የሃርሞኒክ ሞገድ አርኤምኤስ እሴት ያስሉ፦

ምሳሌ፦
የሚለካው የፍሪኩዌንሲ ቀያሪ የግቤት ሞገድ I₁ = 100A፣ THDi = 40%። ከዚያ Ih = 100A * (40 / 100) = 40A። ይህ ማለት ኤኤችኤፍ ቢያንስ 40A የሃርሞኒክ ሞገድ ማካካሻ አቅም መስጠት አለበት ማለት ነው።

4. የምላሽ ኃይል ማካካሻ ፍላጎቶችን ያስቡ፦

ኤኤችኤፍ ሁለቱንም ሃርሞኒክስ እና ምላሽ ኃይል (የኃይል ምክንያቱን ለማሻሻል) ማካካስ ካስፈለገው፣ ይህ መስፈርት በስሌቱ ውስጥ መካተት አለበት።

ሊካካስ የሚገባውን የምላሽ ሞገድ ውጤታማ እሴት ይወስኑ፣ `Iq` (A)፦

`Iq = I₁ * sin(φ)`፣ እዚህ `φ` የጭነት ሞገድ ከቮልቴጅ በስተጀርባ የሚቆይበት የምዕራፍ አንግል ነው (`cosφ` የኃይል ምክንያቱ ነው)።

5. ህዳጎችን ግምት ውስጥ ማስገባት፦

5.1 የጭነት መለዋወጥ ህዳግ፡ ጭነቱ ሊለወጥ ይችላል፣ እና የሃርሞኒክ ደረጃዎች ከተለካው እሴት በላይ ሊሆኑ ይችላሉ። ከ15%-30% ህዳግ መጨመር ይመከራል።

5.2 የስርዓት ማስፋፊያ ህዳግ፡ ወደፊት ሊኖሩ የሚችሉ የጭነት ጭማሪዎችን ያስቡ። ከ10%-20% ህዳግ መጨመር ይመከራል (በእቅዱ መሰረት ይወሰናል)።

5.3 የኤኤችኤፍ ራስ-አቅም ህዳግ፡ ኤኤችኤፎች በተለምዶ የተወሰነ የአጭር ጊዜ ከፍተኛ ጭነት አቅም አላቸው (ለምሳሌ፡ ለ1 ደቂቃ 150% ከፍተኛ ጭነት)፣ ነገር ግን ደረጃ የተሰጠው አቅም ለቀጣይ አሠራር በቂ መሆን አለበት።

5.4. የህዳግ አተገባበር፡ በደረጃ 3 ወይም 4 የተሰላውን ሞገድ `Ih` ወይም `Ic` በህዳግ ምክንያት `K` (ለምሳሌ፡ 1.2 – 1.5) ያባዙት።

`I_ahf = Ih * K` (ሃርሞኒክስን ብቻ ያካክሳል)
`I_ahf = Ic * K` (ሁለቱንም ሃርሞኒክስ እና ምላሽ ኃይል ያካክሳል)

6. የኤኤችኤፍ ደረጃ የተሰጠው ሞገድ የመጨረሻ ውሳኔ፦

`I_AHF` በተሰላው ውጤት ላይ በመመስረት፣ ደረጃ የተሰጠው ደረጃ የተሰጠው ሞገድ ከ `I_ahf` ጋር እኩል ወይም በትንሹ የሚበልጥ የኤኤችኤፍ ሞዴል ይምረጡ።

ማስታወሻ፦

የኤኤችኤፍ አቅም ብዙውን ጊዜ በአምፔር ይገለጻል (ለምሳሌ፡ 50A፣ 100A፣ 300A)።

አንዳንድ ጊዜ፣ የሚታየው የኃይል አቅሙ በኪሎቮልት-አምፔር (`S_ahf = √3 * U * I_AHF`) ይገለጻል። ነገር ግን፣ ሞገድ ለምርጫ በጣም ቀጥተኛው መሠረት ነው።

የቮልቴጅ ደረጃ ከስርዓቱ ቮልቴጅ ጋር መዛመድ አለበት (ለምሳሌ፡ 380V፣ 400V፣ 480V፣ 690V፣ ወዘተ)።

ቁልፍ ግምት ማጠቃለያ፦

የሃርሞኒክ ሞገድ ወሳኝ ነው፡ በታለመው የማካካሻ ነጥብ ላይ የሃርሞኒክ ሞገድ አጠቃላይ ውጤታማ እሴት (`Ih`) በትክክል መለካት ወይም መገመት መሠረታዊ ነው።

የምላሽ ኃይል ማካካሻ መስፈርቶች፡ በአንድ ጊዜ የምላሽ ኃይል ማካካሻ ካስፈለገ፣ የምላሽ ሞገዱ (`Iq`) መሰላል እና ከሃርሞኒክ ሞገድ (`Ic`) ጋር የቬክተር ውህደት መደረግ አለበት።

በቂ ህዳግ አስፈላጊ ነው፡ የጭነት መለዋወጥ፣ የስርዓት ማስፋፊያ እና የኤኤችኤፍ ባህሪያት ሁሉም በቂ ህዳግ እንዲኖር ያስፈልጋሉ። ከትንሽ ህዳጎች ይልቅ በትላልቅ ህዳጎች ላይ ስህተት መሥራት የተሻለ ነው፣ ነገር ግን ከፍተኛ ብክነትን ማስወገድ ይመከራል።

ተጨባጭ መለኪያ ይመረጣል፡ ቲዎሬቲካል ግምቶች ከፍተኛ ስህተቶች አሏቸው፤ በተለይም ውስብስብ ጭነቶች ወይም ተለዋዋጭ የአሠራር ሁኔታዎች ሲኖሩ ተጨባጭ የኃይል ጥራት መለኪያዎች በጣም ይመከራሉ።

የስርዓት ቮልቴጅ፡ የኤኤችኤፍ ደረጃ የተሰጠው ቮልቴጅ በመጫኛ ነጥብ ላይ ካለው የስርዓት ቮልቴጅ ጋር መዛመድ አለበት።

የአካባቢ ሙቀት፡ የኤኤችኤፍ አቅም በተለምዶ በመደበኛ የአካባቢ ሙቀት (ለምሳሌ፡ 40°C) ይስተካከላል። የመጫኛ አካባቢ ሙቀት ከፍ ያለ ከሆነ፣ አቅምን መቀነስ ወይም ትልቅ አቅም ያለው ሞዴል መምረጥ ሊታሰብበት ይችላል። የኤኤችኤፍ ቶፖሎጂ፡ ትይዩ ኤኤችኤፍ በጣም የተለመደ ነው፣ እና አቅሙ ከላይ እንደተገለጸው ይወሰናል። ሌሎች ዓይነቶች (እንደ ተከታታይ እና ድብልቅ) ተመሳሳይ የአቅም መወሰኛ መርሆዎች አሏቸው፣ ነገር ግን አጽንዖቱ ሊለያይ ይችላል።

የአምራች ምክክር፡ የኤኤችኤፍ አቅራቢዎን የመለኪያ መረጃዎን፣ የጭነት ሁኔታዎችን እና መስፈርቶችን ያሳውቁ፤ እነሱ ብዙውን ጊዜ ሙያዊ የምርጫ ምክር እና ስሌቶችን ይሰጣሉ።

ቀላል ቀመር ማጠቃለያ (የሃርሞኒክ ማካካሻ ብቻ)

`የኤኤችኤፍ ደረጃ የተሰጠው ሞገድ (I_ahf) ≥ [የመሠረታዊ ሞገድ አርኤምኤስ እሴት (I₁) × አጠቃላይ የሃርሞኒክ መዛባት (THDi%) / 100] × (1 + የህዳግ ምክንያት)`

ምሳሌ፡ ለ 380V የማከፋፈያ ባስባር፣ በተለካው ከፍተኛ የአሠራር ሁኔታ ውስጥ፦

`I₁ = 800A` `THDi = 25%`

የሃርሞኒክ ማካካሻ ብቻ ያስፈልጋል፤ የታለመው የኃይል ምክንያት ተቀባይነት አለው። የ20% የጭነት መለዋወጥ ህዳግ እና የ10% የተራዘመ ህዳግ ግምት ውስጥ በማስገባት፣ አጠቃላይ የህዳግ ምክንያት `K = 1.3`
ስሌት፡ `Ih = 800A * (25 / 100) = 200A`
`I_ahf = 200A * 1.3 = 260A`
ምርጫ፡ ደረጃ የተሰጠው የማካካሻ ሞገድ ከ260A ያላነሰ (ለምሳሌ፡ 300A ሞዴል) ያለው 380V ትይዩ ኤኤችኤፍ ይምረጡ።

ከላይ ያሉትን እርምጃዎች እና ዘዴዎች በመከተል፣ እና ህዳጎቹን ከተጨባጭ ሁኔታ ጋር በማጣመር በጥንቃቄ በማጤን፣ የኤኤችኤፍ አቅም በሳይንሳዊ እና ምክንያታዊ መንገድ ሊወሰን ይችላል፣ ይህም ውጤታማ፣ አስተማማኝ እና ኢኮኖሚያዊ አሠራሩን ያረጋግጣል።