คำแนะนำสั้นๆเกี่ยวกับการประยุกต์ใช้ AHF (ตัวกรองฮาร์มอนิกแบบแอคทีฟ)

1. สาเหตุของแรงดันฮาร์มอนิกและกระแสฮาร์มอนิกคืออะไร?

การใช้งานอุปกรณ์โหลดที่ไม่เป็นเชิงเส้นอย่างแพร่หลาย (เช่น ตัวแปลงความถี่ วงจรเรียงกระแส และไฟ LED) ส่งผลให้เกิดมลพิษฮาร์มอนิกอย่างรุนแรงในระบบไฟฟ้า ทำให้เกิดปัญหาต่างๆ เช่น อุปกรณ์ร้อนเกินไป การทำงานผิดพลาดของอุปกรณ์ป้องกัน และค่าเพาเวอร์แฟกเตอร์ลดลง

ในฐานะอุปกรณ์จัดการคุณภาพไฟฟ้ารุ่นใหม่ AHF (Active Harmonic Filter) กำลังกลายเป็นเครื่องมือหลักในการแก้ปัญหาฮาร์มอนิกในโรงงานอุตสาหกรรม

2. ลักษณะสำคัญของโรงงานอุตสาหกรรม:

เมื่อเทียบกับอาคารทั่วไป โรงงานอุตสาหกรรมมีความต้องการด้านไฟฟ้าที่เฉพาะเจาะจงมากกว่า ซึ่งเป็นตัวกำหนดความจำเป็นในการควบคุมฮาร์มอนิก

กำลังไฟฟ้าสูง: ด้วยการรวมตัวของอุปกรณ์การผลิตจำนวนมาก โหลดของโรงงานแห่งเดียวมักสูงถึงหลายพันถึงหลายแสนโวลต์-แอมแปร์ ทำให้ปัญหาไฟฟ้าขยายตัวได้ง่าย

ประเภทอุปกรณ์หลากหลาย: โรงงานอุตสาหกรรมมีอุปกรณ์หลากหลายประเภท รวมถึงเครื่องจักรกลต่างๆ สายการผลิตอัตโนมัติ และอุปกรณ์ไฟฟ้า ซึ่งสร้างแรงกดดันต่อระบบไฟฟ้ามากขึ้น

ความต้องการความน่าเชื่อถือสูง: การผลิตแบบต่อเนื่องหมายความว่าความผันผวนของไฟฟ้าอาจนำไปสู่การหยุดทำงาน การสูญเสียผลิตภัณฑ์ และอุบัติเหตุด้านความปลอดภัย

3. โหลดของโรงงาน: แหล่งกำเนิดหลักของฮาร์มอนิก โหลดที่ไม่เป็นเชิงเส้นในโรงงานเป็นสาเหตุหลักของการเกิดฮาร์มอนิก และอันตรายของมันไม่สามารถมองข้ามได้

01. อุปกรณ์ไดรฟ์ความถี่แปรผัน (VFD): ไดรฟ์ความถี่แปรผันที่ใช้ควบคุมความเร็วในอุปกรณ์ เช่น พัดลมและปั๊ม สร้างฮาร์มอนิกที่มีลักษณะเฉพาะ (ฮาร์มอนิกอันดับ 5, 7 และ 11) ในระหว่างกระบวนการเรียงกระแส-กลับกระแส

02. อุปกรณ์เรียงกระแส: ถังชุบไฟฟ้า ระบบ UPS ฯลฯ ฉีดกระแสที่ไม่เป็นไซน์เข้าสู่ระบบไฟฟ้า

03. อุปกรณ์อาร์ก: เตาอาร์กและเครื่องเชื่อมสร้างความผันผวนของฮาร์มอนิกแบบกว้าง ในระหว่างการเริ่มอาร์กและการเชื่อม การเปลี่ยนแปลงกระแสขนาดใหญ่สร้างฮาร์มอนิกจำนวนมาก โดยเฉพาะฮาร์มอนิกอันดับ 3, 5, 7, 11 และ 13 ที่เด่นชัด

04. คอมพิวเตอร์และเซิร์ฟเวอร์: คอมพิวเตอร์สร้างกระแสฮาร์มอนิกระหว่างการเริ่มต้นและการทำงานของโปรแกรม ซึ่งต้องการความเสถียรและคุณภาพของแหล่งจ่ายไฟฟ้าสูง

05. ไฟ LED: ไดรเวอร์ไฟ LED มีลักษณะไม่เป็นเชิงเส้น ภายใต้การปรับความสว่างที่แตกต่างกัน การเปลี่ยนแปลงของกระแสและกำลังไฟฟ้าไม่เป็นเชิงเส้น ซึ่งอาจสร้างฮาร์มอนิกและส่งผลต่อคุณภาพของระบบไฟฟ้า

4. อันตรายของฮาร์มอนิก ได้แก่:

การเร่งอายุของอุปกรณ์: ทำให้มอเตอร์และหม้อแปลงร้อนเกินไป ลดอายุการใช้งาน การสูญเสียพลังงานเพิ่มขึ้น: ทำให้สูญเสียในสายและอุปกรณ์เพิ่มขึ้น และค่าไฟฟ้าสูงขึ้น การรบกวนความแม่นยำในการควบคุม: ส่งผลต่อสัญญาณ PLC และเซ็นเซอร์ ลดความแม่นยำในการผลิต

5. กรณีศึกษา: โรงงานเตาอาร์กในโรงงานโลหะวิทยา – การจัดการฮาร์มอนิกที่ผันผวน

ข้อมูลโครงการ: ระหว่างการทำงานของเตาอาร์กในโรงงานโลหะวิทยา เกิดปัญหาไฟในโรงงานกระพริบและการแจ้งเตือนผิดพลาดจากระบบควบคุม PLC บ่อยครั้ง บางครั้งทำให้เตาหยุดทำงาน โดยสูญเสียมากกว่า 100,000 หยวนต่อครั้ง

ผลการทดสอบ: ระหว่างการทำงานของเตา THDi ผันผวนระหว่าง 15% ถึง 35% โดยมีความถี่ฮาร์มอนิกที่ซับซ้อนซึ่งเปลี่ยนแปลงตามขั้นตอนการหลอม

แนวทางแก้ไข: ใช้ฟิลเตอร์แอคทีฟที่มีความเร็วตอบสนองแบบไดนามิก ≤10ms เพื่อติดตามและชดเชยการเปลี่ยนแปลงของฮาร์มอนิกแบบเรียลไทม์

ผลการใช้งาน: THDi ถูกควบคุมอย่างเสถียรภายใน 8% ไฟกระพริบและการแจ้งเตือนผิดพลาดจากระบบควบคุมหายไป และอัตราการทำงานต่อเนื่องของเตาอาร์กเพิ่มขึ้นจาก 85% เป็น 98%

แผนภาพสเปกตรัมกระแสก่อนการติดตั้ง AHF (Active Harmonic Filter)

แผนภาพสเปกตรัมกระแสหลังการติดตั้ง AHF (Active Harmonic Filter)

ข้อมูลรายละเอียดเกี่ยวกับ AHF