AHF (Aktif Harmonik Filtre) Uygulamalarına Kısa Bir Giriş
1. Harmonik gerilim ve harmonik akımın nedenleri nelerdir?
Doğrusal olmayan yük cihazlarının (frekans dönüştürücüler, redresörler ve LED aydınlatma gibi) yaygın kullanımı, güç şebekesinde ciddi harmonik kirliliğine yol açarak ekipman aşırı ısınması, koruma cihazlarının arızalanması ve güç faktörünün düşmesi gibi bir dizi soruna neden olur.
Yeni nesil güç kalitesi yönetim ekipmanı olan AHF (Aktif Harmonik Filtre), endüstriyel tesislerdeki harmonik sorunlarını çözmek için temel bir araç haline gelmektedir.
2. Endüstriyel tesislerin temel özellikleri:
Sıradan binalarla karşılaştırıldığında, endüstriyel tesisler daha benzersiz güç gereksinimlerine sahiptir ve bu da harmonik kontrolünün gerekliliğini belirler.
Büyük Güç Kapasitesi: Yüksek miktarda üretim ekipmanı yoğunlaşmasıyla, tek bir tesisin yükü genellikle binlerce ila yüz binlerce volt-amper arasında değişir ve güç sorunları kolayca büyüyebilir.
Çeşitli Ekipman Türleri: Endüstriyel tesisler, çeşitli takım tezgahları, otomatik üretim hatları ve güç ekipmanları dahil olmak üzere çok çeşitli ekipmanlar içerir ve güç sistemi üzerinde daha büyük bir baskı oluşturur.
Yüksek Güvenilirlik Gereksinimleri: Sürekli üretim, güç dalgalanmalarının duruşa, ürün hurdasına ve güvenlik kazalarına yol açabileceği anlamına gelir.
3. Tesis yükü: harmoniklerin ana kaynağı. Tesisteki doğrusal olmayan yükler, harmonik oluşumunun temel nedenidir ve zararları göz ardı edilemez.
01. Değişken Frekans Sürücüsü (VFD) Ekipmanı: Fanlar ve pompalar gibi ekipmanlarda hız kontrolü için kullanılan değişken frekans sürücüleri, doğrultma-evirme işlemleri sırasında önemli miktarda karakteristik harmonikler (5., 7. ve 11. harmonikler) üretir.
02. Redresör Ekipmanı: Elektrokaplama tankları, UPS sistemleri vb., güç şebekesine sinüzoidal olmayan akım enjekte eder.
03. Ark Ekipmanı: Ark ocakları ve kaynak makineleri geniş bantlı harmonik dalgalanmaları üretir. Ark başlatma ve kaynak sırasında, büyük akım değişimleri çok sayıda harmonik üretir; 3., 5., 7., 11. ve 13. harmonikler özellikle belirgindir.
04. Bilgisayarlar ve Sunucular: Bilgisayarlar, başlatma ve program yürütme sırasında harmonik akımlar üretir ve güç kaynağı kararlılığı ve kalitesi için yüksek talepler oluşturur.
05. LED Işıklar: LED ışık sürücüleri doğrusal olmayan özellikler sergiler. Farklı parlaklık ayarları altında, akım ve güç değişiklikleri doğrusal değildir, potansiyel olarak harmonikler üretebilir ve güç şebekesi kalitesini etkileyebilir.
4. Harmoniklerin zararları şunları içerir:
Hızlandırılmış ekipman yaşlanması: motorların ve transformatörlerin aşırı ısınmasına neden olarak ömürlerini kısaltır. Artan güç kaybı: hat ve ekipman kayıplarının artmasına ve elektrik maliyetlerinin yükselmesine yol açar. Kontrol hassasiyetine müdahale: PLC ve sensör sinyallerini etkileyerek üretim hassasiyetini azaltır.
5. Vaka Çalışması: Bir Metalürji Tesisindeki Elektrik Ark Ocağı Atölyesi – Dalgalı Harmoniklerin Ele Alınması
Proje Arka Planı: Bir metalürji tesisindeki elektrik ark ocağının çalışması sırasında, atölye aydınlatmasında sık sık titreme ve PLC kontrol sisteminde yanlış alarmlar meydana geliyordu, bazen ocak duruşlarına yol açıyor ve her duruşta 100.000 RMB’nin üzerinde kayıplara neden oluyordu.
Test Sonuçları: Ocak çalışması sırasında, THDi %15 ile %35 arasında dalgalanıyordu ve eritme aşamasına göre değişen karmaşık harmonik frekansları içeriyordu.
Çözüm: Dinamik tepki hızı ≤10ms olan bir aktif filtre, harmonik değişikliklerini gerçek zamanlı olarak izlemek ve telafi etmek için kullanıldı.
Uygulama Sonuçları: THDi %8 içinde kararlı bir şekilde kontrol edildi, titreyen aydınlatma ve kontrol sistemindeki yanlış alarmlar ortadan kalktı ve elektrik ark ocağının sürekli çalışma oranı %85’ten %98’e yükseldi.
AHF (Aktif Harmonik Filtre) devreye alınmadan önceki akım spektrum diyagramı
AHF (Aktif Harmonik Filtre) devreye alındıktan sonraki akım spektrum diyagramı
