برای بررسی فیلترهای هارمونیک ابتدا باید با مفهوم هارمونیک و اعوجاج هارمونیکی آشنا شویم و در ادامه به مشکلاتی که اعوجاج هارمونیکی برای سیستم های الکتریکی ایجاد میکنند مسلط شده و در نهایت به بررسی راه حل های موجود جهت رفع این مشکل بپردازیم.
هارمونیک
در حالت ایده‌آل همه بارها و منابع یک شکل موج جریان سینوسی خالص دارند اما متاسفانه شکل موج واقعی اکثر تجهیزات بسیار متفاوت است. بارهای غیر خطی مانند جریان ورودی یک درایو با یکسوساز 6 پالسه (شکل 1.4) باعث ایجاد اعوجاج در ولتاژ شبکه می‌شوند. این اعوجاج را با معیاری به نام THD برای هارمونیک مرتبه 2 تا 40 بررسی میکنند. در مقاله “بررسی کامل و تخصصی هارمونیک” به طور کامل به بررسی هارمونیک ها و روابط ریاضی حاکم بر آن پرداخته شده است و علاوه بر شکل موج های هارمونیکی با روابط ریاضی آن به طور کامل آشنا می‌شوید تا بتوانید سیستم های هارمونیکی را بهتر و دقیق تر بررسی کنید.
اعوجاج هارمونیک
معمولا اعوجاج هارمونیک برای درایو مشکلی ایجاد نخواهد کرد اما باعث اعوجاج در منبع تغذیه سینوسی اصلی میشود که این اعوجاج بر سایر تجهیزات تاثیر منفی خواهد گذاشت. به عنوان مثال اعوجاج ولتاژ در منبع تغذیه باعث گرم شدن بیش از حد ترانسفورماتورها،PFCها یا همان بانک خازنی میشود. یکی از مهم‌ترین اثرات اعوجاج هارمونیک که کمتر به آن توجه میشود کاهش طول عمر تجهیزات الکتریکی و مکانیکی است.
فیلتر هارمونیک چیست؟
برای جلوگیری از مشکلاتی که اعوجاج هارمونیک برای تجهیزات و شبکه برق ایجاد میکند از تجهیزاتی به نام فیلتر هارمونیک استفاده میکنیم. این تجهیزات به سه دسته کلی فیلتر هارمونیک پسیو، فیلتر هارمونیک اکتیو و فیلتر هارمونیک هیبرید یا ترکیبی تقسیم می‌شوند. هدف از نصب فیلتر هارمونیک، کاهش مقدار THD ولتاژ و جریان به میزان استاندارد تعریف شده شبکه برق است.
انواع فیلتر هارمونیک
همانطور که در بخش قبلی به آن اشاره شد، فیلترهای هارمونیک به سه دسته تقسیم می‌شوند
- فیلتر هارمونیک اکتیو که ساختار کلی آن تعدادی کلید اکتیو و ICها است.
- فیلتر هارمونیک پسیو که از عناصر پسیو مثل مقاومت و خازن و سلف تشکیل شده است.
- فیلتر هارمونیک هیبرید که ترکیبی از این دو حالت است.
فیلتر هارمونیک پسیو
این نوع از فیلتر هارمونیک عموماً در برابر جریانات هارمونیک در سیستم‌هایی با جریان سه‌فاز استفاده میشود و جهت حذف بارهای غیر سینوسی ساخته میشود. این مدل که خود به چهار نوع (فیلتر بالاگذر، فیلتر میان گذر، فیلتر نوع C و فیلتر سری) تقسیم میشود، در اندازه‌ای کوچک‌تر و با قابلیت نصب و راه‌‌اندازی آسان‌تر نسبت به مدل اکتیو تولید میشود. ویژگی مهم فیلتر هارمونیک پسیو این است که با استاندارد IEEE 519 همخوانی دارد و علاوه بر طول عمر سیستم، قابلیت اطمینان به آن را نیز بالاتر می‌برد. به طور کلی این سیستم طوری طراحی شده است تا از اعوجاج هارمونیک با فرکانس های مشخص جلوگیری کند و در صورت تغییر شبکه و میزان اعوجاج و بار، توانایی فیلتر کردن هارمونیک ها را ندارد.
فیلتر هارمونیک اکتیو
در این حالت فیلتر هارمونیک شامل تعدادی کلید و IC است که فرمان کلیدها و اصطلاحا فرمان های کلیدزنی به کمک فیدبک از جریان یا ولتاژ شبکه ایجاد میکنند. در اصل فیلترهای هارمونیک اکتیو ابتدا هارمونیک موجود در شبکه را بررسی میکنند و شکل موج دارای اعوجاج را به کمک تولید شکل موج مکمل جهت اصلاح هارمونیک تولید میکنند. به این ترتیب با تغییر بار و اعوجاج هارمونیکی این فیلتر همچنان به طور موثر عمل میکند.
مزایا و معایب فیلتر هارمونیک
در ابتدا به معرفی مزایای فیلتر هارمونیک می پردازیم و در ادامه معایب فیلترهای هارمونیک اکتیو و پسیو را بررسی میکنیم.
مزایای فیلتر هارمونیک
- کاهش هارمونیک شبکه
- افزایش بازده سیستم
- کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری سیستم
معایب فیلتر هارمونیک
- نیازمند طراحی صحیح و دقیق فیلتر هارمونیک پسیو برای هر سیستم به صورت جداگانه
- هزینه راه اندازی و اولیه بالا
به طور کلی وجود فیلترهای هارمونیک در سیستم مزایای بیشتری در طولانی مدت برای شبکه و تجهیزات برق خواهد داشت اما در ابتدا هزینه اولیه نسبتا بالایی دارند.
انتخاب فیلتر هارمونیک مناسب
جهت انتخاب فیلتر هارمونیک مناسب شبکه، باید ابتدا آنالیزهای هارمونیکی انجام شود و سپس به کمک جدولی که توسط سازنده فیلترهای هارمونیک ارائه شده است، فیلتر هارمونیک مناسب شبکه انتخاب و نصب شود. به عنوان مثال انتخاب PCC یا نقطه کوپل مشترک شبکه حائز اهمیت است. فرض کنید برای شبکه برق یک کارخانه نیازمند نصب فیلتر هارمونیک 5 درصد با توان های 100 وات برای 5 عدد بار غیر خطی باشید. در این صورت با فرض اینکه این بارها به صورت ثابت هستند و شبکه دچار تغییر نخواهد بود، فیلتر هارمونیک پسیو جهت نصب انتخاب میشود اما در ادامه شما دو انتخاب پیش رو دارید:
انتخاب اول شما نصب 5 عدد فیلتر هارمونیک 5 درصد 100 وات برای هر بار است.
انتخاب دوم نصب 1 عدد فیلتر هارمونیک 5 درصد 500 وات برای نقطه اتصال مشترک تمام بارها به شبکه است.
انتخاب اینکه کدام روش مناسب تر و مقرون به صرفه تر است، نیازمند دانش تخصصی و شناخت شبکه برق است. در این زمینه شرکت بنیان صنعت تدبیر یکتا با در اختیار داشتن نیروهای متخصص جهت بررسی شبکه و مطالعه هارمونیک ها جهت مشاوره و خرید فیلتر هارمونیک مناسب، میتواند به شما کمک کند. میتوانید برای دریافت مشاوره و خرید فیلتر هارمونیک Revcon با مشاورین متخصص این شرکت در ارتباط باشید.
چرا فیلتر هارمونیک Revcon؟
شرکت روکون (Revcon) با بیش از دو دهه سابقه در زمینه مهندسی و طراحی ادوات الکترونیک قدرت فعالیت دارد. تجربه بالا، تکنولوژی ساخت، قیمت مناسب و توجه به نیاز صنعت از ویژگی هایی است که این شرکت را از رقبا متمایز می سازد. فیلتر های هارمونیک ورودی Revcon یکی از تجهیزات تخصصی و پرکاربرد در صنایع مختلف اعم از نفت و گاز، پتروشیمی و سیمان و … جهت جبران سازی اثرات سویچینگ و هارمونیک تولیدی درایو ها بر روی شبکه برق می باشد.
فیلتر هارمونیک Revcon دارای سیستم متمایز و چند سطحی است که این تکنولوژی باعث شده است تا با هزینه کمتر شکل موج ولتاژ و جریان بهتر و با اعوجاج کمتری در شبکه داشته باشید.
علاوه بر فیلتر هارمونیک شرکت بنیان صنعت تدبیر یکتا نماینده امترون در ایران تامین کننده انواع تجهیزات هیدرولیک شامل جک‌ها، سیلندرهای هیدرولیکی با ظرفیت و اندازه های مختلف، شیر، پمپ و واحدهای کنترلی هیدرولیکی، پمپ و موتورهای هیدرولیک فشار بالا، سیستم های کنترل هیدرولیک پیچیده،ولو و محصولات خاص هیدرولیک از برندهای معتبر دنیا مانند Enerpac و بوش – Bosch Rexroth میباشد. علاوه بر این میتوانید برای دریافت مشاوره تخصصی جهت تامین تجهیزات وگ و همچنین سایر تجهیزات صنعتی شامل بخش الکتریکی فیلترهای هارمونیک، درایو امترون، سافت استارتر موکوتک و سافت استارتر امترون،الکتروموتور زیمنس، الکتروموتور وگ، درایوهای ریجنریتیو و درایو ولتاژ متوسط (MV)، انواع سنسورها و ابزار دقیق و تجهیزات مکانیکی و هیدرولیکی شامل گیربکس فلندر،کوپلینگ Voith، کوپلینگ Rossi و … با متخصصین شرکت بنیان صنعت تدبیر یکتا ارتباط بگیرید.
