Harmonik Penjana: Punca, Kesan, dan Kaedah Mitigasi

Penjana menyampaikan berterusan, licin, dan bekalan kuasa jangka panjang tanpa ketiadaan elektrik grid utama. Perkakas lanjutan boleh mengganggu kuasa bersih itu harmonik penjana. Ini adalah serta-merta, turun naik elektrik yang dihasilkan oleh beban elektrik berubah-ubah, termasuk sentiasa menukar pemacu, pelayan, dan sistem UPS.

Harmonik ini boleh merosakkan peralatan sensitif, terlalu panaskan alternator elektromagnet, dan mengurangkan hayat penjana anda. Dalam artikel ini oleh HuaQuan, anda akan membaca tentang punca utama harmonik, bersama-sama dengan akibatnya pada litar anda. Lebih-lebih lagi, anda juga akan membaca tentang kaedah pembuatan moden yang digunakan untuk menghalang harmonik ini.

Apakah Harmonik Penjana?

Jika anda ingin memahami konsep harmonik penjana, anda perlu mengetahui asas isyarat AC. Dalam sistem grid kuasa utama, AC memberikan bekalan pada frekuensi yang optimum (cth., kekerapan ini ialah 60 Hz di Amerika Utara dan 50 Hz di Eropah). Gelombang memberikan aliran yang sangat baik pada frekuensi ini.

Pada asasnya, harmonik adalah tambahan, gelombang sinus tidak diperlukan yang mempunyai frekuensi yang lebih tinggi daripada gelombang yang diperlukan dan wujud dalam penyegerakan dengan gelombang asas. Gelombang yang tidak diingini ini beroperasi pada gandaan isyarat frekuensi asas. Contohnya, jika anda mempunyai a 60 Sistem penjana Hz, anda akan melihat bahawa gelombang harmonik ke-5 berfungsi pada 300 Hz, manakala harmonik ke-7 beroperasi pada 420 Hz, jauh lebih besar daripada frekuensi yang diperlukan.

Gelombang frekuensi yang meningkat ini mendominasi 60 sistem Hz dan mencipta bersatu, gelombang elektrik yang herot. Anda boleh mengukur turun naik yang tepat sebagai Herotan Harmonik Keseluruhan atau THD. Herotan yang meningkat bermakna berterusan, isyarat elektrik yang tidak stabil.

Dalam kes yang jarang berlaku, penjana menyebabkan harmonik ini disebabkan oleh penggulungan dan penebat yang salah. Dalam kebanyakan kes, punca utama ialah peralatan yang dilampirkan yang menyebabkan herotan dalam gelombang frekuensi primer.

Punca Harmoni Penjana

Sebab utama untuk mencipta harmonik penjana termasuk beban elektrik yang berselerak pada penjana. Beban linear adalah normal, yang diambil daripada mentol lampu atau pemanas. Dalam keadaan biasa, arus elektrik yang diekstrak daripada penjana adalah betul-betul bergantung kepada nilai voltan yang diperlukan untuk tapak tersebut. Akibatnya, bentuk gelombang keluaran sejajar dengan isyarat sinus voltan yang diperlukan.

Dalam dunia teknologi hari ini, terdapat banyak peralatan dan peralatan yang berjalan pada isyarat elektrik yang herot atau tidak linear. Peranti ini tidak beroperasi dengan lancar dan beroperasi dengan menggunakan arus dalam frekuensi tinggi. Akibatnya, ia membentuk harmonik penjana isyarat frekuensi lebih tinggi dan berfungsi dengan menghantar isyarat herot ke dalam grid penjana.

Sumber biasa harmonik boleh ubah ini adalah yang dikaitkan dengan peralatan atau perkakas yang menukarkan arus ulang alik kepada arus terus.. Mesin yang paling biasa termasuk yang berikut:

• Pemacu Frekuensi Boleh Ubah (VFD): Aplikasi termasuk mengawal halaju seimbang motor elektrik berasaskan industri. VFD bertanggungjawab menyebabkan harmonik penjana ke-5 dan ke-7 ke dalam bekalan.
• Penerus dan Penyongsang: Aplikasi termasuk sistem UPS, panel solar, dan sistem pengecasan berasaskan EV.
• Bekalan Kuasa Mod Suis (SMPS): Aplikasi termasuk komputer canggih, pelayan moden, Pemacu LED, dan elektronik isi rumah.

Kadang-kadang, susun atur penjana sendiri menyebabkan harmonik ini. Juga, ia memutuskan bagaimana harmonik ini akan menjejaskan bekalan elektrik. Penjana adalah pengganti alternatif kepada bekalan grid utama, mempunyai kapasiti rintangan yang besar terhadap aliran arus.

Apabila anda menarik beban bertaburan dari penjana, ia menunjukkan lebih banyak rintangan dan mengakibatkan panjang gelombang yang herot. Keadaan ini akan berbeza sama sekali dalam sambungan grid utiliti utama kerana kurang impedans. Justeru, tapak anda boleh berfungsi secara normal pada beban grid utama tetapi menunjukkan harmonik penjana apabila menarik kuasa daripada penjana.

Kesan Harmoni Penjana pada Sistem Kuasa

Anda tidak boleh mengabaikan harmonik ini kerana ia akan membawa kepada kerosakan yang teruk. Kejadian jarang berlaku bagi harmonik ini akan mengakibatkan siri kegagalan jentera yang berterusan. Kerosakan akan berlaku pada kedua-dua penjana dan juga peralatan frekuensi berubah-ubah yang disambungkan.

Pertama, harmonik merosakkan prestasi asas penjana. Gelombang harmonik dengan peningkatan frekuensi menghasilkan kesan yang dipanggil kesan kulit. Dalam kes ini, frekuensi yang lebih tinggi ini menolak elektron ke penutup kuprum luar. Tolakan paksa ini meningkatkan impedans wayar. Ia menyebabkan kehilangan haba yang lebih tinggi dalam membenarkan arus melalui sistem.

Pemanasan yang berlebihan ini mencairkan penebat wayar di dalam alternator. Akibatnya, ia mengurangkan hayat penjana. Lebih-lebih lagi, harmonik yang herot boleh menghasilkan medan magnet yang bertentangan di dalam stator. Ia menyebabkan tekanan fizikal, getaran yang lebih tinggi, dan ketidakcekapan bahan api.

Harmonik frekuensi berubah-ubah mempunyai kesan yang teruk pada peralatan dan perkakas anda juga. Contohnya, beberapa perkakas rumah anda berfungsi dengan baik 60 Hz hanya untuk kerja lancar. Harmonik juga boleh menyebabkan litar anda tersandung entah ke mana.

Jika anda tidak menguruskan harmonik, ia mengakibatkan tingkah laku tidak mematuhi peraturan. Syarikat terkemuka, seperti IEEE, jelas memberikan ambang kuasa, seperti IEEE 519 pematuhan standard. Pengguna yang sengaja memberikan harmonik semula ke dalam sistem penjana boleh menghadapi akibat undang-undang dan penalti daripada kuasa utiliti.

Kaedah Mengurus Harmonik Penjana

Anda tidak boleh mengeluarkan beban elektrik berubah-ubah daripada jentera canggih. Tetapi pengeluar penjana boleh menguruskan kerja penjana untuk mengurangkan kemungkinan harmonik penjana dan mengelakkan kerosakan peralatan anda.

Penyelesaiannya termasuk penggunaan penapis pengurangan harmonik, mempunyai dua jenis yang berbeza.

• Penapis Pasif: Sertakan kapasitor dan induktor dengan saiz tertentu. Ia dikenali sebagai perangkap elektrik untuk menangkap frekuensi bertaburan harmonik sebelum ia pergi ke penjana. Contohnya, penapis pasif boleh mengesan dan memerangkap isyarat harmonik ke-5 daripada VFD.
• Penapis Aktif: Sertakan mikropemproses moden dengan teknologi canggih. Mereka memeriksa garisan gelombang yang sampai ke penjana. Setiap kali ada gelombang harmonik, mereka menghasilkan gelombang anti-harmonik yang sama untuk membatalkan kesan herotan.

Anda juga boleh mempertimbangkan pengubahsuaian reka bentuk dan susun atur dalam kejuruteraan penjana. Jika anda memasang alternator berkualiti tinggi, mereka akan menggunakan khusus 2/3 padang yang direka bentuk di dalam stator. Pengubahsuaian khusus dalam belitan kuprum ini secara automatik memusnahkan gelombang harmonik ke-3 dan gandaan masuknya. Harmonik ini juga dipanggil harmonik tiga kali ganda dan membawa maut kepada sistem kerana ia berkumpul dalam wayar neutral dan menghasilkan pemanasan yang berlebihan.

Apabila jurutera memohon pembetulan faktor berasaskan kuasa, mereka mesti berbuat demikian secara kritis. Mereka mesti menggunakan kapasitor dengan berhati-hati. Kerana bank kapasitor boleh mengoptimumkan frekuensi harmonik, membawa kepada malapetaka. Jika pengilang ingin mengurangkan peluang mereka, mereka perlu memasang reaktor detuned apabila mereka memasukkan kapasitor. It will apply their Faktor Kuasa in a safe manner.

Last but not least, pemantauan dan penilaian tapak dan sistem sandaran adalah perlu. Anda mesti memasang sistem penjejakan dan penganalisis di tapak anda untuk mendapatkan maklumat masa nyata. Anda akan dapat mengesan pancang bukan linear dalam masa.

Amalan Terbaik untuk Meminimumkan Harmonik dalam Penjana

Menggabungkan penapis adalah pilihan yang sangat baik. Jika anda ingin mengetahui strategi jangka panjang untuk mengelakkan harmonik ini, anda mesti memperkenalkan sistem yang sangat aktif semasa memasang penjana.

Apabila anda memasang sistem sandaran anda, meningkatkan saiz wayar neutral. Ia akan terbukti sebagai langkah keselamatan yang ketat. Biasanya, yang ke-3, 9ke, dan gelombang harmonik ke-15 tidak membatalkan kesannya. Sebaliknya, mereka bergabung untuk memberikan kesan bersatu dan mengalir kembali ke wayar neutral.

Wayar neutral perlu membawa jumlah arus tambahan daripada keadaan biasa. Apabila anda menggunakan wayar neutral bersaiz tambahan, ia akan menghalang arus tambahan daripada menyebabkan litar pintas dan kebakaran.

Anda mesti memastikan keseimbangan beban yang betul pada penjana. Cuba berikan beban bukan linear dalam pengagihan yang sama merentas tiga fasa. Jika berlaku ketidakseimbangan, ia akan memburukkan keadaan, dan bentuk gelombang yang terhasil akan bertaburan.

Anda juga perlu memberi kepentingan kepada penyelenggaraan berjadual dan naik taraf sistem. Jika anda memperbaharui kemudahan anda dengan lampu LED tambahan dan mentol estetik, anda mesti menaik taraf sistem kuasa anda, juga. Hubungi jurutera profesional untuk mendapatkan nasihat pakar tentang peningkatan kuasa. Ia akan membantu penjana anda memadankan keperluan kuasa baharu anda.

Nota Akhir!

Harmonik penjana adalah ancaman tersembunyi kepada sumber sandaran kuasa anda yang mahal. Mereka boleh merosakkan walaupun sistem penjana yang paling cekap. Sebenarnya, tapak moden menggabungkan peralatan dan peralatan elektrik yang beroperasi pada frekuensi berubah-ubah dan membawa kepada harmonik penjana. Jika anda tidak menguruskan gelombang herot ini, ia akan merosakkan keseluruhan sistem. Jika anda mengamalkan langkah pencegahan yang betul dan lebih suka penyelenggaraan berjadual penjana, anda boleh mengelakkan akibatnya dengan mudah.

Lindungi Kemudahan Anda daripada Kuasa Kotor

Do not allow the scattered electrical waves to disrupt your whole backup power. Ia juga akan merosakkan peralatan sensitif dan peralatan kritikal anda. Adakah anda memerlukan analisis harmonik terbaru penjana anda, atau adakah anda ingin memasukkan penapis harmonik ke dalam sistem anda? Dalam kedua-dua kes, jurutera profesional kami di Huaquan tersedia untuk perkhidmatan anda. Hubungi kami hari ini.