اصول کار کنترل هارمونیک ها

مهار هارمونیک

هارمونیک

اساسا هارمونیک مشکل ساز خواهد بود اگر:

  1. منبع جریان های هارمونیکی بسیار زیاد باشد.
  2. مسیری که جریان ها از آن عبور می کند خیلی طولانی باشد(بصورت الکتریکی)، که باعث اغتشاش زیاد ولتاژ و یا اغتشاشات تلفنی شود.
  3. پاسخ سیستم باعث تشدید یک یا چند هارمونیک شود.

زمانی که مشکلی اتفاق می افتد، راه های ساده ای که برای کنترل هارمونیک وجود دارد عبارتند از:

  1. کاهش دادن جربان های هارمونیکی که توسط بار تولید شده اند.
  2. اضافه کردن فیلتر که باعث جلوگیری از ورود جریان های هارمونیکی به سیستم شده و یا باعث تولید جریان های هارمونیکی به صورت منطقه ای (محلی) شوند.
  3. تغییر دادن جواب فرکانس سیستم توسط فیلترها، اندوکتورها و یا خازن ها.

کاهش جریان های هارمونیکی در بارها

در کاهش قابل ملاحظه هارمونیک مربوط به تجهیزات در بار کار زیادی نمی شود انجام داد مگر این که آن ها بد کار کنند. هنگامی که یک ترانسفورماتوری فوق تحریک شده باشد توسط کاهش ولتاژ به حالت نرمال برگردانیده می شود. دستگاه های جرقه ساز و اکثر مبدل های الکتریکی در مشخصه طراحی شان کار می کنند.

محرک های PWM، شین های خازن DC را مستقیما از خط برقرار می کنند و این کار بدون امپدانس انجام می گیرد که یکی از استثناهای این موضوع می باشد. اضافه کردن راکتور بصورت سری به مقدار قابل ملاحظه ای هارمونیک ها را کاهش می دهد و به همان اندازه برای حفاظت در حالت گذرا سودمند می باشد.

توسط اتصالات و سربندی ترانسفورماتورها در تسیستم سه فاز می توان هارمونیک را کاهش داد. با جابجایی نیمی از یک مبدل قدرت 6 پالس در یک بار به اندازه 30 درجه تقریبا مزیت بارهای 12 پالس را پیدا خواه کرد و به صورت قابل ملاحظه ای هارمونیک های پنجم و هفتم را کاهش می دهد. اتصال مثلث ترانسفورماتور باعث جلوگیری از عبور هارمونیک های ترادف صفر(عملا مضرب سه ها) از جریان خط خواهد شد. ترانسفورماتورهای زیگزاگ و اتصال زمین باعث جلوگیری هارمونیک های مضرب سه از جریان خط می شوند.

جرائمی که برای سازندگان و لوازم برقی با مشخصه نامطلوب هارمونیکی اعمال می شود راهی طولانی برای جلوگیری از مشکلاتی است که هارمونیک ها به وجود می آورند. این موضوع به خصوص برای بارهایی مانند لامپ های روشنایی با راندمان بالا بسیار مهم است.

فیلتر گذاری

قرار دادن فیلتر موازی نزدیک به منبع اغتشاش باعث اتصال کوتاه کردن جریان های هارمونیکی می شود. این کار باعث می شود که این نوع جریان ها به منبع نرسد. این متداول ترین نوع فیلتر گذاری است زیرا هم از نظر اقتصادی مقرون بصرفه بوده و هم باعث صاف کردن ولتاژ با می شود همچنین باعث حذف جریان هارمونیکی می شود.

نوع دیگر فیلتر سری است که باعث مسدود کردن جریان های هارمونیکی می شود. این یک مدار تنظیم کننده موازی است که امپدانس بالایی برای جریان هارمونیکی به وجود می آورد. این نوع فیلتر کم استفاده می شود زیرا نصب آن مشکل است و باعث مغشوش کردن ولتاژ بار می شود. یکی از کاربردهای متداول آن در سیم خنثی خازن ستاره است برای این که از عبور جریان های مضرب سه جلوگیری شود در صورتی که فرکانس اصلی به خوبی عبور می کند. فیلترهای فعال به صورت الکترونیکی کار کرده و باعث تزریق هارمونیک جریان به بار غیر خطی می شود.

اصلاح پاسخ فرکانسی سیستم

روش های اصلاح ضرر پاسخ سیستم به هارمونیک ها عبارتند از:

  1. قراردادن فیلتر موازی، این عنصر موازی نه تنها باعث حذف هارمونیک های جریان می شود، بلکه اغلب پاسخ سیستم را برای اینکه بهتر شود بکلی تغییر می دهد.
  2. قراردادن یک راکتور برای از کار انداختن تشدید سیستم. تشدیدهای سنگین عموما بین اندوکتانس سیستم و خازن موازی که برای تصحیح ضریب قدرت قرار داده شده است به وجود می آیند. راکتور را ما بین خازن و سیستم قرار می دهند یک روش ساده قرار دادن یک راکتور سری با خازن می باشد که فیلتری را به وجود بیاورد تا خازن تشدید نشود.
  3. تغییر اندازه خازن، این روش اغلب ارزانترین را حل برای شرکت برق و مشتری های صنعتی می باشد.
  4. تغییر محل خازن به نقطه ای از سیستم که آمپدانس اتصال کوتاه متفاوت یا تلفات بیشتری داشته باشد. این روشی برای شرکت برق می باشد که اگر بانک های خازنی باعث اغتشاشات تلفنی می شود آن ها را به مکان های دیگر انتقال بدهند که باعث حل این مشکل خواهد شد. این روش برای مصرف کننده های صنعتی مناسب نیست چون نمی تواندد خازن را خیلی جابجا کنند تا تغییرات عمده ای بوجود آید.
  5. حذف خازن، به طور ساده قبول تلفات بالا، ولتاژ کم، جریمه ضریب قدرت
  6.  اگر به صورت فنی قابل قبول باشد این روش اقتصادی ترین انتخاب می باشد.

در فیدر های توزیع

نسبت X/R فیدرهای توزیع عموما کم می باشد. بنابراین تقویت هارمونیک ها توسط تشدید بانک های فیدر معمولا ملایم می باشد. به هر حال زمانی که بانک های خازنی دارای انرژی قابل توجه باشند، می توانند با عث بد کار کردن تجهیزات شوند. مهندسین توزیع معمولا بدون در نظر گرفتن هارمونیک بانک های خازن فیدر را هر جایی که می خواهند قرار می دهند.

اکثر مشکلات هارمونیکی در نتیجه قرار دادن بانک های خازن فیدر و هارمونیک مضرب سه در سیم خنثای فیدر می باشد. برای تغییر عبور جریان های هارمونیکی ترادف صفر، باید در اتصالات نقطه خنثای ستاره بانک های تغذیه تغییراتی به وجود آورد.

بعضی وقت ها قراردادن یک راکتور در سیم خنثی برای تنظیم کردن تشدید به هارمونیک ترادف صفر دارای مزیت می باشد. اکثر وقت ها، مشکلات هارمونیکی در فیدرهای توزیع به خاطر بارهای کم به وجود می آیند. افزایش در ولتاژ باعث هارمونیک های بیشتر در ترانسفورماتور می شود. بارهای کمی برای از بین بردن تشدید وجود دارد. در این حالت اغلب با خارج کردن خازن از مدار مشکل حل می شود.

برای جریان های هارمونیکی در منابع تولید زیاد هارمونیک نیاز به فیلتر گذاری در فیدر توزیع می باشد، ایده کلی توزیع بودن چند فیلتر در فیدرها است. کاهش مسیر جریان های هارمونیکی، باعث اغتشاشات تلفنی و همچنین کاهش افت ولتاژ هارمونیکی در خطوط می شود. این کار دوره نگه داشتن اغتشاش ولتاژ از فیدرها را به حداقل می رساند. با قراردادن فیلتر در فیدرهای ابتدا و انتهایی و با در نظر گرفتن اغتشاش ولتاز، امکان این که سطح اغتشاش ولتاژ در جاهای دیگر هم از حد مجاز بیشتر شود بعید است.

در تجهیزات مصرف کننده

ابتدا مشخص کنید که آیا ظرفیت خازن مورد استفاده نسبت به آن چه در قبل گفته شده مناسب است. بعضی وقت ها مقدار زیادی خازن با بار به سیستم وصل می شود که کنترل مقدار آن ها مشکل ساز است.

به هرحال با خازنهایی که در مدار قرار می کیرند و همچنین کنترل کننده های ضریب قدرت، باید ترتیبی اتخاذ شود تا طرح کلی کنترلی داشته باشد که کمترین خطر را داشته باشد.

قراردادن فیلتر در قسمت مصرف کننده ها از نظر عملی و اقتصادی بهتر ار آنهایی است که در سیستم توزیع قرار می گیرند، حد و میزان نصب فیلتر به سادگی بدست می آید و تجهیزات فیلتر در بازار فراوان می باشد.

مصرف کننده های صنعتی هم راه هایی را می بایست جستوجو کنند تا با سربندی های مختلف ترانسفورماتور باعث کاهش هارمونیک به شود. در مصرف دارای ترانسفورماتورهای زیگزاگ و دیگر وسایل برای حذف هارمونیک های مضرب سه از سیم های سه فاز استفاده شود. مطالعات روی سیستم های صنعتی که در آن ها خازن نصب شده است،  می بایست انجام بگیرد.

سیستم ها بسیار کوتاه هستند و تلفات در صورت وجود تشدید نمی توان آن ها را از بین برد. برخی واحدها از این قضیه مستثنی هستند، زیرا خازن ها نزدیک به هم نصب شده اند و به مقدار کافی مقاومت در خط وجود دارد تا از مشکل جلوگیری شود. همچنین برخی بارها در از بین بردن تشدید بسیار موثر هستند.

 به هرحال روی این موضوع نباید حساب باز کرد تا این که مطالعه لازم برای آن انجام شود. اگر برای اولین بار خازن ها نصب می شوند، دقت شود موقعی که خازن ها در کارخانه ها نزدیک به متور و مراکز کنترل متور نصب شوند مشکلات تشدید کمتر خواهد یود. البته برای کاهش تلفات در کل سیستم،  قرار دادن خازن به طور ساده در شین اصلی نیز توجیه اقتصادی دارد.

abolfazl tavakol

abolfazl tavakol

دیدگاهتان را بنویسید