هارمونیک ترانسفورماتور چیست؟

I. منشأ هارمونیک

تأثیر بارهای غیرخطی
تجهیزات صنعتی مدرن مانند کوره های قوس ، مبدل های فرکانس ، منبع تغذیه سرور مرکز داده و حتی چراغ های LED خانگی ، جریان موج خالص سینوسی را در حین کار تحریف می کنند. این دستگاه ها حتی وقتی به یک ولتاژ موج سینوسی ایده آل متصل می شوند ، شکل موج های جریان تحریف شده را تولید می کنند و جریانهای هارمونیک با فرکانس بالا را به شبکه برق تزریق می کنند. به عنوان مثال ، کوره های ذوب با فرکانس متوسط ، که از طریق اصلاح و به دنبال وارونگی عمل می کنند ، هارمونیک های مرتبه بالا قابل توجهی (یازدهم ، سیزدهم ، 23 و غیره) تولید می کنند و باعث می شود میزان اعوجاج ولتاژ کل به 17.7 ٪ افزایش یابد و از حد استاندارد ملی 3 ٪.

اثر اشباع هسته در ترانسفورماتورها
منحنی مغناطیسی یک هسته ترانسفورماتور ذاتاً غیرخطی است. هنگامی که ولتاژ عملیاتی بالا می رود یا چگالی شار مغناطیسی طراحی شده به منطقه اشباع نزدیک می شود ، جریان تحریک به شدت تحریف می شود ، در درجه اول ایجاد هارمونیک های عجیب و غریب (3 ، 5 ، 7). اندازه گیری ها نشان می دهد که یک ترانسفورماتور از نوع خشک 66kV که در بدون بار با 110 ٪ ولتاژ دارای امتیاز کار می شود ، دارای 5 ولتاژ هارمونیک 5 7.4 ٪ است. علاوه بر این ، برای هر 3 ٪ افزایش ولتاژ ، سطح هارمونیک بیش از 20 ٪ افزایش می یابد. شرایط ولتاژ با ولتاژ بالا (به عنوان مثال ، شب) سناریوهای معمولی برای چنین شیوع هارمونیک است.

ii. تخریب هارمونیک: از متر تا موتورها

فرکانس های هارمونیک می تواند به ده ها بار فرکانس اساسی (50 هرتز) ، مانند 2500 هرتز ، با تأثیرات جسمی فراتر از انتظارات برسد:

ضررهای بیش از حد: جریانهای با فرکانس بالا باعث "اثر پوستی" می شوند ، به طرز چشمگیری تلفات مس ترانسفورماتور را افزایش می دهند ، در حالی که تغییر سریع شار در هسته باعث افزایش تلفات آهن می شود. در یک ریخته گری ، 10 کوره با فرکانس متوسط باعث افزایش درجه حرارت غیر طبیعی و سر و صدای شدید در یک ترانسفورماتور 7000kVA شد. نصب یک دستگاه فیلتر واحد باعث افزایش دما تا 10 درجه می شود.

سوء استفاده: 5 هارمونیک به راحتی به فیلترهای ولتاژ توالی منفی نفوذ می کنند. هنگامی که محتوای هارمونیک 5 در یک اتوبوس 66kV به 11 ٪ برسد ، می تواند یک رله را با یک تنظیم 9 ولت ایجاد کند و باعث قطع برق بدون برنامه ریزی شود.

اندازه گیری نادرست: کنتورهای مکانیکی وات ساعت به دلیل مقاومت جریان با فرکانس بالا آهسته کاهش می یابد ، در حالی که کنتورهای الکترونیکی ممکن است انرژی هارمونیکی را به عنوان قدرت تولید شده سوء استفاده کنند و منجر به "از دست دادن قدرت مرموز" شوند.

iii مبارزه با هارمونیک: از دفاع منفعل تا انزوا فعال

فن آوری های کاهش سنتی

فیلترهای منفعل (مدارهای LC): اینها هارمونیک های خاص (به عنوان مثال ، 5 ، 7) را از طریق رزونانس سری خازن ها و راکتورها جذب می کنند. در حالی که کم هزینه است ، آنها خطرات رزونانس را به همراه دارند و برای هر هارمونیک به شاخه های جداگانه نیاز دارند.

فیلترهای برق فعال (APF): این در زمان واقعی ، جریان های هارمونیک معکوس را برای لغو آلودگی ایجاد می کنند و عملکرد عالی اما هزینه ای را ارائه می دهند که از نظر ظرفیت دستگاه برق محدود است.

دستیابی به موفقیت انقلابی: ترانسفورماتورهای جدا کننده هارمونیک

فناوری فیلتر القایی چهار سیم: اضافه کردن یک سیم پیچ فیلتر صفر آمپیس به ساختار سنتی 220KV/110KV/35KV ، "یک حلقه ابررسانا هارمونیک متعادل آمپر به چرخش" ایجاد می کند. شار هارمونیک در خارج از هسته محدود می شود و انتشار آن را در منبع مسدود می کند. پروژه ها نشان می دهد که این باعث کاهش 220 کیلو ولت اعوجاج هارمونیک از 6.9 ٪ به 2.0 ٪ می شود که نرخ فیلتر بیش از 80 ٪ است.

بانک های ترانسفورماتور تغییر فاز: ترکیبی از ترانسفورماتورهای δ-Zigzag و δ-Y ، یک تغییر فاز 30 درجه جریانهای هارمونیک را بین دو گروه لغو می کند. برای بارهای غیرخطی یک فاز ، هارمونیک های ثانویه از دو ترانسفورماتور خارج از فاز ، به طور قابل توجهی تحریف هارمونیک کل (THD) را به طور قابل توجهی کاهش می دهد.

IV مطالعات موردی صنعت: کاهش از معادن به ریلی با سرعت بالا

منبع تغذیه مین: درایوهای فرکانس متغیر Downhole باعث ایجاد هارمونیک مرتبه بالا می شوند. با استفاده از ترانسفورماتورهای متصل به δ/YN ، هارمونیک های 3 را از ورود به شبکه مسدود می کند و نرخ بار ترانسفورماتور را در 70 ٪ -80 ٪ نگه می دارد تا حاشیه حرارتی را برای هارمونیک رزرو کند.

راه آهن الکتریکی: 31 ، 35 و 41 هارمونیک در سمت 380 ولت از پمپ های کشش بیش از حد (17 ٪ محتوا) بود. فیلترهای موازی با گذر بالا با ارائه امپدانس بالا در فرکانس برق (مدار تقریباً باز) و امپدانس کم به هارمونیک های با فرکانس بالا ، اعوجاج را از 19 ٪ به 3.98 ٪ کاهش دادند.

V. دستورالعمل های آینده: فیلتر هوشمند و به روزرسانی های استاندارد

کاهش هارمونیک در حال ورود به دوره ای است که "منابع فناوری را هدایت می کند ، و فناوری استانداردها را تعریف می کند." بیش از 50 ترانسفورماتور فیلتر القایی در صنایع متالورژی و شیمیایی چین مستقر شده اند و ظرفیت تولید سالانه به 2.2 میلیارد یوان می رسد.

از آنجا که IEC و استانداردهای ملی تحمل هارمونیک را محکم می کنند ، طرح های ترانسفورماتور آینده برای مهار هارمونیک ها در منبع ، نیاز به آزمایش جدید "اشباع چندگانه" دارند.

همانطور که یک متخصص برق آلمانی خاطرنشان کرد:
"چین مزایای نادر منابع زمین خود را به مزایای استاندارد فنی تبدیل می کند و قوانین جهانی صنعت را تغییر می دهد."در کاهش هارمونیک ، این انقلاب تکنولوژیکی آرام به همان اندازه عمیق است.

بخش CTA (بهبود نرخ تبدیل):
📞 اکنون راه حل های اختصاصی برای بازارهای آمریکای جنوبی و آفریقا را دریافت کنید

ایمیل: jsm687254@gmail.com

از طریق WhatsApp با مهندسان مشورت کنید: +86 15706806907 (ضمیمه PDF با کتابچه راهنمای محصول)