Als Lieferant von 15-kW-Frequenzumrichtern (VFDs) weiß ich, wie wichtig es ist, Oberschwingungsprobleme in diesen Geräten anzugehen. Oberschwingungen können eine Reihe von Problemen verursachen, von Geräteüberhitzung und vorzeitigem Ausfall bis hin zu Störungen anderer elektrischer Systeme. In diesem Blogbeitrag werde ich einige wirksame Strategien zur Reduzierung der Oberschwingungen eines 15-kW-Frequenzumrichters vorstellen.
Harmonische in VFDs verstehen
Bevor wir uns mit den Lösungen befassen, ist es wichtig zu verstehen, was Harmonische sind und warum sie in VFDs auftreten. Ein VFD ist ein elektronisches Gerät, das die Drehzahl eines Wechselstrommotors durch Variation der ihm zugeführten Frequenz und Spannung steuert. Der Prozess der Umwandlung des eingehenden Wechselstroms in eine variable Frequenz und Spannung führt häufig zur Erzeugung von Oberschwingungen.
Harmonische sind Vielfache der Grundfrequenz des Energiesystems. In einem typischen Stromnetz beträgt die Grundfrequenz 50 Hz oder 60 Hz. Oberwellen können die Sinuswellenform des elektrischen Stroms und der Spannung verzerren, was zu erhöhten Verlusten, verringerter Effizienz und möglichen Schäden an elektrischen Geräten führt.
Der Einfluss von Harmonischen
Das Vorhandensein von Oberschwingungen in einem 15-kW-Frequenzumrichter kann mehrere negative Folgen haben:
- Überhitzung der Ausrüstung: Oberwellen können zu zusätzlicher Erwärmung in Transformatoren, Motoren und anderen elektrischen Komponenten führen. Diese Überhitzung kann die Lebensdauer des Geräts verkürzen und das Ausfallrisiko erhöhen.
- Probleme mit der Stromqualität: Oberschwingungen können die Stromqualität des elektrischen Systems beeinträchtigen und zu Spannungsschwankungen, Flackern und Störungen anderer empfindlicher Geräte führen.
- Erhöhter Energieverbrauch: Das Vorhandensein von Oberschwingungen kann den gesamten im elektrischen System fließenden Strom erhöhen, was zu einem höheren Energieverbrauch und höheren Stromkosten führt.
- Störung von Kommunikationssystemen: Oberwellen können auch Störungen bei Kommunikationssystemen wie Radio- und Fernsehsignalen verursachen und zu schlechtem Empfang und Signalverschlechterung führen.
Strategien zur Reduzierung von Oberschwingungen in einem 15-kW-Frequenzumrichter
1. Einsatz von Leitungsreaktoren
Netzdrosseln sind induktive Geräte, die auf der Eingangsseite des VFD installiert werden können. Sie tragen dazu bei, die harmonische Stromverzerrung zu reduzieren, indem sie eine Impedanz in den Stromkreis einführen. Netzdrosseln können auch dazu beitragen, den Frequenzumrichter vor Spannungsspitzen und vorübergehenden Überströmen zu schützen.
Bei der Auswahl einer Netzdrossel für einen 15-kW-VFD ist es wichtig, die folgenden Faktoren zu berücksichtigen:
- Induktivitätswert: Der Induktivitätswert der Netzdrossel sollte basierend auf dem Nennstrom des VFD und dem Grad der erforderlichen Oberschwingungsreduzierung ausgewählt werden.
- Nennspannung: Die Nennspannung der Netzdrossel sollte mit der Eingangsspannung des VFD kompatibel sein.
- Nennleistung: Die Nennleistung der Netzdrossel sollte ausreichen, um den vollen Laststrom des VFD zu bewältigen.
2. Installation von Zwischenkreisdrosseln
Zwischenkreisdrosseln sind eine weitere wirksame Möglichkeit, Oberschwingungen in einem 15-kW-Frequenzumrichter zu reduzieren. Sie werden im Zwischenkreis des VFD installiert und helfen, die Gleichspannung zu glätten und die harmonische Stromverzerrung zu reduzieren.
Zwischenkreisdrosseln speichern Energie in ihrem Magnetfeld und geben sie bei Bedarf wieder an den Stromkreis ab. Dies trägt dazu bei, die Stromwelligkeit im Gleichstromzwischenkreis zu reduzieren und den Leistungsfaktor des VFD zu verbessern.
Bei der Auswahl einer Zwischenkreisdrossel für einen 15-kW-Frequenzumrichter ist es wichtig, die folgenden Faktoren zu berücksichtigen:
- Induktivitätswert: Der Induktivitätswert der Zwischenkreisdrossel sollte basierend auf dem Nennstrom des VFD und dem Grad der erforderlichen Oberschwingungsreduzierung ausgewählt werden.
- Nennspannung: Die Nennspannung der Zwischenkreisdrossel sollte mit der Zwischenkreisspannung des Frequenzumrichters kompatibel sein.
- Nennleistung: Die Nennleistung der Zwischenkreisdrossel sollte ausreichen, um den vollen Laststrom des VFD zu bewältigen.
3. Anwendung aktiver harmonischer Filter
Aktive Oberschwingungsfilter sind fortschrittliche elektronische Geräte, die Oberschwingungen im elektrischen System aktiv überwachen und kompensieren können. Sie wirken, indem sie gleiche und entgegengesetzte harmonische Ströme in das System einspeisen, um die vom Frequenzumrichter erzeugten harmonischen Schwingungen auszulöschen.
Aktive Oberschwingungsfilter sind hochwirksam bei der Reduzierung von Oberschwingungen und der Verbesserung der Stromqualität des elektrischen Systems. Sie können auch so programmiert werden, dass sie zusätzliche Funktionen wie Leistungsfaktorkorrektur und Spannungsregelung bereitstellen.
Allerdings sind aktive Oberwellenfilter im Vergleich zu anderen Methoden zur Oberwellenreduzierung relativ teuer. Sie erfordern außerdem eine komplexere Installation und Wartung.
4. Auswahl hochwertiger VFDs
Auch das Design und die Qualität des VFD selbst können einen erheblichen Einfluss auf den Grad der erzeugten Oberschwingungen haben. Bei der Auswahl eines 15-kW-Frequenzumrichters ist es wichtig, ein Produkt eines renommierten Herstellers auszuwählen, der fortschrittliche Technologien zur Oberschwingungsreduzierung verwendet.
Einige hochwertige VFDs sind mit eingebauten Oberschwingungsfiltern oder fortschrittlichen Steueralgorithmen ausgestattet, die die Oberschwingungsstromverzerrung wirksam reduzieren können. Zum Beispiel dieAC-SteuerantriebUndVF-Steuerung VFDsind zwei Produkte, die fortschrittliche Technologien zur Minimierung von Oberschwingungen beinhalten.
5. Systemdesign und -layout
Ein ordnungsgemäßes Systemdesign und -layout kann auch dazu beitragen, die Auswirkungen von Oberschwingungen zu reduzieren. Beispielsweise kann die Trennung des Frequenzumrichters von anderen empfindlichen Geräten dazu beitragen, die durch Oberschwingungen verursachten Störungen zu minimieren. Darüber hinaus kann die Verwendung abgeschirmter Kabel und geeigneter Erdungstechniken dazu beitragen, die vom VFD erzeugten elektromagnetischen Störungen (EMI) zu reduzieren.
Überwachung und Wartung
Sobald die Maßnahmen zur Oberschwingungsreduzierung umgesetzt wurden, ist es wichtig, die Leistung des 15-kW-Frequenzumrichters und des elektrischen Systems regelmäßig zu überwachen. Dies kann mithilfe von Netzqualitätsanalysatoren erfolgen, die den Grad der Oberschwingungen, den Leistungsfaktor und andere elektrische Parameter messen können.
Eine regelmäßige Wartung des Frequenzumrichters und der dazugehörigen Ausrüstung ist ebenfalls unerlässlich, um deren ordnungsgemäßen Betrieb sicherzustellen. Dazu gehört die Überprüfung der Dichtheit der Verbindungen, die Inspektion des Kühlsystems und der Austausch verschlissener Komponenten.
Abschluss
Die Reduzierung der Oberschwingungen eines 15-kW-Frequenzumrichters ist entscheidend für den zuverlässigen Betrieb des elektrischen Systems und den Schutz der angeschlossenen Geräte. Durch den Einsatz von Netzdrosseln, Zwischenkreisdrosseln, aktiven Oberschwingungsfiltern, der Auswahl hochwertiger VFDs und der Implementierung eines geeigneten Systemdesigns und -layouts kann der Grad der Oberschwingungen effektiv reduziert werden.
Als Lieferant von 15-kW-Frequenzumrichtern bin ich bestrebt, qualitativ hochwertige Produkte und Lösungen bereitzustellen, um unseren Kunden bei der Bewältigung harmonischer Probleme zu helfen. Wenn Sie daran interessiert sind, mehr über uns zu erfahren15-kW-Frequenzumrichteroder Hilfe bei der harmonischen Reduzierung benötigen, kontaktieren Sie uns bitte für eine Beratung. Wir freuen uns auf den Aufbau einer langfristigen Partnerschaft mit Ihnen.
Referenzen
- IEEE-Standard 519 – 2014, „IEEE-empfohlene Praxis und Anforderungen für die Oberschwingungskontrolle in elektrischen Energiesystemen“.
- „Antriebe mit variabler Frequenz: Auswahl, Anwendung und Fehlerbehebung“ von Dan Beaty.
- Technische Dokumente und Anwendungshinweise führender VFD-Hersteller.