ในฐานะซัพพลายเออร์ของ VF Control VFD ฉันมักพบคำถามจากลูกค้าเกี่ยวกับเนื้อหาฮาร์โมนิกของไดรฟ์เหล่านี้ ในบล็อกโพสต์นี้ ฉันจะเจาะลึกว่าเนื้อหาฮาร์มอนิกคืออะไร เหตุใดจึงมีความสำคัญใน VF Control VFD และผลกระทบต่อประสิทธิภาพโดยรวมของระบบของคุณอย่างไร
ทำความเข้าใจเกี่ยวกับฮาร์โมนิค
ขั้นแรก เรามาทำความเข้าใจก่อนว่าฮาร์โมนิคคืออะไร ในระบบไฟฟ้า ความถี่พื้นฐานคือความถี่หลักของไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) โดยทั่วไปคือ 50 หรือ 60 เฮิรตซ์ ขึ้นอยู่กับภูมิภาค ฮาร์มอนิกคือความถี่ที่เป็นจำนวนเต็มทวีคูณของความถี่พื้นฐานนี้ ตัวอย่างเช่น ฮาร์มอนิกตัวที่ 2 มีค่าเป็นสองเท่าของความถี่พื้นฐาน ฮาร์มอนิกตัวที่ 3 มีค่าเป็น 3 เท่าของความถี่พื้นฐาน และอื่นๆ
ฮาร์มอนิกส์จะถูกสร้างขึ้นในระบบไฟฟ้าเมื่อมีโหลดที่ไม่ใช่เชิงเส้น โหลดที่ไม่เป็นเชิงเส้นคือโหลดที่กระแสไฟฟ้าที่ดึงออกมาไม่เป็นสัดส่วนกับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ VF Control VFD อยู่ในหมวดหมู่นี้ เมื่อ VFD แปลงกำลังไฟ AC ขาเข้าเป็น DC แล้วกลับเป็น AC ด้วยความถี่ที่แปรผัน มันจะแนะนำความไม่เชิงเส้นในรูปคลื่นปัจจุบัน ซึ่งจะทำให้เกิดฮาร์โมนิคตามมา
การสร้างฮาร์มอนิกในการควบคุม VF VFD
การควบคุม VF VFD ใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง เช่น ไดโอด ไทริสเตอร์ และทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์เกตแบบหุ้มฉนวน (IGBT) อุปกรณ์เหล่านี้จะเปิดและปิดกระแสไฟฟ้าที่ความถี่สูงเพื่อควบคุมแรงดันไฟขาออกและความถี่ ในระหว่างกระบวนการสวิตชิ่ง รูปคลื่นของกระแสจะเบี่ยงเบนไปจากคลื่นไซน์บริสุทธิ์ ส่งผลให้เกิดฮาร์โมนิกส์
ส่วนวงจรเรียงกระแสของ VFD ซึ่งแปลง AC เป็น DC เป็นแหล่งสำคัญของฮาร์โมนิค VFD ส่วนใหญ่ใช้วงจรเรียงกระแสแบบหกพัลส์ ซึ่งสร้างฮาร์โมนิกที่ 5, 7, 11 และ 13 ในปริมาณที่มีนัยสำคัญ ยิ่งลำดับของฮาร์มอนิกสูงเท่าใด แอมพลิจูดของมันก็จะยิ่งต่ำลง แต่ฮาร์โมนิคที่มีแอมพลิจูดต่ำเหล่านี้ก็สามารถส่งผลกระทบต่อระบบได้
เหตุใดเนื้อหาฮาร์มอนิกจึงมีความสำคัญ
ปริมาณฮาร์มอนิกใน VF Control VFD อาจส่งผลเสียหลายประการต่อระบบไฟฟ้าและอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อ:
1. อุปกรณ์มีความร้อนสูงเกินไป
ฮาร์โมนิคทำให้เกิดความร้อนเพิ่มเติมในอุปกรณ์ไฟฟ้า เช่น หม้อแปลง มอเตอร์ และสายเคเบิล กระแสไฟเพิ่มเติมเนื่องจากฮาร์โมนิคจะเพิ่มการสูญเสียความต้านทาน (การสูญเสีย I²R) ในส่วนประกอบเหล่านี้ เมื่อเวลาผ่านไป สิ่งนี้สามารถนำไปสู่การเสื่อมสภาพของฉนวนก่อนวัยอันควร อายุการใช้งานของอุปกรณ์ลดลง และแม้กระทั่งความล้มเหลวของอุปกรณ์
2. การบิดเบือนแรงดันไฟฟ้า
ฮาร์โมนิคสามารถทำให้เกิดความผิดเพี้ยนของแรงดันไฟฟ้าในระบบไฟฟ้าได้ เมื่อรูปคลื่นปัจจุบันบิดเบี้ยวเนื่องจากฮาร์โมนิค จะทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมอิมพีแดนซ์ของระบบ แรงดันไฟฟ้าตกนี้มีส่วนประกอบฮาร์มอนิก ซึ่งอาจส่งผลต่อประสิทธิภาพของอุปกรณ์ที่มีความละเอียดอ่อนอื่นๆ ที่เชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟเดียวกัน ตัวอย่างเช่น คอมพิวเตอร์ อุปกรณ์สื่อสาร และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ อาจทำงานผิดปกติเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าผิดเพี้ยน
3. การรบกวนกับอุปกรณ์อื่น ๆ
ฮาร์โมนิคยังสามารถทำให้เกิดการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) กับอุปกรณ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ ส่วนประกอบความถี่สูงของฮาร์โมนิคสามารถแผ่พลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งอาจรบกวนการทำงานปกติของอุปกรณ์ใกล้เคียง เช่น เครื่องรับวิทยุ เซ็นเซอร์ และระบบควบคุม
การวัดเนื้อหาฮาร์มอนิก
ในการประเมินเนื้อหาฮาร์มอนิกใน VF Control VFD โดยทั่วไปจะใช้พารามิเตอร์หลายตัว:
1. ความเพี้ยนฮาร์มอนิกรวม (THD):
THD คือการวัดความบิดเบี้ยวโดยรวมของรูปคลื่นของกระแสหรือแรงดันไฟฟ้าเนื่องจากฮาร์โมนิค โดยจะแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์และแสดงถึงอัตราส่วนของค่าราก - ค่าเฉลี่ย - กำลังสอง (RMS) ของส่วนประกอบฮาร์มอนิกทั้งหมดต่อค่า RMS ของส่วนประกอบพื้นฐาน ค่า THD ที่ต่ำกว่าบ่งชี้ว่ารูปคลื่นที่สะอาดขึ้นและมีการบิดเบือนฮาร์มอนิกน้อยลง
2. แอมพลิจูดฮาร์มอนิกส่วนบุคคล:
นอกจาก THD แล้ว การวัดแอมพลิจูดของฮาร์โมนิคแต่ละตัวก็เป็นสิ่งสำคัญเช่นกัน ซึ่งช่วยในการระบุฮาร์โมนิคเฉพาะที่เป็นสาเหตุของปัญหา และในการกำหนดมาตรการบรรเทาผลกระทบที่เหมาะสม
การบรรเทาเนื้อหาฮาร์มอนิก
ในฐานะซัพพลายเออร์ VF Control VFD เรานำเสนอโซลูชั่นต่างๆ เพื่อลดปริมาณฮาร์โมนิคในไดรฟ์ของเรา:
1. ตัวกรองแบบพาสซีฟ
ตัวกรองแบบพาสซีฟเป็นวิธีการทั่วไปในการลดฮาร์มอนิก ตัวกรองเหล่านี้ประกอบด้วยตัวเหนี่ยวนำ ตัวเก็บประจุ และตัวต้านทานที่เชื่อมต่อกันในรูปแบบเฉพาะเพื่อดูดซับหรือปิดกั้นกระแสฮาร์มอนิก ตัวกรองแบบพาสซีฟสามารถออกแบบมาเพื่อกำหนดเป้าหมายฮาร์โมนิคเฉพาะหรือเพื่อลด THD โดยรวม
2. ตัวกรองที่ใช้งานอยู่
ฟิลเตอร์แบบแอคทีฟนั้นมีความก้าวหน้ามากกว่าและสามารถลดฮาร์มอนิกได้ดีกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับฟิลเตอร์แบบพาสซีฟ ตัวกรองเหล่านี้ใช้อิเล็กทรอนิกส์กำลังเพื่อสร้างกระแสชดเชยที่มีขนาดเท่ากัน แต่มีเฟสตรงกันข้ามกับกระแสฮาร์มอนิก วิธีนี้จะยกเลิกกระแสฮาร์มอนิกในระบบอย่างมีประสิทธิภาพ
3. วงจรเรียงกระแสแบบหลายพัลส์
แทนที่จะใช้วงจรเรียงกระแสแบบหกพัลส์มาตรฐาน สามารถใช้วงจรเรียงกระแสแบบหลายพัลส์ เช่น 12 พัลส์หรือ 18 พัลส์เรกติไฟเออร์ได้ วงจรเรียงกระแสเหล่านี้ลดปริมาณฮาร์มอนิกโดยการเพิ่มจำนวนพัลส์ในกระบวนการเรียงกระแส ซึ่งส่งผลให้แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงสะอาดขึ้นและกระแสฮาร์มอนิกลดลง
ผลกระทบต่อประสิทธิภาพของระบบ
ปริมาณฮาร์มอนิกใน VF Control VFD สามารถส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อประสิทธิภาพของทั้งระบบ ด้วยการลดปริมาณฮาร์มอนิก เราสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบไฟฟ้า ลดการใช้พลังงาน และเพิ่มความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อได้ ตัวอย่างเช่น มอเตอร์ที่ทำงานด้วยแหล่งจ่ายไฟที่สะอาดกว่า (ปริมาณฮาร์มอนิกต่ำกว่า) จะทำงานได้อย่างราบรื่นมากขึ้น โดยมีการสั่นสะเทือนและเสียงรบกวนน้อยลง และมีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น
การใช้งานและข้อควรพิจารณา
การควบคุม VF VFD นำไปใช้ในการใช้งานที่หลากหลาย รวมถึงเครื่องจักรอุตสาหกรรม ระบบ HVAC และระบบพลังงานหมุนเวียน ในแต่ละการใช้งาน จำเป็นต้องพิจารณาเนื้อหาฮาร์โมนิคอย่างรอบคอบ ตัวอย่างเช่น ในกระบวนการทางอุตสาหกรรมที่มีความละเอียดอ่อน ความบิดเบี้ยวของฮาร์มอนิกแม้เพียงเล็กน้อยก็อาจทำให้เกิดปัญหาคุณภาพของผลิตภัณฑ์ได้ ในระบบ HVAC ปริมาณฮาร์โมนิคที่สูงสามารถนำไปสู่การใช้พลังงานที่เพิ่มขึ้นและความล้มเหลวของอุปกรณ์ก่อนเวลาอันควร
เมื่อเลือก VF Control VFD สำหรับการใช้งานเฉพาะ สิ่งสำคัญคือต้องพิจารณาข้อกำหนดฮาร์มอนิกของระบบ แอปพลิเคชันบางประเภทอาจต้องการ VFD ที่มี THD ต่ำมาก ในขณะที่แอปพลิเคชันอื่นๆ อาจทนทานต่อการบิดเบือนฮาร์มอนิกได้ดีกว่า ทีมผู้เชี่ยวชาญของเราสามารถช่วยคุณเลือกโซลูชันการลด VFD และฮาร์มอนิกที่เหมาะกับความต้องการเฉพาะของคุณได้
สินค้าที่เกี่ยวข้อง
หากคุณสนใจที่จะเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับ VF Control VFD และผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้อง คุณสามารถไปที่ลิงก์ต่อไปนี้:
ติดต่อซื้อและให้คำปรึกษา
หากคุณกำลังพิจารณาที่จะซื้อ VF Control VFD หรือต้องการข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการบรรเทาฮาร์มอนิก เราขอแนะนำให้คุณติดต่อเรา ทีมขายที่มีประสบการณ์ของเราสามารถให้ข้อมูลผลิตภัณฑ์โดยละเอียด การสนับสนุนด้านเทคนิค และช่วยเหลือคุณในกระบวนการจัดซื้อจัดจ้าง ไม่ว่าคุณจะมีโครงการขนาดเล็กหรือการใช้งานในอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ เราก็มีโซลูชั่นที่เหมาะสมสำหรับคุณ
อ้างอิง
- "คุณภาพไฟฟ้าในระบบไฟฟ้า" โดย Math HJ Bollen
- "ไดรฟ์ความถี่ตัวแปร: การเลือก การใช้งาน และการบำรุงรักษา" โดย Dan M. Ionel และ Giri K. Venkataramanan