ปัจจัยใดที่ทำให้เกิดการบิดเบือนฮาร์มอนิกในหม้อแปลงวงจรเรียงกระแส?

การบิดเบือนฮาร์มอนิกในหม้อแปลงวงจรเรียงกระแสเป็นปัญหาที่ซับซ้อนซึ่งสามารถส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพและอายุการใช้งานที่ยาวนานของระบบไฟฟ้า ในฐานะซัพพลายเออร์ของ Transformers วงจรเรียงกระแสฉันได้เห็นความท้าทายที่การบิดเบือนฮาร์มอนิกสามารถเกิดขึ้นได้โดยตรง ในโพสต์บล็อกนี้ฉันจะสำรวจปัจจัยต่าง ๆ ที่ทำให้เกิดการบิดเบือนฮาร์มอนิกในหม้อแปลงวงจรเรียงกระแสและหารือเกี่ยวกับวิธีลดปัญหาเหล่านี้

ลักษณะการโหลดเชิงเส้นที่ไม่ใช่เชิงเส้น

หนึ่งในสาเหตุหลักของการบิดเบือนฮาร์มอนิกในหม้อแปลงวงจรเรียงกระแสคือธรรมชาติที่ไม่ใช่เชิงเส้นของโหลดที่พวกเขาให้บริการ วงจรเรียงกระแสถูกออกแบบมาเพื่อแปลงกระแสสลับ (AC) เป็นกระแสไฟฟ้าโดยตรง (DC) ในระหว่างกระบวนการแปลงนี้กระแสที่ดึงมาจากแหล่งกำเนิด AC ไม่ได้เป็นคลื่นไซน์บริสุทธิ์ มันมีพัลส์ที่คมชัดและไม่ต่อเนื่อง

วงจรเรียงกระแสชนิดที่พบมากที่สุดคือวงจรเรียงกระแสไดโอดจะดำเนินการกระแสไฟฟ้าเฉพาะในระหว่างส่วนของวัฏจักร AC สิ่งนี้ส่งผลให้เกิดรูปคลื่นปัจจุบันที่อุดมไปด้วยฮาร์มอนิก ตัวอย่างเช่นในวงจรเรียงกระแสครึ่งเฟสเดียว - คลื่นกระแสกระแสจะไหลเฉพาะในช่วงครึ่งบวกของอินพุต AC รูปคลื่นปัจจุบันที่เกิดขึ้นมีส่วนประกอบ DC ขนาดใหญ่และฮาร์โมนิกคำสั่งซื้อที่สำคัญ

ในสาม - เฟสวงจรเรียงกระแสสถานการณ์มีความซับซ้อนมากขึ้น แต่ยังคงเกี่ยวข้องกับการดึงกระแสเชิงเส้นที่ไม่ใช่เชิงเส้น วงจรเรียงกระแสชีพจรหกตัวซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในการใช้งานอุตสาหกรรมสร้างฮาร์มอนิกส์ที่คำสั่งซื้อที่ 5, 7, 11, 13 และสูงกว่า การปรากฏตัวของฮาร์มอนิกส์เหล่านี้ในรูปคลื่นปัจจุบันสามารถทำให้รูปคลื่นแรงดันไฟฟ้าบิดเบือนเช่นกันโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อระบบมีความต้านทานค่อนข้างสูง

การออกแบบและการก่อสร้างหม้อแปลง

การออกแบบและการสร้างหม้อแปลงวงจรเรียงกระแสเองสามารถนำไปสู่การบิดเบือนฮาร์มอนิก วัสดุหลักของหม้อแปลงมีบทบาทสำคัญ หากแกนกลางมีการสูญเสีย hysteresis สูงหรือทำงานใกล้กับจุดอิ่มตัวมันสามารถแนะนำฮาร์มอนิกเพิ่มเติมในระบบ

เมื่อแกนกลางอิ่มตัวฟลักซ์แม่เหล็กในแกนจะไม่แตกต่างกันไปตามแรงดันไฟฟ้าที่ใช้อีกต่อไป พฤติกรรมที่ไม่ใช่เชิงเส้นนี้นำไปสู่การสร้างฮาร์มอนิกในกระแสแม่เหล็ก กระแสแม่เหล็กคือกระแสที่ไหลผ่านการคดเคี้ยวหลักของหม้อแปลงเพื่อสร้างสนามแม่เหล็กในแกนกลาง หากกระแสนี้บิดเบี้ยวมันจะส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพโดยรวมของหม้อแปลงและระบบไฟฟ้าที่เชื่อมต่อ

การกำหนดค่าที่คดเคี้ยวของหม้อแปลงสามารถส่งผลกระทบต่อการบิดเบือนฮาร์มอนิก ตัวอย่างเช่นเดลต้า - ขดลวดที่เชื่อมต่อสามารถดักจับฮาร์โมนิกส์สามเท่า (3, 9, 15, ฯลฯ ) ภายใน Delta Loop อย่างไรก็ตามหากระบบไม่ได้รับการออกแบบอย่างเหมาะสมฮาร์โมนิกที่ติดอยู่เหล่านี้อาจทำให้เกิดความร้อนสูงเกินไปในขดลวดและส่วนประกอบอื่น ๆ

ความต้านทานของระบบ

ความต้านทานของระบบไฟฟ้าที่ติดตั้งหม้อแปลงวงจรเรียงกระแสเป็นปัจจัยสำคัญอีกประการหนึ่ง ความต้านทานของระบบสูงสามารถทำให้รุนแรงขึ้นผลกระทบของกระแสฮาร์มอนิก เมื่อกระแสฮาร์มอนิกไหลผ่านเส้นทางอิมพีแดนซ์สูงพวกมันจะทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าที่มีขนาดใหญ่ขึ้นที่ความถี่ฮาร์มอนิก แรงดันไฟฟ้าหยดนี้จะบิดเบือนรูปคลื่นแรงดันไฟฟ้าที่จุดเชื่อมต่อทั่วไป (PCC)

ความต้านทานของระบบถูกกำหนดโดยปัจจัยต่าง ๆ รวมถึงความยาวและขนาดของสายส่งและสายการกระจายการปรากฏตัวของหม้อแปลงอื่น ๆ และองค์ประกอบปฏิกิริยาในระบบและการกำหนดค่าของเครือข่ายไฟฟ้า ในระบบไฟฟ้าที่อ่อนแอที่มีความต้านทานสูงแม้กระทั่งกระแสฮาร์มอนิกจำนวนเล็กน้อยอาจทำให้เกิดการบิดเบือนแรงดันไฟฟ้าอย่างมีนัยสำคัญ

ปฏิสัมพันธ์กับอุปกรณ์อื่น ๆ

หม้อแปลงวงจรเรียงกระแสมักจะทำงานในสภาพแวดล้อมไฟฟ้าด้วยอุปกรณ์อื่น ๆ ปฏิสัมพันธ์ระหว่างหม้อแปลงวงจรเรียงกระแสและอุปกรณ์อื่น ๆ สามารถนำไปสู่การบิดเบือนฮาร์มอนิกที่เพิ่มขึ้น ตัวอย่างเช่นหากมีตัวเก็บประจุในระบบสำหรับการแก้ไขปัจจัยพลังงานพวกเขาสามารถสร้างวงจรเรโซแนนท์ด้วยองค์ประกอบอุปนัยของหม้อแปลงและส่วนประกอบอื่น ๆ

วงจรเรโซแนนท์เหล่านี้สามารถขยายกระแสฮาร์มอนิกได้ที่ความถี่บางอย่าง เมื่อความถี่เรโซแนนท์ของวงจรเกิดขึ้นพร้อมกับหนึ่งในความถี่ฮาร์มอนิกที่สร้างขึ้นโดยวงจรเรียงกระแสกระแสฮาร์มอนิกสามารถเพิ่มขึ้นได้อย่างมีนัยสำคัญ สิ่งนี้สามารถทำให้เกิดความร้อนสูงเกินไปอุปกรณ์ล้มเหลวและปัญหาอื่น ๆ ในระบบไฟฟ้า

กลยุทธ์การบรรเทา

เพื่อลดการบิดเบือนฮาร์มอนิกในหม้อแปลงวงจรเรียงกระแสสามารถใช้กลยุทธ์หลายอย่างได้ วิธีหนึ่งคือการใช้การกำหนดค่าวงจรเรียงกระแสพัลส์ ตัวอย่างเช่นวงจรเรียงกระแสพัลส์ 12 - สามารถลดฮาร์โมนิกที่ 5 และ 7 ได้อย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับตัวพิมพ์ใหญ่ 6 - พัลส์ ด้วยการเพิ่มจำนวนพัลส์ในวงจรเรียงกระแสเนื้อหาฮาร์มอนิกของรูปคลื่นปัจจุบันสามารถลดลงได้

อีกกลยุทธ์หนึ่งคือการติดตั้งตัวกรองฮาร์มอนิก ตัวกรองฮาร์มอนิกแบบพาสซีฟมักใช้ในการดูดซับและเบี่ยงเบนกระแสฮาร์มอนิกออกจากระบบไฟฟ้า ตัวกรองเหล่านี้ประกอบด้วยตัวเหนี่ยวนำตัวเก็บประจุและตัวต้านทานที่จัดเรียงในการกำหนดค่าเฉพาะเพื่อกำหนดเป้าหมายความถี่ฮาร์มอนิกเฉพาะ นอกจากนี้ยังมีตัวกรองฮาร์มอนิกที่ใช้งานอยู่ซึ่งสามารถปรับการทำงานแบบไดนามิกเพื่อชดเชยการเปลี่ยนแปลงเงื่อนไขฮาร์มอนิก

การออกแบบหม้อแปลงที่เหมาะสมก็เป็นสิ่งจำเป็นเช่นกัน การใช้วัสดุหลักที่มีคุณภาพสูงและทำให้มั่นใจได้ว่าหม้อแปลงทำงานภายในความสามารถในการจัดอันดับสามารถช่วยลดการสร้างฮาร์มอนิกได้ นอกจากนี้การเพิ่มประสิทธิภาพการกำหนดค่าที่คดเคี้ยวและการลดความต้านทานของระบบยังสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวมของหม้อแปลงวงจรเรียงกระแสและลดการบิดเบือนฮาร์มอนิก

บทสรุป

ในฐานะซัพพลายเออร์ของหม้อแปลงไฟฟ้าฉันเข้าใจถึงความสำคัญของการจัดการกับการบิดเบือนฮาร์มอนิก โดยการทำความเข้าใจปัจจัยที่ทำให้เกิดการบิดเบือนฮาร์มอนิกเช่นลักษณะการโหลดเชิงเส้นการออกแบบหม้อแปลงความต้านทานของระบบและการมีปฏิสัมพันธ์กับอุปกรณ์อื่น ๆ เราสามารถใช้มาตรการที่เหมาะสมเพื่อลดปัญหาเหล่านี้

หากคุณอยู่ในตลาดสำหรับหม้อแปลงวงจรเรียงกระแสหรือจำเป็นต้องจัดการกับการบิดเบือนฮาร์มอนิกในระบบไฟฟ้าที่มีอยู่ของคุณเราพร้อมให้ความช่วยเหลือ ทีมผู้เชี่ยวชาญของเราสามารถให้บริการโซลูชั่นที่กำหนดเองตามข้อกำหนดเฉพาะของคุณ นอกจากนี้เรายังนำเสนอหม้อแปลงอื่น ๆ อีกมากมายรวมถึงหม้อแปลงลม-หม้อแปลงทะเล, และหม้อแปลงที่ติดตั้งเสาเดี่ยว- ติดต่อเราวันนี้เพื่อหารือเกี่ยวกับความต้องการของคุณและสำรวจว่าเราสามารถจัดหาโซลูชันหม้อแปลงที่ดีที่สุดสำหรับแอปพลิเคชันของคุณได้อย่างไร

การอ้างอิง

• แชปแมน, SJ (2012) พื้นฐานของเครื่องจักรไฟฟ้า McGraw - Hill Education
• Grover, FW (1946) การคำนวณการเหนี่ยวนำ: สูตรการทำงานและตาราง Dover Publications
• Kundur, P. (1994) ความเสถียรและการควบคุมของระบบพลังงาน McGraw - Hill