- Mikä on harmoninen yliaalto sähköjärjestelmässä?
- Miksi on tarpeen poistaa harmoniset yliaallot sähköjärjestelmässä?
- Yliaaltosuodattimien tyyppi
- Passiiviset harmoniset suodattimet
- Aktiiviset harmoniset suodattimet
- Kuinka valita harmoniset suodattimet
Mikä on harmoninen yliaalto sähköjärjestelmässä?
Sähköjärjestelmissä harmoniset yliaallot määritellään perustaajuuden positiivisina kokonaislukukerroina. Harmoninen on jännite tai virta, joka esiintyy perustaajuuden kerrannaisina. Sitä pidetään usein voimajohdon meluna.
Virtajärjestelmän harmoniset yliaallot voidaan luokitella kahteen tyyppiin: virta- ja jännite-harmoniset.
Yliaallot aiheuttama ei-lineaarinen kuorma, kuten taajuusmuuttajat (taajuusmuuttajilla). Epälineaariset kuormat ottavat virtaa voimajohdosta, joka ei ole täydellisessä sinimuotoisessa aaltomuodossa. Ei-sinimuotoinen virran aaltomuoto voi olla monimutkainen sarja yksinkertaista sinimuotoista, joka voi heilahtaa kokonaisluvulla, moninkertaisesti voimajohdon perustaajuudella.
Useimmissa tapauksissa jännite-harmoniset aiheuttavat nykyiset harmoniset. Jännitteen harmoninen esiintyy vääristetyn jännitteen takia, joka syntyy nykyisten yliaaltojen vaikutuksesta lähteen impedanssiin.
Yllä oleva kuva näyttää ahdistuneen virran aaltomuodon epälineaarisen kuormituksen yli. Tässä vääristynyt virran aaltomuoto ei seuraa sinimuotoista aaltoa. Tämä osoittaa sähköjärjestelmän nykyiset harmoniset yliaallot.
Miksi on tarpeen poistaa harmoniset yliaallot sähköjärjestelmässä?
Virta ja jännite-yliaallot ovat suoraan verrannollisia meluiseen tehonsiirtoon kuormitukseen. Erilaiset kotitalous- ja toimistolaitteet vastaavat sähköjärjestelmän harmonisista yliaaltoista. Sähköjärjestelmän harmoniset yliaallot lisäävät usein kuormitusvirtaa. Erilaiset instrumentit, kuten tehtaiden tai talon tai toimiston loistelamput, vaikuttavat harmonisiin yliaaltoihin ja kärsivät erilaisista toimintahäiriöistä. Virtajärjestelmän harmoniset vaikutukset vaikuttavat valtavasti moottoreihin.
Joskus sähköjärjestelmien harmoniset yliaallot voivat olla erittäin vaarallisia ja lisätä instrumenteille annettua tehoa, mikä johtaa kuorman lämpötilan nousuun ja lyhentää laitteen käyttöikää.
Voit voittaa tämän sähköjärjestelmään harmonisten, kenenkään tarvitse rekonstruoida virtaliitin ajaa epälineaarisia kuormia ja käyttöön yliaaltosuotimet sähköjärjestelmän.
Yliaaltosuodattimien tyyppi
Yliaaltosuodattimet ovat erittäin tehokkaita suojaamaan kalliita sähkölaitteita vääristetyiltä lähtöiltä harmonisten yliaaltojen vuoksi. Sähkö- ja elektroniikkamarkkinoilla on saatavana erityyppisiä yliaaltosuodattimia nimellistehon, käytetyn jännitteen, yksi- tai kolmivaiheisen ja muiden kuormasta riippuvien parametrien mukaan.
Saatavilla on kuitenkin kahta päätyyppiä harmonisia suodattimia, jotka ovat passiiviset harmoniset suodattimet ja aktiiviset harmoniset suodattimet.
Suurin ero näiden kahden harmonisen suodattimen välillä on suodattimen suunnittelussa käytetyt komponentit. Passiiviset harmoniset suodattimet käyttävät yksinkertaisia passiivikomponentteja, pääasiassa vastuksia, induktoreita ja kondensaattoreita. Kun taas aktiivinen yliaaltosuodattimet käyttää aktiivisia komponentteja, kuten erilaisia BJT, IGBT, MOSFET ja integroituja piirejä.
Koska yliaaltosuodattimet ovat sähköjohtojen turvalaitteita, niiden on vahvistettava kansainväliset turvallisuusstandardit, kuten IEEE, EN, AS, BS ja vakuutuksenantajan laboratorioiden UL-merkki.
Myös yliaaltosuodattimet voidaan suunnitella eri järjestyksissä. Kuten kolmannen kertaluvun harmoniset suodattimet voivat suodattaa pois taajuuden, joka on perustaajuuden kolmas kerrannaisuus.
Passiiviset harmoniset suodattimet
Passiiviset harmoniset suodattimet ovat yleisimpiä ja helposti saatavilla olevat harmoniset suodattimet. Se on edullinen suodatin tukahduttamaan sähköjohdon harmoniset häiriöt.
Kuten aikaisemmin keskusteltiin, passiiviset harmoniset suodattimet käyttävät tavallisia passiivisia komponentteja, kuten vastusten induktoreita ja kondensaattoreita. Näitä passiivisia komponentteja käytetään säiliöpiirin muodostamiseen. Säiliöpiiri on suunniteltu erityisellä tavalla, jotta sitä voidaan käyttää samalla resonanssitaajuudella ei-toivottujen yliaaltojen suhteen. Passiiviset harmoniset suodattimet estävät ei-toivottujen harmonisten läpikulun. Passiivinen harmoninen suodatin muuntaa harmonisen virran lämmöksi ja suojaa päätelaitetta tai kuormaa. Suodatin voidaan virittää tietylle taajuudelle, joka on poistettava harmonisina.
Passiivisia harmonisia suodattimia käytetään pääasiassa neljää tyyppiä:
1. Ylipäästösuodatin
2. Kaistanpäästösuodatin
3. C-tyyppinen suodatin ja
4. Sarjan suodatin.
Ylipäästösuodatin
Ylipäästö passiivisia harmonisia suodattimia käytetään korkeampien yliaaltojen eliminoimiseen ja joustavaan hallintaan laajalla taajuusalueella. Ylipäästösuodattimen perussuodatin käyttää kolmea passiivista komponenttia, vastusta, kondensaattoria ja induktoria.
Yllä olevasta kuvasta voimme nähdä passiivisen ylipäästösuodattimen perusrakenteen. Rakenne osoittaa vastuksen ja induktori on rinnakkain kytketty kondensaattori sarjaan. Suodatin tuottaa tasaiset impedanssiominaisuudet suurtaajuusalueella. Korkea taajuus vähentää tehohäviötä.
Tämän tyyppinen suodattimia käytetään pääasiassa suodattamiseksi 5 th / 6 tai korkeamman asteen virta. Usein erilaiset suodattimet yhdistetään ylipäästösuodattimiin tehohäviöiden eliminoimiseksi, kun niitä käytetään matala- tai matalataajuisissa sovelluksissa.
Impedanssikäyrä taajuudella voidaan näyttää alla olevassa kuvassa.
Kaistanpäästösuodatin
Bandpass-harmoninen suodatin on kaksisuuntainen suodatin. Kaistanpäästösuodatin harmoninen suodatin koostuu kahdesta kondensaattoreita, kaksi induktorit, ja yksi vastus. Sitä käytetään myös korkealaatuisissa harmonisissa suodatustarkoituksissa. Tämä suodatin toimii yhdistämällä vakiokaistanpäästösuodattimen rinnakkainen resonanssi yhdessä induktorin ja kondensaattorin sarjaresonanssin kanssa.
Yllä olevassa kuvassa näkyy kaistanpäästösuodattimen peruskaavio. Suodatin piiri on kaksi osaa, että ensimmäisessä osassa kondensaattorin C2 ja kelan L2 on kytketty sarjaan, kun taas toinen osa resistori, induktori, ja kondensaattori on kytketty rinnakkain. Ensimmäinen ja toinen osa on myös kytketty sarjaan.
Impedanssin ominaisuudet taajuudella voidaan näyttää alla olevassa kaaviossa.
C-tyyppinen suodatin
C-tyyppistä suodatinta käytetään matalan asteen, kuten toisen tai kolmannen asteen harmonisten suodatusten tarkoituksiin. C-tyyppisillä suodattimilla on pienempi häviö kuin vastaavalla kaistanpäästöllä tai sarjasuodattimella.
C-tyyppiset suodattimet koostuvat neljästä passiivisesta komponentista - kahdesta kondensaattorista, induktorista ja yhdestä vastuksesta.
Yllä olevassa kuvassa näkyy c-tyyppisen suodattimen perusrakenne. Kondensaattori on kytketty sarjaan induktoria, joka on jälleen kytketty rinnakkain vastuksen kanssa. Kolmikomponenttinen rinnakkaisliitäntä kytketään taas sarjaan toisen kondensaattorin kanssa.
Vastus vaimentaa värähtelevän induktorin ja kondensaattorin luoman perusvirran.
Impedanssikäyrä näkyy alla olevassa kuvassa
Sarjan suodatin
Sarjasuodatinta kutsutaan yhden viritetyn harmonisen vaimentimen passiiviseksi suodattimeksi. Tällä suodattimella on yksinkertaisimmat rakennusominaisuudet. Vain kolmea passiivista komponenttia - yhtä kondensaattoria, induktoria ja vastusta käytetään sarjaan. Tämä suodatin eliminoi yhden taajuuden.
Tämän suodattimen rakenne voidaan osoittaa alla olevassa kuvassa, jossa 3 passiivista komponenttia on kytketty sarjaan yhden viritetyn sarjan harmonisen suodattimen muodostamiseksi.
Impedanssiominaisuus on esitetty alla olevassa kuvassa -
Aktiiviset harmoniset suodattimet
Kuten aiemmin keskusteltiin, passiiviset yliaaltosuodattimet ovat hyviä voimalinjassa olevien yliaaltojen eliminoimiseksi. Passiivisten harmonisten suodattimien suunnittelu on kuitenkin todella monimutkaista, ja suunnittelijan on suunniteltava passiiviset harmoniset suodattimet kuorman loistehovaatimusten mukaisesti. Tällöin passiivisen suodattimen suunnittelu on erittäin vaikeaa ja se johtaa huonoon tehokertoimen toimintaan tietyissä kuormitusolosuhteissa.
Tässä asiassa aktiiviset suodattimet ovat parempia käsittelemään voimajohdon harmonisia ilman perustaajuuden loistehon riippuvuuksia.
Aktiiviset yliaaltosuodattimet käyttävät erinomaista menetelmää, jossa suodatin käyttää itse tuotettuja harmonisia komponentteja ja ruiskuttaa tämän voimajohtoon, joka kumoaa ei-toivotut yliaaltot.
Saatavilla on erityyppisiä aktiivisia suodattimia, jotka käyttävät erilaisia topologioita voimalinjan yliaaltojen eliminoimiseksi.
Yleisin aktiivisten harmonisten suodattimien suunnittelu käyttää seuraavia perusasioita, kuten
1. jännitelähde-invertteri eri virtakytkimillä
2.Näytteenotto ja ohjausviite voimajohdosta
3.PWM-järjestelmä, joka ruiskuttaa PWM-ampumapulssin järjestelmään harmonisina.
Active Harmonic -suodatin käyttää erityyppisiä puolijohdekytkimiä, joiden toiminta vaatii virtaa.
Kuinka valita harmoniset suodattimet
Täydellisen harmonisen suodattimen määrittäminen on melko hankalaa. On tunnistettava harmoninen taajuus, jolla suodattimet on viritettävä. Joissakin tapauksissa suodatintoiminto ei palvele tarkoitusta vain väärän virityksen takia tietyllä perustaajuudella, jossa ei ole yliaaltoja.
Ensimmäinen tärkeä vaihe on tunnistaa harmonisten järjestys ja riippuen harmoninen järjestys suodatin on tarpeen valita. Yksitaajuisten harmonisten vääristymien poistamiseksi sarjasuodattimet ovat tehokkaita, mutta joissakin tapauksissa on käytettävä kaksisuuntaisia harmonisia suodattimia.
Tappiot suodattimien läpi on myös korvattava, jotka ovat erittäin riippuvaisia valintaan suodattimen. Joskus korkealle epälineaariselle kuormitukselle tarvitaan aktiivisia ja passiivisia molempia harmonisia suodattimia.