Giriş akımı harmonikleri nedir ve bir redresör bunları neden çeker
Doğrusal bir yük akımı, üzerindeki gerilimle orantılı çeker: sinüs girer, sinüs çıkar. Redresör böyle yapmaz. Yalnızca anlık besleme gerilimi, şarj ettiği DC tarafına göre uygun olduğu sürece iletir; dolayısıyla akım gerilim tepeleri çevresinde darbeler hâlinde akar ve aralarda sıfıra yaklaşır. Besleme gerilimi sinüzoidal kalır; akım kalmaz.
Sinüzoidal olmayan bu akım, besleme frekansındaki bir temel bileşen ile onun tam katlarındaki bileşenlerden — yani harmoniklerden — oluşur. Akımın toplam harmonik bozulması, THDi, bunların birleşik içeriğini temel bileşenin yüzdesi olarak ifade eder: bir enerji miktarını değil, akımın biçimini tanımlar. Hangi mertebelerin ortaya çıktığı topolojinin darbe sayısından çıkar; 6 darbeli ve 12 darbeli köprülerin farklı aileler üretmesinin nedeni budur.
THDi yükün çektiğidir; THDu ise şebekenin sonrasında gördüğüdür
İki büyüklük birden harmonik bozulma olarak anılır. THDi akım bozulmasıdır — redresörün çektiği akımın biçimi. THDu ise gerilim bozulmasıdır — bir bara üzerindeki gerilimin biçimi. Akım bozulması kaynağın empedansı üzerinden gerilim bozulmasına dönüşür; dolayısıyla aynı THDi güçlü bir beslemeyi neredeyse hiç etkilemezken zayıf bir fideri veya bir jeneratörü fena hâlde etkiler. THDi makineye aittir ve şartnamelendirilebilir; bir baradaki THDu ise makineyle şebekenin toplamına aittir ve hiçbir tedarikçi onu tek başına taahhüt edemez.
Etiketi dikkatle okuyun. LEON-A teknik föyü giriş bozulması satırını THDu olarak listeler ve 30%, 12 darbeli redresörle 12% ve giriş filtresiyle 5% verir; LEON-A kılavuzu 0.8 giriş güç faktörü (nominal) ile birlikte 30 altında akım toplam harmonik bozulması verir; teknik föyün öne çıkan özellikleri ise 12 darbeli topolojinin giriş THDi'sini düşürüp giriş güç faktörünü yükselttiğini söyler. Bir teklifte tek bir yüzde göründüğünde, tedarikçiye bunun akım bozulması mı gerilim bozulması mı olduğunu ve hangi yükte ölçüldüğünü belirtmesini söyleyin.
Ortak bağlantı noktasındaki bozulma ayrıca standartlara ve şebeke işletmecisinin bağlantı koşullarına tabidir; dolayısıyla geçerli sınırların saha için doğrulanması gerekir. Bir standart listesi — LEON-A'da EN 62040-1 ve EN 62040-2 — ürünün neye göre üretildiğini söyler, sizin bağlantı noktanızda bir sınırın sağlandığını değil.
Harmonik akımın gerçek maliyeti
Harmonik akım yükte hiçbir yararlı iş yapmaz ama yine de taşınmak zorundadır; dolayısıyla bağlantı noktası ile redresör arasındaki her şey bundan etkilenir.
- Transformatör ısınması ve derating
- Harmonik akım bakır kaybını artırır ve girdap akımı kaybı frekansla birlikte tırmandığı için çekirdek ve sargı kaybını orantısız biçimde yükseltir. Transformatör aynı teslim edilen kilovat için daha sıcak çalışır; bu da ömrünü kısaltır ya da bir derating'i zorunlu kılar.
- Dört iletkenli sistemlerde nötr akımı
- Üçün katı harmonikler üç fazlı dört iletkenli bir sistemin nötründe birbirini yok etmez; toplanır. ENCLOVE'un üç fazlı LEON-A modelleri 5W (3P+N+PE) olarak kablolanır ve LEON-A kılavuzu nötr kablosunun akım anma değerini anma akımının 1.4 katı olarak belirtir — bir redresör beslemesinin nötrü hafif yüklü bir iletken değildir.
- Kablo derating'i ve gereksiz açmalar
- Anma değerleri ve koruma, rms ve tepe akımına tepki verir; bozulma ise aynı aktif güç için rms akımı yükseltir. Kablo ve devre kesici boyutları sonunda kW değerinin hiç öngörmediği bir akıma göre belirlenir ve anma değerinin içinde kalan bir devre yine de açabilir.
- Kondansatör grupları ve rezonans
- Kompanzasyon kondansatörleri ile besleme endüktansı rezonanslı bir devre oluşturur. Bu rezonans, redresörün ürettiği bir mertebenin yakınına düşerse harmonik akım soğurulmak yerine büyütülür ve ilk zayiat kondansatörler olur.
Şebekede uslu duran bir KGK jeneratörde neden yaramazlaşır
Devreye almada insanları şaşırtan arıza modu budur. Bir şebeke transformatörü görece güçlü bir kaynaktır; jeneratör değildir. Empedansı çok daha yüksektir; dolayısıyla aynı harmonik akım terminallerinde çok daha fazla gerilim bozulması üretir. KGK'de hiçbir şey değişmemiştir — altındaki kaynak değişmiştir.
Bozulmuş bu gerilim jeneratörün kendi regülasyonunu besler: gerilim regülatörü, algılamak üzere tasarlanmadığı bir dalga biçimini algılar ve governor, bir rezistörünkine hiç benzemeyen bir akım biçimine karşı devri tutmaya çalışır. Frekans gezinir, regülasyon bozulur ve KGK girişi tolerans dışı okur — böylece sağlam bir jeneratörde aküye düşer ya da geri transfer etmeyi reddeder.
İlk kontrol edilecek şey giriş pencereleridir: EON 11 Serisi 40-70Hz (46-54Hz @ 50Hz / 56-64Hz @ 60Hz) kabul eder ve giriş güç faktörü düzeltmesinin (PFC) yanı sıra mükemmel jeneratör uyumluluğu listeler; EON 31 Serisi ise 40~70Hz (Auto Sensing) kabul eder. Asıl çözüm ise giriş katıdır, çünkü jeneratörün gerilim bozulmasına dönüştürdüğü şey THDi'dir. 5% veya altındaki bir aktif giriş katı bir jeneratöre neredeyse doğrusal görünür; 32% altındaki 6 darbeli bir tristör köprüsü görünmez ve bununla başa çıkmak için jeneratörü büyütmek, giriş katı seçiminin önleyebileceği bir yatırım maliyetidir. Jeneratör etkileşiminin tasarım durumu olduğu yerde bu, veriye de yansır: NSP Serisi sahil enerjisi konvertörleri nominal yükte 3% altında THDi ve 0.99 üzerinde giriş güç faktörü yayımlar.
Giriş katı seçenekleri: düz köprüden aktif redresöre
Dört genel yanıt var ve birbirlerinin yerine geçmiyorlar — bozulma, maliyet, ağırlık, taban alanı ve sonucun ne kadarının beslemeye bağlı olduğu bakımından ayrışıyorlar.
- Tam köprü ve 6 darbeli tristör redresörler
- En basit, en ucuz, en dayanıklı, en çok bozan seçenek. ESD Serisi tristörlü redresörler tek fazlı tam köprü ünitede 0.7 üzerinde güç faktöründe 50% altında THDi, üç fazlı 6 darbeli ünitede ise 0.8 üzerinde (opsiyonel 0.9) güç faktöründe 32% altında THDi yayımlar. LEON-A'nın GPL11000 modeli tam köprüdür; GPL31000 ve GPL33000 ise 6 Pulse / 12 Pulse'tur.
- Pasif bir giriş filtresi
- Köprünün önüne konan akort edilmiş bir filtre veya hat reaktörü; mevcut en ucuz büyük iyileştirmedir: LEON-A standart 30%'a karşı giriş filtresiyle 5%, ESD Serisi ise opsiyonel olarak 12% ve 8% altındaki değerleri yayımlar. Hacim ve ağırlık maliyeti vardır ve siparişte yer alması gerekir.
- 12 darbeli redresör
- Paralel çalışan tümüyle ayrı iki redresör; ikincisi, KGK gücünün yarısına göre boyutlandırılmış bir faz kaydırma transformatörü üzerinden beslenir. LEON-A kılavuzu bu düzenin özellikle yüksek güç aralıklarında giriş akımı harmoniklerini azalttığını söyler. LEON-A standart 30%'a karşı 12% verir; ESD Serisi ise 6 Pulse (OPT: 12 Pulse) sunar.
- Aktif PFC redresör
- Gerilimle aynı fazda, neredeyse sinüzoidal akım çeken bir IGBT giriş katı; bozulmayla faz kaymasına aynı anda saldırır. EON 31 Serisi 0,99 veya daha iyi güç faktöründe 5% veya altında giriş THDi'si, EON 33 Serisi ise 10kVA - 60kVA aralığında doğrusal yük için 1% veya altında değer yayımlar; ENCLOVE'un modüler KGK serisi daha da ileri gider: StratusPower doğrusal yükte THDi<0.8%, doğrusal olmayan yükte THDi<3%.
Giriş güç faktörü ile THDi iki ayrı iddiadır
Güç faktörünün birbirinden bağımsız iki bileşeni vardır. Faz kayması, temel bileşen akımı ile gerilim arasındaki kaymadır; bozulma ise harmonik içeriktir. Faz kontrollü bir tristör köprüsü her ikisinde de, farklı nedenlerle kötüdür: LEON-A kılavuzu 30 altında akım toplam harmonik bozulmasıyla birlikte 0.8 giriş güç faktörü (nominal) verir; üç fazlı ESD ünitesi ise 0.8 üzerinde güç faktörünü 32% altında THDi ile eşleştirir. İkisi farklı ekipmanla belirlendiği için bu ayrımın ticari sonuçları vardır: kondansatörler faz kaymasını iyileştirir, bozulmaya hiçbir şey yapmaz ve yukarıda anlatılan rezonans riskini taşır; aktif bir giriş katı ise her ikisini birden iyileştirir — EON 31'in 0,99 ile 5% veya altını birlikte vermesinin nedeni budur.
Dolayısıyla bir güç faktörü değerini asla düşük bozulmanın kanıtı olarak okumayın. İkisini birden isteyin, hangi güç faktörü tanımının verildiğini sorun ve her birinin hangi yükte ölçüldüğünü öğrenin — NSP ve PROTEUS Serileri nominal yükte 3% altında THDi belirtir ve modüler aileler doğrusal ile doğrusal olmayan yük için ayrı değer verir.
Teklifler karşılaştırılabilsin diye harmonik bozulma nasıl şartnamelendirilir
Temeldeki seçim yükten çok beslemeden çıkar ve aşağıdaki maddelerin her biri bir sohbete değil şartname dosyasına aittir.
- Hangi büyüklüğü şartnamelendirdiğinizi belirtin — ekipman terminallerindeki giriş akımı bozulması mı, yoksa adı konmuş bir baradaki gerilim bozulması mı — ve hangi yük noktalarında sağlanması gerektiğini yazın.
- Konfigürasyonu adıyla anın: tam köprü, 6 darbeli, 12 darbeli, pasif giriş filtresi ya da aktif PFC redresör. LEON-A'da 12 darbeli redresör ve giriş filtresi opsiyondur; dolayısıyla bu konuda sessiz kalan bir teklif 30% değerini teklif ediyordur.
- Bir filtrenin veya faz kaydırma transformatörünün kabinin içinde mi yoksa kendi taban alanı, ağırlığı ve kayıplarıyla ayrı mı geldiğini sorun.
- Giriş katının yedek jeneratörde ne yaptığını sorun ve jeneratör sipariş edilmeden önce varsayılan jeneratör gücünü kayda geçirin.
- Geçerli sınırları şebeke işletmecisiyle ve sahanın bağlantı koşullarıyla doğrulayın. Bu bir teknik föy sorusu değil bir saha sorusudur ve ne kadar iyileştirme satın alacağınızı belirler.
- Her değer için ölçüm esasını isteyin: yük seviyesi, yük tipi, besleme gerilimi ve opsiyonel filtreyle mi filtresiz mi ölçüldüğü.
