Przewodnik po harmonicznych transformatora i współczynniku K

Co oznaczają harmoniczne w systemie energetycznym?

Harmoniczne w systemie zasilania mogą być dość skomplikowane. Jednak przy bliższym zbadaniu, harmoniczne to po prostu odchylenia fali obserwowane w prądzie lub napięciu względem podstawowej częstotliwości.

In skrótkie, zniekształcenie. Te zniekształcenia charakteryzują się wyższymi częstotliwościami niż 50Hz/60Hz, mogą osiągnąć 2-gą, 3-cie, 4-te, 5-te lub wyższą rząd.

Jak te rzędy harmoniczne są tłumaczone?

Numer rzędu służy jako mnożnik. Aby uzyskać częstotliwość harmoniczną, pomnóż numer rzędu przez podstawową częstotliwość.

Na przykład, jeśli Twój transformator jest zaprojektowany do pracy przy 60Hz, 2-gie harmoniczne podwaja wartość podstawowej częstotliwości i powinno pojawić się przy 120Hz. Podobnie, 3-cie harmoniczne potrajają przy 180Hz, 4-te harmoniczne poczwórzają się przy 240Hz, i tak dalej.

Możesz być zainteresowany: Kompaktowy blok MV, premierowy wybór dla systemów energii słonecznej i magazynowania energii na dużą skalę

Skąd pochodzą harmoniczne?

Harmoniczne pochodzą z określonych typów obciążeń, które mogą być albo obciążeniami nieliniowymi, albo innymi obciążeniami, które mogą powodować nadmierne wzbudzenie.

Te obciążenia mogą pochodzić z nowoczesnych urządzeń, takich jak ładowarki EV, komputery, telewizory, drukarki i oświetlenie. Harmoniczne mogą również pochodzić z dużych urządzeń, takich jak pompy, chłodnice, maszyny rotacyjne i piece łukowe.

Typowo są to obciążenia o zmiennej impedancji, które pobierają prąd w sposób nieregularny. Tworzy to zniekształcenia prądu, które następnie prowadzą do zniekształcenia napięcia.

Jak harmoniczne wpływają na system energetyczny?

Ogólnie harmoniczne są uważane za zanieczyszczenie w systemie zasilania i podobnie jak wszelkie inne zanieczyszczenia mogą mieć kilka negatywnych skutków dla jakości energii i poważnie uszkodzić krytyczne urządzenia, takie jak transformatory.

Problemy z jakością energii

Harmonia może prowadzić do słabej mocy wyjściowej i zwiększonego zużycia energii co skutkuje wyższymi kosztami energii elektrycznej.

Zniekształcenia w napięciu lub prądzie mogą także wysyłać błędne sygnały do bezpieczników i kondensatorów, co powoduje ich częstsze wyłączanie niż to konieczne, co prowadzi do przestojów i zmniejszenia ogólnej wydajności.

Nagły wzrost prądu lub napięcia może również spowodować przeciążenie, ponieważ obciążenie może przekroczyć to, do czego system jest zaprojektowany.

Wpływ na transformatory

Harmoniczne z obciążeń nieliniowych i nadmiernego wzbudzenia powodują, że transformator pracuje więcej, niż jest to wymagane lub jego nominalna wydajność.

Kiedy to się dzieje, temperatura transformatora może znacznie wzrosnąć i w końcu doprowadzić do przegrzania. To tutaj pojawiają się większość problemów.

Zbyt wysoka temperatura może uszkodzić części transformatora, szczególnie jego izolację. Z biegiem czasu powoli degraduje system chłodzenia, co może prowadzić do usterek i skrócenia żywotności.

Nie tylko to, ale także wpływa to na kluczowe części transformatora, rdzeń i jego uzwojenia, co prowadzi do zwiększonych strat żelaza i miedzi.

HJak radzić sobie z obecnością harmonicznych w systemie energetycznym?

Harmoniki mogą być dość katastrofalne, ale dobra wiadomość jest taka, że są one w dużym stopniu zarządzalne. W zależności od rodzaju aplikacji lub konfiguracji systemu energetycznego, przy dobrym inżynieringu harmoniczne są niemal, jeśli nie zawsze, przewidywalne.

Na przykład, centrum IT lub obiekt, który obsługuje falowniki, oświetlenie LED oraz wiele zasilaczy impulsowych, takich jak komputery, powinien zawierać środki łagodzące przeciwdziałające harmonicznym prądom, ponieważ te jednostki należą do obciążeń nieliniowych i pobierają prąd w chaotyczny sposób.

Więcej zasobów: Jak zarządzać prądem wzbudzającym transformator?

Istnieje kilka opcji skutecznego zarządzania skutkami harmonicznych w systemie energetycznym, takich jak użycie filtrów harmonicznych, de-rating transformatora i transformatorów zakwalifikowanych klasy K.

Jednak wybór transformatora zaprojektowanego do obsługi obciążeń generujących harmoniczne jest jedną z najbezpieczniejszych opcji.

Więcej zasobów: Przewodnik po transformatorach stacji ładowania EV (pojazdów elektrycznych)

Co masz na myśli mówiąc o deratingu transformatora?

De-rating to sytuacja, gdy transformator jest obciążany w tempie niższym niż jego nominalna wydajność. Podobnie jak nadmierne wymiarowanie transformatora, robi się to, aby chronić transformator przed potencjalnymi uszkodzeniami spowodowanymi przez obciążenie i inne warunki środowiskowe.

De-rating nie jest stosowane tylko w celu przewidywania skutków obciążeń harmonicznych, ale ta opcja jest także brana pod uwagę przy instalowaniu transformatorów na większych wysokościach i zawsze, gdy potrzebne jest nietypowe mocowanie.

Decydując się na de-rating transformatora, obliczamy współczynnik de-ratingu powinno być brane pod uwagę. Można to również wywnioskować, korzystając z wartości współczynnika K systemu lub THD (Całkowita Zniekształcenie Harmoniczne).

Ponadto, ograniczenie mocy transformatora nie zapewnia długoterminowej ochrony przed harmonicznymi, a transformatory oznaczone symbolem K są nadal bardziej opłacalnym rozwiązaniem.

Co sprawia, że transformatory z oceną K różnią się od standardowych transformatorów?

Transformatory oznaczone symbolem K są zbudowane z bardziej wytrzymałej izolacji, dużych kanałów wentylacyjnych i wzmocnionych przewodów neutralnych.

Rdzeń i uzwojenia wykonane są z wyższych specyfikacji i materiałów najwyższej klasy, co pozwala im wytrzymać dodatkowe ciepło i stres spowodowane obciążeniem, któremu towarzyszą bogate harmoniczne.

Izolacja elektrostatyczna między uzwojeniami jest również używana w celu dalszej ochrony materiałów uzwojenia przed ciepłem generowanym przez zwiększone prądy wirowe.

Aby uwzględnić wszystkie te ulepszenia w projekcie i konstrukcji, transformatory o współczynniku K są znacznie większe i droższe niż standardowe transformatory.

Jak znaleźć najbardziej odpowiedni transformator z oceną K?

Klasyfikacja współczynnika K określa zdolność termiczną transformatora w odniesieniu do harmonicznych produkowanych przez obciążenie.

Poinformuje to, jak dobrze transformator może utrzymać optymalną wydajność i wytrzymać wysokie poziomy harmonicznych bez przegrzewania się lub uszkodzenia.

Jest reprezentowany przez wartość numeryczną od 1 do 50, gdzie transformatory o współczynniku K 1 są standardowymi transformatorami, których zdolność termiczna może zaspokoić tylko obciążenia liniowe.

Podczas gdy transformatory o współczynniku K 50 mają najwyższą zdolność termiczną, która może poradzić sobie z ogromną ilością nadmiaru ciepła z harmonicznych wyższego rzędu. Ten typ jest kosztowny i używany tylko w wymagającym środowisku.

Czytanie więcej: Dlaczego systemy PV używają transformatorów podwyższających z podziałem na dwa?

Aby znaleźć najbardziej odpowiednią ocenę współczynnika K, należy określić procent urządzeń lub obciążenia, które generują harmoniczne, lub uwzględnić całkowite zniekształcenie harmoniczne.

Transformator z oceną K-1

• Chociaż jest reprezentowany z oceną K-1, tego rodzaju transformatory oznaczają transformator, który nie jest oceniany w skali K.
• Może utrzymać tylko średni wzrost temperatury z powodu prądów wirowych i nie jest w stanie obsługiwać obciążeń nieliniowych.
• Głównie stosowane do obciążeń liniowych, takich jak standardowe oświetlenie żarowe, kondensatory, grzejniki i silniki. W przypadku obecności urządzeń nieliniowych, nie powinno to przekraczać 15% obciążenia.

Transformator z oceną K-4

• To jest odpowiednie dla systemów zasilania o stosunkowo niskich do średnich poziomach harmonicznych. Może obsługiwać systemy z urządzeniami generującymi harmoniczne na poziomie około 35% lub poniżej.
• Jego zdolność do wytrzymywania wzrostu temperatury spowodowanego harmonicznymi jest czterokrotnie wyższa niż standardowego transformatora lub transformatora nierangowego. Transformator K klasy..
• Przykładowe zastosowanie obejmuje oświetlenie fluorescencyjne, napędy AC, PLC, kontrolery krzemowe oraz podgrzewacze indukcyjne.

Transformator z oceną K-13

• Najczęściej używany transformator dla systemów zasilania o średnich do wysokich poziomach harmonicznych. Może obsługiwać do 75% urządzeń generujących harmoniczne.
• Pod względem odporności na ciepło, ten transformator może obsługiwać 2 razy większą moc niż transformator oceniony na K-4.
• Jego główne zastosowania obejmują linie produkcyjne, telekomunikację, zasilanie bezprzerwowe, placówki edukacyjne i placówki medyczne.

Transformator z oceną K-20 i wyższe

• Ten typ ma wyższą zdolność cieplną przy obciążeniu nieliniowym. Ma zdolność do utrzymania obciążenia o wartości do 100%, składającego się z urządzeń generujących harmoniczne.
• Transformatory z tym wskaźnikiem K i wyższym są zazwyczaj stosowane w wyspecjalizowanych aplikacjach, takich jak obiekty przetwarzania danych, budynki administracyjne, farmy solarne, napędy o zmiennej prędkości i inne zastosowania komercyjne i przemysłowe.

Jakie są korzyści z używania transformatora z oceną K?

Główną korzyścią z używania transformatorów o wskaźniku K w porównaniu do standardowych transformatorów jest to, że są one produkowane z wyższą tolerancją na harmoniczne.

To zmniejsza prawdopodobieństwo przegrzania, co prowadzi do dodatkowych korzyści, takich jak mniej przestojów spowodowanych konserwacją i przerwami w dostawie energii.

Dowiedz się więcej: Przewodnik po konserwacji transformatorów

Transformatory o wskaźniku K są również bardziej solidne i niezawodne. Wszystkie te cechy pomagają poprawić wydajność systemu.

Jakie są wady korzystania z transformatora z oceną K?

Główną wadą transformatorów o wskaźniku K jest to, że nie są tanie. Cena zwykle rośnie wraz z wyższymi wskaźnikami K.

Należy również pamiętać, że transformatory o wskaźniku K nie eliminują harmonicznych w systemie energetycznym, a jedynie pełnią funkcję przeciwdziałającą.

Jak obliczyć współczynnik K?

Istnieją różne sposoby obliczania wskaźnika K. Może się to różnić w zależności od standardów i innych podstaw. Poniżej znajduje się wzór na wskaźnik K zgodnie ze standardami UL1561.

Gdzie,

h = rząd harmoniczny

Ih (pu) = RMS prąd zgodnie z harmonicznym prądem na jednostkę obciążenia RMS

Wartość wskaźnika K stanowi podstawę do produkcji transformatorów o wskaźniku K. Wartość wskaźnika K jest proporcjonalna do ilości ciepła generowanego z powodu harmonicznych.

Jak obliczyć całkowite zniekształcenie harmoniczne?

Całkowite zniekształcenie harmoniczne lub THD obliczenia mogą być automatyzowane za pomocą instrumentu nazwanego analizatorem widma THD lub analizatorem jakości energii. Ponadto, może być także obliczane teoretycznie przy użyciu poniższego wzoru.

Gdzie,

I1 = podstawa

I2 = prąd harmoniczny 2-go rzędu

I3 = prąd harmoniczny 3-go rzędu

I4 = prąd harmoniczny 4-go rzędu

I5 = 5. harmoniczny prąd

Obliczanie i monitorowanie THD to jeden ze sposobów na uzyskanie rzeczywistego przeglądu zniekształceń w systemie. Są to zestawy kluczowych informacji potrzebnych do badania i rozwiązywania problemów związanych z harmonicznymi.

Daelim Transformator Podejście do harmonicznych

Szybka modernizacja przyniosła niezaprzeczalny wzrost w obszarze technologii i przemysłu elektronicznego. Rośnie zapotrzebowanie na komputery i inne urządzenia elektroniczne, co podkreśla znaczenie przyjęcia harmonicznych, a nie traktowania ich jako przeciwności.

Jako producent transformatorów nadszedł czas, abyśmy zaczęli postrzegać harmoniczne jako niezbędny czynnik, do którego wszyscy musimy się dostosować.

Daelim Transformator jest wysoce kompetentnym producentem transformatorów, który może wytwarzać dostosowane projekty transformatorów, które mają na celu rozwiązanie problemów z energią, takich jak harmoniczne.

Tutaj w Daelim Transformator, stawiamy czoła harmonicznym w sposób bezpośredni dzięki naszej szerokiej personalizacji transformatorów, która obejmuje uwzględnienie współczynnika K i inne modyfikacje.

Oprócz tego, Daelim również szczyci się dostarczaniem różnych rozwiązań dla efektywnego zarządzania energią i dystrybucji. Obsługujemy różnorodne sektory zaawansowanej technologii, takie jak centra danych, farmy słoneczne i przemysł.

Projekty Daelim Transformer

Jeśli szukasz producenta transformatorów, który mógłby pomóc ci w kwestii harmonicznych, Skontaktuj się z nami teraz. Przyjdź i odkryj różne opcje transformatorów oraz cudowne możliwości z Daelim Transformator