Velika skupina PTFE grijača, od kojih svaki kontrolira fazni{0}}SCR aktiviran kutom, ponaša se poput zbora generatora električne buke. Harmonici koje ubrizgavaju natrag u elektroenergetsku mrežu elektrane mogu uzrokovati misteriozno pregrijavanje transformatora, neugodno okidanje osjetljivih pogona, pa čak i kazne od strane komunalnog poduzeća. Ukroćenje ovog harmonijskog izobličenja bitan je dio električnog dizajna. Razumijevanje kako ublažitiukupno harmonijsko izobličenje SCR PTFE banka grijačaproizvodnja sustava ključna je za održavanje stabilne, učinkovite i usklađene industrijske energetske infrastrukture.
Razumijevanje generiranja harmonika u SCR-kontroliranim PTFE grijačima
Silicijem-kontrolirani ispravljači (SCR) reguliraju snagu PTFE grijaćih grupa rezanjem AC valnog oblika. Kada radi u faznom-kutnom načinu rada, SCR se uključuje u određenoj točki unutar svakog polu-ciklusa, stvarajući nagli skok napona. Ovo naglo prebacivanje stvara harmoničke struje-višestruko veće od osnovne frekvencije (50 Hz ili 60 Hz). 5. i 7. harmonik su posebno problematični jer dodaju neutralni vodič i uzrokuju dodatno zagrijavanje vrtložnih struja u transformatorima.
Kontrola-faznog kuta često se bira zbog glatke, kontinuirane prilagodbe snage. Međutim, proizvodi značajno više harmonika nego zero-cross (rafalna paljba) kontroleri. Zero-cross paljenje uključuje SCR samo kada valni oblik napona prirodno prijeđe nulu, dajući gotovo sinusoidnu struju. Za velike PTFE grijače, kontrola rafalne paljbe je sama po sebi čišća i često se preferira. Unatoč tome, kada je paljenje pod faznim-kutom neizbježno zbog ograničenja procesa, ublažavanje harmonika postaje obavezno.
Strategije ublažavanja za SCR-generirane harmonike
Postoje tri uspostavljena, višeslojna rješenja za sprječavanje utjecaja izobličenja napona na drugu opremu postrojenja: pasivni mrežni reaktori, transformatori s faznim-pomakom i aktivni harmonijski filtri.
Pasivni linijski reaktori: jednostavno i isplativo-
Pasivni linijski reaktor je jednostavno induktor postavljen u seriju sa svakim SCR regulatorom. Impedancija reaktora raste s frekvencijom, pa blokira-harmonijske struje visoke frekvencije da teče natrag u opskrbu. U postrojenju s više VFD-ova i osjetljivom elektronikom, nekoliko reaktora na liniji može dramatično očistiti harmonijski profil PTFE grijača. Oni su pasivni, ne zahtijevaju vanjsko upravljanje i vrlo su pouzdani. Za blage do umjerene harmonijske razine, ovo je najisplativija-metoda ublažavanja.
Transformatori s-faznim pomakom: Dizajnirano poništavanje harmonija
Za veće grupe PTFE grijača, jedan masivni set grijača može se podijeliti u nekoliko grupa. Svaka grupa se napaja iz namjenskog sekundara transformatora s različitim faznim pomakom (npr. +15 stupnjeva, -15 stupnjeva ili +22.5 stupnjeva, -22,5 stupnjeva). Harmonijske struje koje generira svaka grupa pomaknute su u vremenu. Kada se rekombiniraju na primaru transformatora s više namota ili na mjestu zajedničkog spajanja, dominantni harmonici (osobito 5. i 7.) djelomično se međusobno poništavaju. Ova tehnika učinkovito smanjujeukupno harmonijsko izobličenje SCR PTFE banka grijačasustavi doprinose, bez dodavanja značajnih gubitaka.
Aktivni harmonijski filtri: elektronička neutralizacija
U najzahtjevnijim instalacijama-gdje druga osjetljiva oprema mora biti zaštićena ili gdje se striktno provodi usklađenost s komunalnim uslugama-postavljeni su aktivni harmonijski filtri. Ovi uređaji kontinuirano prate harmonijski sadržaj trenutnog valnog oblika i elektronički ubrizgavaju jednake-ali-suprotne struje kako bi neutralizirali izobličenje. Aktivni filtri prilagođavaju se promjenjivim uvjetima opterećenja, što ih čini idealnim za PTFE grijače koji se ciklički uključuju i isključuju ili mijenjaju zadane vrijednosti snage. Oni su najskuplje rješenje, ali nude najviše performanse, sposobni smanjiti ukupna harmonijska izobličenja na ispod 5%.
Sukladnost s IEEE 519 i zahtjevima za komunalne usluge
IEEE 519 postavlja preporučena ograničenja za harmonijski napon i struju na mjestu zajedničkog spajanja. Mnoga komunalna poduzeća sada provode ta ograničenja ugovorom, namećući kazne za nepridržavanje-usklađenosti. Projektiranje PTFE grijača s odgovarajućim ublažavanjem harmonika nije samo inženjerska finost-to je čin dobrog električnog građanstva prema drugoj opremi u zgradi i prema komunalnoj mreži. Loše ublažena grupa grijača može povećati izobličenje napona sabirnice dovoljno da ometa programabilne logičke kontrolere, računala i mjerne sustave.
Razmatranje troškova: Metoda ublažavanja naspram metode kontrole
Trošak ublažavanja harmonika treba odvagnuti u odnosu na trošak same metode kontrole grijača. Regulatori nul-unakrstnog (rafalne paljbe) SCR općenito su skuplji od regulatora faznog{2}}kuta, ali generiraju puno manje harmonika. U mnogim slučajevima, dodatno plaćanje za kontrole rafalne paljbe u potpunosti eliminira potrebu za vanjskim filtriranjem. Suprotno tome, ako je kontrola faznog-kuta već instalirana ili je propisana zahtjevima procesa, dodavanje linijskih prigušnica ili transformatora može biti ekonomičniji put.
Zaključak: Višeslojna rješenja za pouzdano napajanje postrojenja
Rješavanje problema harmonijskog izobličenja nije samo pitanje usklađenosti, već je nužan korak kako bi se osigurala pouzdanost cijele električne infrastrukture postrojenja. Mogućnosti ublažavanja za veliku skupinu PTFE grijača kreću se od jednostavnih pasivnih mrežnih reaktora do transformatora s-faznim pomakom i aktivnih harmoničkih filtara. Svaki nudi dobro-utvrđen, slojevit put do postizanja čiste snage. Čista energija, zauzvrat, temelj je stabilnog i učinkovitog procesa grijanja-gdje se transformatori ohlađuju, prekidači ostaju neisključeni i izbjegavaju se kazne za komunalije.
