Deutsch
English
français
español
العربية
中文
Variable Frequency Drives (VFDs) werden häufig zur Steuerung der Motorgeschwindigkeit und zur Optimierung des Energieverbrauchs in Industriesystemen verwendet.
Frequenzumrichter arbeiten jedoch als nichtlineare Lasten. Dies bedeutet, dass sie Ströme ziehen, die nicht glatt sind, selbst wenn die Versorgungsspannung eine perfekte Sinuswelle ist.
Dies geschieht, weil VFDs Wechselstrom in Gleichstrom umwandeln. Anschließend wandeln sie es wieder in ein modifiziertes Wechselstromsignal um. Dieser Prozess hilft bei der Steuerung der Motorgeschwindigkeit.
Trotz technologischer Fortschritte wie Multipulswandler (12-, 18- oder 24-Puls-Systeme), aktive Front-End-Wandler, passive Oberschwingungsfilter oder Netzdrosseln können immer noch Oberschwingungsströme durch das System fließen und verursachen Spannungsverzerrung. Diese Oberschwingungsströme sind problematisch, da sie die Gesamtqualität der Stromversorgung anderer Geräte beeinträchtigen und möglicherweise zu Betriebsstörungen führen.
Überhitzung von Transformatoren und Motorenkann aufgrund zusätzlicher Ströme passieren. Diese Hitze kann die Isolierung beschädigen und die Lebensdauer elektrischer Teile verkürzen.
Fehlfunktion elektronischer Instrumente, Sensoren oder Messgeräte: Harmonische Verzerrungen können den genauen Betrieb empfindlicher Geräte beeinträchtigen.
Überlastung von Kondensatoren zur Leistungsfaktorkorrektur: Das Vorhandensein von Oberschwingungsströmen kann dazu führen, dass Kondensatoren außerhalb ihrer Nennkapazität arbeiten, was zu möglichen Ausfällen führen kann.
Ein vorzeitiger Ausfall von Leistungsschaltern kann auftreten, wenn zu viele Oberschwingungsströme vorhanden sind. Diese Ströme können dazu führen, dass Leistungsschalter auslösen oder schneller verschleißen. Dies liegt daran, dass die Leistungsschalter diese ungleichmäßigen Belastungen nicht bewältigen können.
Oberschwingungen stören den normalen Betrieb von Energieversorgungssystemen. Nichtlineare Lasten erzeugen sowohl Spannungs- als auch Stromoberschwingungen, die sich negativ auf Geräte wie Transformatoren, Kabel und Leistungsschalter auswirken. Diese Verzerrungen erhöhen die Wärmeverluste, wodurch Energiesysteme weniger effizient und anfälliger für Ausfälle werden. Die Auswirkungen können je nach Art der betroffenen Ausrüstung sofort oder verzögert eintreten.
Durch Oberschwingungen verursachte Spannungsverzerrungen können die Stromversorgung erheblich beeinträchtigen, insbesondere in Anlagen mit hoher Automatisierung. Selbst geringe Verzerrungen (bis zu 2 %) können den Betrieb kritischer Systeme stören. Spannungseinbrüche und Wellenformverzerrungen durch Oberschwingungsströme können empfindliche Geräte beschädigen. Dazu gehören Halbleitergeräte, Zeitmesssysteme und Controller.
Das Problem ist bei Systemen, die mit Notstromgeneratoren betrieben werden, sogar noch ausgeprägter. Diese Generatoren haben eine höhere Blindimpedanz zwischen 15 % und 20 %. Im Gegensatz dazu haben Netztransformatoren eine niedrigere Impedanz von 2 % bis 5 %. Dieser Unterschied kann zu einem Spannungsabfall und harmonischen Verzerrungseffekten führen.
Generatoren mit höherer interner Impedanz können Probleme mit Oberschwingungslasten haben. Dies kann ihre Fähigkeit beeinträchtigen, stabile Spannungsniveaus aufrechtzuerhalten.
Um diese Effekte abzumildern, können größere Generatoren mit reduzierter Impedanz dazu beitragen, harmonische Lasten effektiver zu bewältigen. Eine ordnungsgemäße harmonische Analyse ist wichtig. Dadurch wird sichergestellt, dass sowohl Versorgungs- als auch Generatorsysteme harmonische Verzerrungen bewältigen können. Auf diese Weise wird die Stromqualität nicht beeinträchtigt.
Oberschwingungsbedingte Probleme machen sich oft bemerkbar, wenn VFDs zum ersten Mal eingeschaltet werden. Auf den ersten Blick mögen die Probleme geringfügig erscheinen und unentdeckt bleiben. Wenn jedoch mehr VFDs, Motoren und Leistungsfaktorkorrektursysteme hinzugefügt werden, können diese Probleme eskalieren.
Mit der Zeit werden Symptome wie Überhitzung der Geräte, Fehlfunktionen und verzerrte Spannungswellenformen deutlicher. Dies zeigt die Notwendigkeit eines aktiven harmonischen Managements. Ohne entsprechendes Eingreifen können diese Probleme zu teuren Reparaturen, Ausfallzeiten und sogar Geräteausfällen führen.
Moderne Anlagen mit empfindlicher Elektronik: Standorte wie pharmazeutische Produktionsanlagen, Forschungslabore und chemische Verarbeitungsanlagen sind sehr anfällig für harmonische Verzerrungen. Diese Standorte sind auf präzise Kontrollsysteme angewiesen.
Dazu gehören Temperaturregler und elektronische Überwachungsgeräte. Selbst kleine Probleme mit der Stromqualität können zu Betriebsunterbrechungen führen. Eine saubere und stabile Stromversorgung ist entscheidend für die Gewährleistung der Genauigkeit von Prozessen und Messungen.
Einrichtungen mit gemischter Auslastung: Krankenhäuser, Flughäfen, Telekommunikationszentren und Banken weisen oft eine Mischung aus Auslastung auf. Dazu gehören Diagnosegeräte, HVAC-Systeme, Beleuchtung und Computer.
Wenn nichtlineare Lasten vorherrschen, führen sie zu harmonischen Verzerrungen in der Wechselstromversorgung, was sich auf die Leistung der angeschlossenen Geräte auswirkt. Diese Einrichtungen sind besonders gefährdet, wenn sie Notstromgeneratoren verwenden. Die höhere Impedanz dieser Systeme kann Oberschwingungsprobleme verschlimmern.
VFD-gesteuerte Systeme: VFDs ziehen von Natur aus nichtlineare Ströme, die harmonische Verzerrungen im gesamten System erzeugen. Diese Ströme können insbesondere an Motorklemmen in Kombination mit langen Zuleitungen zu Spannungsspitzen führen.
Spannungsspitzen können in einem 480-V-System 1.500 V überschreiten, was die Motorisolierung belastet und den Verschleiß beschleunigt. Um dies zu verhindern, fügen Ingenieure häufig Impedanzlastdrosseln hinzu. Diese liegen in der Regel bei 3 % oder 5 %. Sie installieren sie auf der Lastseite des VFD, wenn die Motorleitungen länger als 110 Fuß sind.
Generatorverbundene Systeme: Systeme, die von Standby-Generatoren betrieben werden, erfordern eine sorgfältige Planung, um die von VFDs erzeugten nichtlinearen Lasten zu bewältigen. Übergroße Lichtmaschinen, ähnlich denen, die in Sanftanlaufsystemen verwendet werden, können die Generatorleistung unter solchen Lasten verbessern.
Verwendung von Technologien wie 12-Puls-Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs) können die Funktionsweise von Frequenzumrichtern (VFDs) mit Generatoren verbessern. Auch Hharmonische Filter können dabei helfen. Dies geschieht durch die Reduzierung harmonischer Effekte.
Kritische Alarmsysteme: Alarmsysteme wie Feuer- und Einbruchmelder reagieren empfindlich auf Spannungsverzerrungen. Dies gilt insbesondere in schwachen Wechselstromsystemen. Diese Oberwellen wirken sich insbesondere auf Krankenhäuser und kritische Infrastruktureinrichtungen aus, die aus Sicherheitsgründen auf Alarme angewiesen sind. Der Umgang mit Oberschwingungen ist entscheidend für die Gewährleistung der Zuverlässigkeit dieser Systeme.
Um harmonische Probleme effektiv zu bewältigen, sollte frühzeitig eine harmonische Analyse durchgeführt werden. Sie können diese Bewertung in Zusammenarbeit mit dem Energieversorger oder durch einen unabhängigen Berater für Stromqualität durchführen. Es ist wichtig, die IEEE 519-Richtlinien für Oberschwingungsgrenzwerte in Ihrer Einrichtung zu befolgen. Dies trägt dazu bei, die Einhaltung sicherzustellen und Probleme zu vermeiden.
Sie können leistungsstärkere Qualitätsmessgeräte verwendenzur Überwachung harmonischer Pegel und zur Identifizierung von Verzerrungen in Stromwellenformen. Die Überwachung des Zustands von Sekundärtransformatoren, Notstromgeneratoren und empfindlicher Elektronik ist unerlässlich, um potenzielle Probleme zu erkennen, bevor sie eskalieren.
Um bestehende Oberwellenprobleme anzugehen, umfassen die Lösungen aktive Oberwellenfilter, Netzdrosseln und die Aufrüstung auf 12- oder 18-Puls-Frequenzumrichter. YT Electric entwickelt seine aktiven Filter so, dass sie Oberschwingungsströme unterdrücken. Dies trägt zur Verbesserung des Leistungsfaktors bei und steigert die Gesamtsystemeffizienz. Darüber hinaus können Impedanzlastdrosseln Spannungsspitzen reduzieren und Motoren vor Problemen mit langen Zuleitungskabeln schützen.
Für neue Installationen sollten Ingenieure Systeme entwerfen, die harmonische Verzerrungen berücksichtigen. Die Verwendung von 12-Puls- oder 18-Puls-Gleichrichtern ist eine zuverlässige Methode, um harmonische Verzerrungen erheblich zu reduzieren und so eine langfristige Betriebsstabilität sicherzustellen.
Die fortschrittlichen Lösungen von YT Electric bieten einen zuverlässigen Ansatz zur Beseitigung von Oberschwingungen, zur Verbesserung der Effizienz des Stromversorgungssystems und zum Schutz empfindlicher Geräte.
YT Electric ist der größte OEM-Hersteller von Niederspannungs-AHF und SVG mit mehr als 15 Jahren Erfahrung. Alle Produkte sind nach ISO9001-, CE- und CQC-Standards zertifiziert und werden durch Typprüfberichte unterstützt.
Für weitere Informationen darüber, wie unsere SVGs die Stromqualität verbessern können: kontaktieren Sie uns unter sales@ytelect.com.
Stichwörter: Oberschwingungsminderung, elektrisches System, Verteilungssystem, gemeinsamer Kopplungspunkt
Lastaufnahme, lineare Lasten, Netzspannung, Gesamtharmonische Verzerrungen THD, DC-Bus, homogene Mischung, flüssige Lösungen, Grundfrequenz
IPv6-Netzwerk unterstützt
