Що таке гармонічне спотворення і чому воно важливе?

Чому гармоніки важливі

Гармонічне спотворення також відоме як гармоніки. Гармоніки — це спотворення в мережі живлення, які можуть призвести до поганої якості живлення, ненадійності мережі живлення та, зрештою, пошкодження обладнання.

Дізнайтеся більше про гармоніки

Для інженерів і планувальників

Завчасне планування та приглушення гармонік допоможе

Запобігати простоям через перегрівання двигуна й трансформатора, а також
Зменшити потужність трансформаторів і резервних генераторів
Зменшити кількість незапланованих збоїв системи

Готові максимізувати час безперебійної роботи?

Для консультантів

Правильне визначення приглушення гармонік допомагає реалізовувати проєкти з більшою економічною ефективністю як на етапі інвестиційних, так і на етапі експлуатаційних витрат:

Знижайте загальні експлуатаційні витрати
Дотримуйтеся екологічних цілей
Оптимізуйте виробничі потужності

Досягайте поставлених цілей

Для керівництва

Усуньте ризик неефективності електрообладнання через неконтрольоване гармонічне спотворення:

Контролюйте витрати на енергію та капітальні витрати
Дотримуйтеся нормативних вимог у більш економічний спосіб
Подовжуйте час безперебійної роботи й підвищуйте прибуток

Тримайте під контролем приховані ризики

Відповіді на запитання щодо гармонік

Чи знаєте ви щось про гармоніки?

Щоб дізнатися більше про гармонічні спотворення та про те, як їх пом'якшити, перегляньте розділи з найпоширенішими запитаннями нижче й прочитайте наш блог.

Переглянути блог

Що таке гармонічне спотворення?

Гармоніки не можна побачити, але їхній вплив відчутний. Гармонічні спотворення — це повторювані й безперервні деформації форм хвиль чистої напруги або струму.

За допомогою аналізу Фур'є, методики, розробленої французьким математиком, ми можемо візуалізувати величину гармонік, присутніх у системі.

Фур'є продемонстрував, що будь-яка спотворена хвиля — це лише набір окремих синусоїдальних хвиль різних частот і амплітуд, що складаються разом. Спотворена форма хвилі складається із синусоїдальної фундаментальної кривої та гармонік.

Саме ці окремі синусоїдальні хвилі вищого порядку називаються гармоніками. Зазвичай спотворення потужності в діапазоні частот нижче 2 кГц називають «гармонічними спотвореннями».

Дізнатися більше

Звідки беруться гармоніки?

Гармонічне спотворення кривої виникає через нелінійні навантаження, підключені до джерела живлення. Усі навантаження, які споживають несинусоідальний струм, називаються нелінійними навантаженнями. Фактори, які найбільше сприяють гармонікам:

Імпульсне джерело живлення
Флуоресцентне й світлодіодне освітлювальне обладнання
Джерело безперебійного живлення (ББП)
Перетворювачі частоти, також відомі як приводи змінної швидкості (VSD), приводи змінної частоти (VFD), приводи ЗС або просто приводи

Приглушення гармонік

Щоб зменшити пошкодження обладнання, норми обмежують гармоніки до низьких рівнів у мережах електропостачання. Приглушення гармонік не завжди є необхідним, але за потреби пристрої для приглушення гармонік можуть зменшити гармоніки для дотримання цих норм. Існує чимало способів успішного приглушення гармонік, зокрема використання фільтрів гармонік, приводів з активним випрямлячем (AFE) тощо.

Зверніться за консультацією до одного з наших фахівців із застосування.

Історії успіху

Як нова водонасосна станція підтримує безперебійне постачання в Берні

ШВЕЙЦАРІЯ Насосна станція Wehrliau в Берні щогодини постачає до 1200 кубічних метрів питної води. Приводи iC7 відіграють ключову роль у забезпеченні надійного постачання.

Реалізований проєкт

Як Beat the Storm забезпечує більше задоволення з меншими викидами CO2?

ДАНІЯ: Завдяки інтелектуальному приводу VLT® HVAC, парк Universe Science заощаджує на електроенергії та водночас скорочує викиди від свого атракціону в аеродинамічній трубі «Beat the Storm».

Реалізований проєкт

Керування компресорами Danfoss забезпечує оптимальний комфорт для пацієнтів і персоналу лікарні

У системі кондиціонування повітря Університетського медичного центру (UMC) у Любляні приводи Danfoss із вбудованими фільтрами забезпечують низьке гармонічне спотворення з максимальним THDi на рівні 5 %.

Реалізований проєкт

Як Sincrondraiv SRL підвищив ефективність промивних насосів на 40 %?

РУМУНІЯ Цифрові системи зрошення допомагають фермерам досягати кращих врожаїв. Насосні станції тепер використовують на 30–40 % менше енергії, а також ефективніше використовують воду.

Реалізований проєкт

Точне керування траншейною машиною ROV CT Offshore

VLT® AutomationDrive FC 302 і VLT® Soft Starter MCD 500 забезпечують швидке й точне керування насосами морської води високого й низького тиску на дистанційно керованій траншейній машині, яка прокладає кабелі під водою.

Реалізований проєкт

Надійність, яка гарантує сталість аквакультури в Nordlaks

НОРВЕГІЯ Привод VLT® AQUA Drive FC 202 забезпечує надійний час безперебійної роботи із суворим дотриманням вимог щодо гармонік у Nordlaks Smolt AS.

Реалізований проєкт

Установка з опреснення води Jersey Water підвищує ефективність на 38 %

ВЕЛИКА БРИТАНІЯ Компанія Jersey Water вибрала привод VLT® AQUA Drive від компанії Danfoss, коли їй знадобилася капітальна модернізація заводу з опреснення води La Rosière.

Реалізований проєкт

Дізнайтеся більше про приглушення гармонік

Приглушення гармонік — зменшення ризиків й оптимізація експлуатаційних витрат

Приглушення гармонік зменшує небажані частоти в електричних системах, запобігаючи пошкодженню обладнання й поліпшуючи якість та ефективність живлення.

Чи коштують вам гармонічні спотворення грошей та простоїв?

Гармонічні спотворення можуть призвести до збоїв і пошкоджень електричних систем. Зменшіть ризики й мінімізуйте час простою за допомогою фільтрів і приводів із низькими гармоніками, LHD і ULH, від Danfoss.

Зв’яжіться з нами

Маєте запитання? Ми можемо допомогти.

Why does harmonic distortion matter?

Чи знаєте ви, що оператори мережі щодня наполегливо працюють над тим, щоб забезпечити нам високоякісну енергію в електричній мережі? Це постійне завдання, яке полягає в тому, щоб забезпечити живлення наших будинків і фабрик чистим змінним струмом без гармонічних спотворень.

Під час отримання живлення з мережі живлення мережі може бути спотворене підключеними до нього навантаженнями. Це спотворення потужності включає в себе гармонічні складові.

На заводах і в інших галузях гармоніки й інші спотворення потужності спричиняють проблеми, які коштують грошей, зокрема:

Пошкодження критично важливого обладнання, наприклад, унаслідок перегріву, що може скоротити термін служби обладнання й призвести до його несправності або виходу з ладу
Збільшення рахунків за електроенергію через низьку ефективність і витрати на додаткове спотворення, що призводить до зниження прибутковості
Складнощі з досягненням цілей щодо продуктивності й клімату
Ненадійне електроживлення через погану якість електроенергії в мережі загалом

Подивіться відео, щоб дізнатися, як приглушити гармоніки, щоб зменшити витрати й ризики.

Наслідки гармонічного спотворення

Несправність: Як гармонічне спотворення спричиняє пошкодження критично важливого обладнання?

Гармонічні спотворення в електричних системах пошкоджують обладнання, спричиняючи перегрівання, стрибки напруги та втрати енергії, які навантажують компоненти й скорочують їхній термін служби. Наслідки більшого гармонічного спотворення є далекосяжними, оскільки вони впливають на кожен елемент електричного обладнання, підключеного до однієї й тієї ж системи.

Надмірне гармонічне спотворення може призвести до перегрівання кабелів і двигунів. Це стосується двигунів, комутаційних пристроїв, запобіжників, кабелів і чутливого вимірювального обладнання. Спотворення гармонічним вмістом можуть навіть заважати критично важливим телеметричним і комунікаційним пристроям, як-от системи Wi-Fi.

Це може призвести до передчасного виходу з ладу обладнання, наприклад, перегоряння запобіжників, спрацьовування автоматичних вимикачів або перегріву двигунів, що потенційно може вплинути на всю промислову установку, якщо не впровадити коригувальні заходи, як-от фільтри гармонік або покращення якості живлення.

На зображенні показано вплив генераторів гармонічних спотворень на перегрівання електродвигунів.

Надмірне гармонічне спотворення може призвести до перегрівання кабелів.

Ефективність Як гармонічне спотворення призводить до збільшення рахунків за електроенергію?

Гармонічні спотворення збільшують рахунки за електроенергію, збільшуючи втрати системи й знижуючи загальну ефективність системи.

Ця втрачена енергія становить велику проблему, пов'язану з експлуатаційними витратами для промислових користувачів.

Щоб зменшити загальний рахунок, отримуючи при цьому таку саму кількість корисної потужності, потрібно зменшити гармонічне спотворення.

Рахунки за електроенергію складаються з активної та реактивної потужності. Використовується лише активна потужність, але платимо ми за обидва компоненти. Додаткові витрати можуть вплинути на прибутковість.

Продуктивність: Як гармонічні спотворення впливають на нашу продуктивність і кліматичні зусилля?

Спотворення потужності, зокрема гармоніки, завдають більше шкоди, ніж просто неприємності. Вони можуть зупинити робочі процеси, спричинивши простої та переривання роботи ваших виробничих ліній. Вони також впливають на капітальні витрати під час придбання обладнання та палива для експлуатації вашого заводу, що має суттєвий вплив на цільові експлуатаційні витрати.

Гармонічні спотворення та спотворення загалом також впливають на цільові показники викидів парникових газів (ПГ) всіх категорій (викиди категорій 1, 2 і 3). Спотворення джерела живлення призводить до таких небажаних наслідків:

Обладнання завеликих розмірів і потужності, щоб уникнути пошкоджень
Обладнання працює неефективно
Спотворення перешкоджає реалізації ініціатив з енергоефективності

Гармонічні спотворення, зокрема гармоніки вищої частоти й гармоніки нижчого порядку, можна зменшити. Вживши заходів для утримання спотворення напруги на низькому рівні, можна:

Збільшити навантажувальну здатність трансформатора. Це означає, що ви можете зменшити розміри необхідних трансформаторів і генераторів
Подовжити термін служби
Підвищити ефективність обладнання для зменшення втрат
Зменшити ризик збоїв електроживлення й зупинок виробництва

Якість живлення: Як гармонічні спотворення спричиняють загальну ненадійність у мережах?

Гармоніки спричиняють ненадійність у мережах через спотворення форм електричних хвиль, що може негативно вплинути на роботу чутливого обладнання й систем. Що більше нелінійних електричних пристроїв додається до системи, то більш вразливою вона стає до цих спотворень.

Тому важливо враховувати гармоніки та способи їхнього приглушення, щоб побудувати стійку систему, яка не вийде з ладу.

Відповіді на запитання щодо гармонік

Як приводи ЗС впливають на гармоніки?

Приводи ЗС приносять безліч переваг вашій системі, особливо завдяки зменшенню споживання енергії. Водночас вони генерують більше гармонік, а також можуть приглушити ці гармоніки. Причина використання приводів ЗС полягає в тому, що їхні переваги значно переважають недоліки, пов'язані з утворенням гармонік. Дізнайтеся про переваги в цьому відео.

Приводи ЗС Найкращий спосіб скоротити споживання енергії

Приводи ЗС, також відомі як приводи змінної швидкості (VSD) або приводи змінної частоти (VFD), пропонують найкращий спосіб декарбонізації вашої діяльності та досягнення цілей вуглецевої нейтральності. Ці приводи регулюють електродвигуни, щоб значно зменшити споживання енергії. Вони також забезпечують контроль, відтворюваність і стійкість промислових процесів.

Приводи є невід'ємною частиною сучасного промислового ландшафту, що приносить надзвичайні переваги:

Рівні якості технологічного процесу залежать від регулювання приводами
Адаптивна пропускна здатність технологічної лінії досягається лише за допомогою приводів
Потреби в постачанні води або вентиляції систем опалення, вентиляції та кондиціонування повітря, які постійно змінюються, можна контролювати лише за допомогою приводів
Сучасні промислові й комерційні об'єкти можуть ефективно працювати лише за умови належного керування електродвигунами, що вимагає використання привода

Нові проєкти й модернізація наявних систем

Нові установки можуть зменшити споживання енергії, оснастивши кожну сферу застосування приводом ЗС. Модернізація наявних систем прямого підключення до мережі (DOL) або установок із фіксованою швидкістю до приводів є найкращим способом досягнення цілей скорочення викидів парникових газів (GHG) 1]. Перехід на високоефективні двигуни допомагає ще більше.

1] Глобальний звіт OMDIA COP26: Якщо б усі вентилятори й насоси в усьому світі були обладнані приводами змінного струму, заощадження дорівнювало б загальній потужності вироблення електроенергії в ЄС. Завдяки використанню приводів викиди парникових газів можна скоротити на 40 % до 2040 року.

Існує чимало способів зменшення загального гармонічного спотворення. Компанія Danfoss допомагає вам знайти найкращі

Можна заощадити багато грошей, а також отримати чимало інших переваг, завдяки належному приглушенню гармонік. Однак немає єдиного рішення на всі випадки. Потрібно підбирати найкращий метод для кожної окремої ситуації монтажу. У деяких випадках можна досягти відповідності без жодних заходів щодо приглушення гармонік, тому не купуйте те, що вам не потрібно!

Подумайте про співпрацю з виробником, який розуміє проблеми й може запропонувати вам найкращі поради щодо вашої конкретної системи й обставин. Компанія Danfoss пропонує найширший асортимент рішень для зменшення гармонічних спотворень у діапазоні високої або низької потужності, сумісних із будь-якою технологією двигунів, що підходить для будь-якої ситуації. Ми допоможемо вам знайти найбільш ефективне й економічне рішення.

Сучасні приводи (і фільтри) від Danfoss можуть приглушувати гармоніки й керувати складнішими проблемами, як-от надгармоніки й синфазний режим. Немає єдиного рішення на всі випадки. Маєте запитання? Ми можемо допомогти.

Повний асортимент рішень для приглушення гармонік:

Вбудовані дроселі в приводі ЗС, інтегровані в автономний привод або привода у шафовому виконанні
Пасивні рішення, зокрема 12- і 18-пульсні приводи, пасивні фільтри й приводи з низькими гармоніками
Активні рішення, зокрема активні фільтри й приводи з наднизькими гармоніками

Для планувальників: Щоб знайти оптимальне рішення для зменшення гармонік, спробуйте наш цифровий інструментMyDrive® Harmonics.