Câu 10: Harmonic trong biến tần và khắc phục
Khái niệm Harmonics, các bậc sóng hài
Sóng hài - Harmonics: dòng điện cao tần đi trong dây dẫn. Harmonics: tần số từ 150 Hz tới 1KHz
Dòng điện dạng không sin khi phân tích chuỗi Fourier cho các tần số là bội số của tần số cơ bản 50 Hz như 3x, 5x, 7x, .. (2n+1)X
Biến tần sinh ra sóng hài bậc cao, nhiễu dạng truyền dẫn, và nhiễu phát xạ vào không gian
Định nghĩa THD
Đơn vị của sóng hài là THD (total harmonics distortion)
Tổng độ méo dạng, hay THD là đại lượng thể hiện mức độ biến dạng của dòng điện hay điện áp, được tính bằng công thức sau:
2h h h 2 1 I THD I
Dòng điện qua bộ chỉnh lưu là dòng không sin do chỉ dẫn các góc 60 độ đối với từng pha
Nguyên nhân là do tác dụng của bộ chỉnh lưu và bộ nghịch lưu với phương pháp điều biến độ rộng xung điệu áp DC thành AC với dv/dt lớn (PWM).
Ảnh hưởng của Harmonics đến lưới điện, lan truyền trên lưới điện
Dòng điện hài đi ngược lại nguồn, gây ảnh hưởng đến lưới điện và các hộ tiêu thụ xung quanh
Harmonics làm tăng dòng điện (tới 50%), gây quá tải cho nguồn, cáp, máy biến áp.
Tăng tổn hao từ trễ và dòng Fucô trong mạch từ của máy điện do tổn hao tỷ lệ với bình phương tần sô
Tăng khả năng gây ra cộng hưởng trong mạch có nối tụ điện. Gây nhiễu cho các thiết bị điện khác trong mạng
Tác hại sóng hài đến thiết bị máy điện: Sóng hài tác dụng rất xấu đến những thiết bị, máy móc được sử dụng trong nhà máy như:
Giảm tuổi thọ động cơ.
Quá tải CB, quá nhiệt và gây cháy nổ máy biến áp (trong khi lượng điện sử dụng vẫn nhỏ hơn định mức).
Máy cắt, Aptomat, cầu chì có thể bị tác động mà không rõ nguyên nhân. Giảm tuổi thọ tụ bù, thậm chí gây nổ tụ bù bất thường.
Gây nhiễu ảnh hưởng đến các thiết bị viễn thông, hệ thống tự động hóa như PLC, Relay,…
Các thiết bị đo hoạt động không chính xác. Lãng phí năng lượng…
Các phương pháp giảm sóng hài:
Bộ lọc LC Lọc tích cực
Sử dụng line chork: nguyên lý, đấu nối
Cuộn kháng AC là cuộn dây được quấn quanh lõi thép.
Cuộn kháng AC giúp giảm méo sóng hài, tức là nhiễu trên dòng xoay chiều đầu vào. Ngoài ra, Cuộn kháng AC sẽ giảm biên độ đỉnh của cái gai nhọn đầu vào, giảm sóng hài sẽ giúp DC Bus ổn định và tăng tuổi thọ của tụ.
Cuộn kháng AC có thể hoạt động như một bộ lọc để bảo vệ mạch chỉnh lưu đầu vào khỏi nhiễu và xung nhọn gây ra do bật và tắt các tải điện cảm khác.
Có vài nhược điểm khi sử dụng bộ điện kháng, như chi phí tăng thêm, cần nhiều không gian pa-nen hơn và đôi khi là giảm hiệu suất.
Trong các trường hợp hiếm gặp, bộ điện kháng dòng có thể được sử dụng ở phía đầu ra của Biến tần để bù cho động cơ có điện cảm thấp, nhưng điều này thường không cần thiết do hiệu suất hoạt động tốt của công nghệ IGBT.
Sử dụng DC chork: nguyên lý, đấu nối
Cuộn kháng DC khi được gắn vào biến tần trước tụ điện thì phần đầu vào của biến tần như mạch mạch chỉnh lưu có bộ lọc là tụ điện và cuộn dây.
định, năng lượng dự trữ lớn chống phần sụt áp nguồn đầu vào của biến tần nuôi nguồn cho IGBT khi hoạt động full tải.
Ngoài ra, cuộn kháng một chiều sẽ giảm nhiễu quay về nguồn do biến tần gây ra.
Cuộn kháng DC thường được lắp đặt giữa bộ chỉnh lưu và tụ điện trên các bộ Biến tần 7,5 kW trở lên. Cuộn kháng DC có thể nhỏ và rẻ hơn Cuộn kháng AC. Sử dụng bộ lọc LC: nguyên lý, đấu nối
Bộ lọc LC cho phép đưa mức THDI từ 16% tới 10%, và có thể tới 5% khi dùng kết hợp với cuộn kháng
CÂU HỎI:
Sóng hài (Harmonics) do thiết bị nào trong biến tần gây ra? Sóng hài lan truyền theo đường nào?
Nguyên nhân là do tác dụng của bộ chỉnh lưu và bộ nghịch lưu với phương pháp điều biến độ rộng xung điệu áp DC thành AC với dv/dt lớn (PWM).
Truyền qua dây dẫn và bức xạ điện từ trong không gian
Tại sao sóng hài gây tổn hao nhiều trên máy điện như máy biến áp, động cơ điện. Tăng tổn hao từ trễ và dòng Fucô trong mạch từ của máy điện do tổn hao tỷ lệ với bình phương tần số.
Sóng hài làm tổn hao trên cuộn dây và lỗi thép trên cuộn dây của động cơ và máy biến áp, làm méo dạng moment xoắn, giảm hiệu suất máy gây tiếng ồn.
Các sóng hài bậc cao có thể gây sinh ra moment làm xoắn trục động cơ. Khi nào thì harmonic gây ra cộng hưởng? Tác hại gây ra ở đâu?
Khi trong mạch có nối tụ.
Tại sao AC choke/ DC choke lại hạn chế được sóng hài
Cuộn kháng làm dòng điện gần hình sin hơn và làm giảm sóng hài bậc cao. Khi nào thì không cần lắp đặt thiết bị chống sóng hài trên biến tần?
Câu 11: EMC trong biến tần và khắc phục. 11.1. Định nghĩa EMC, nguyên lý phát sinh
Nhiễu điện từ Electro-magnetic Compatibility EMC: từ trường tần số cao do dòng điện đi trong dây dẫn phát ra không gian xung quanh.
Nhiễu cao tần EMC: từ 10 KHz tới 1 GHz.