Harmooniline arvutamine toitesüsteemides - Teadmised

Kaasaegsetes elektrisüsteemides{0}}eritiandmekeskusedja tööstusrajatiste{0}}harmoonikuid ei saa enam ignoreerida. vahelUPS süsteemid, serverid, VFD-d ja kõikvõimalik jõuelektroonika, on koormus harva "puhas" nagu vanasti.

Ja ausalt, siin tulebki sisse harmooniliste arvutus. See aitab inseneridel aru saada, mis süsteemis tegelikult toimub, mitte ainult seda, mida nimesilt ütleb.

Võtke kohe ühendust

Täiuslikus maailmas oleks pinge ja vool kenad sujuvad siinuslained50 Hzvõi60 Hz. Lihtne.

Aga päris elu? Mitte nii puhas.

Mittelineaarsed koormused segavad seda lainekuju ja lisavad põhisignaalile lisasagedusi-peamiselt "müra". Need on harmoonilised ja need kuvatakse põhisageduse kordajatena:

3. harmooniline=150Hz

5. harmooniline=250Hz

7. harmooniline=350Hz

Eraldi võivad need tunduda väikesed, kuid koos võivad nad süsteemi tõesti moonutada.

Sest harmoonilised ei ole ainult teoreetiline probleem. Nad teevad tegelikult selliseid asju nagu:

Soojendage trafosid oodatust rohkem

Lükake neutraalsed voolud kõrgemale (mõnikord palju kõrgemale)

Suurendage kaablikadusid

Jama võimsusteguriga

Käivitage häirivad reisid

Ja vähendage aeglaselt, vaikselt seadmete eluiga

Andmekeskustes muutub see veelgi kriitilisemaks. Kõik töötab ööpäevaringselt ja pole "seisakuakent", kus asjad saaksid lihtsalt maha jahtuda või lähtestada.

Üks peamisi mõõdikuid on THDi (voolu harmooniline kogumoonutus).

Valem näeb välja selline:

Kus:

Ütleme nii:

Põhivool=100A

5. harmooniline=20A

7. harmooniline=15A

11. harmooniline=8A

Kui ühendate selle vooluvõrku:

Lõppkokkuvõttes saate:

THDi ≈ 26,25%

See on tegelikult üsna märgatav moonutuste tase paljudes reaalsetes süsteemides.

Pingemoonutus (THDv) arvutatakse samas vaimus:

Näide:

400V põhipinge

12V 5. harmooniline

8V 7. harmooniline

Tulemus:

THDv ≈ 3,6%

Pinge moonutus on tavaliselt väiksem kui voolu moonutus, kuid see on siiski oluline,{0}}eriti tundlike koormuste korral.

Siin on midagi, mida inimesed mõnikord kahe silma vahele jätavad: harmoonilised suurendavad tegelikku RMS-voolu.

Valem:

Kasutades sama näidet:

100A põhiline

20A + 15A harmoonilised

Saate:

IRMS ≈ 103,1A

Nii et kuigi te "arvate", et töötate 100 A juures, kannab süsteem tegelikult rohkem. See paar täiendavat amprit ei pruugi tunduda palju, kuid aja jooksul muutub see trafodes ja kaablites kuumastressiks.

Kõik harmoonilised ei ole võrdsed. Kõrgem-järku harmoonilised tekitavad tavaliselt rohkem kuumenemist, eriti siseruumidestrafo mähised.

Seetõttu kasutame K-faktorit:

Põhimõtteliselt kaalub see harmoonilisi termiliselt kahjustavate omaduste järgi.

K-tegur	Kus seda tavaliselt kasutatakse
K-4	Kontorid
K-13	UPS süsteemid
K-20	Andmekeskused
K-30	AI töökoormused
K-40	Äärmuslikud harmoonilised keskkonnad

Nii et jah,{0}}see pole ainult teooria. See mõjutab otseselt trafo valikut.

Võtke kohe ühendust

Enamasti on tavalised kahtlusalused:

Traditsioonilised UPS-süsteemid (25%–35% THDi)

Serveri toiteallikad (20%–40%)

VFD-d (võivad ulatuda kuni 80%)

LED-draiverid (15–50%)

Kaasaegsed elektroonikakoormused kõikjal

Põhimõtteliselt, kui sellel on jõuelektroonika sees, aitab see tõenäoliselt kaasa.

Siin saavad asjad praktiliseks.

Kui harmoonilised on kõrged, ei saa te trafot mõõta ainult kVA koormuse alusel. Sageli on vaja alandada.

Valem:

Näide:

Koormus=1000 kVA

Alandustegur=0.85

Niisiis:

Nõutav suurus ≈ 1176 kVA → tavaliselt ümardatuna kuni 1250 kVA

See lisavaru hoiab asju reaalses töös ülekuumenemise eest.

Inseneride umbkaudne rusikareegel kasutavad sageli:

THDi tase	Mida tavaliselt valite
<5%	Standardne trafo
5–15%	K-4
15–35%	K-13
35–50%	K-20
>50%	K-30 / K-40 ehk harmoonilist leevendav lahendus

Tõsistes andmekeskustes või tehisintellekti keskkondades ei ole ebatavaline otse minnaK-hinnatudvõiharmoonilisi leevendavad trafodlihtsalt selleks, et olla ohutu.