Khái niệm sóng hài
Sóng hài chính là dòng điện không mong muốn làm quá tải đường dây và biến áp. Nó làm tăng nhiệt độ hệ thống (hoặc thậm chí có thể gây hỏa hoạn) và gây nhiễu lên lưới điện. Trong trường hợp mà chạy nhiều động cơ cùng 1 lúc, nếu như không có biện pháp kiểm soát sóng hài thì có thể làm quá tải hệ thống điện, tăng công suất cho nhu cầu (power demand) và làm cho máy ngừng chạy (do nguồn bị quá tải). Khi mà tổng các dòng điện hài mà cao hơn giới hạn cho phép sẽ gây nhiều vấn đề nghiêm trọng tới hệ thống thiết kế điện. Hệ thống điện của nhà máy gây hư hỏng bất ngờ của máy móc sẽ khiến vận hành trì trệ đồng thời gây nguy cơ cháy nổ ảnh hưởng tới tính mạng con người và tổn thất điện năng.
.
Dòng điện hài chính là dòng điện có tần số là bội của tần số cơ bản. Ví dụ, dòng 250Hz trên lưới 50Hz chính là sóng bài bậc 5. Dòng điện 250Hz là dòng năng lượng không sử dụng được đối với những thiết bị trên lưới. Vì thế, nó sẽ bị chuyển hóa sang dạng nhiệt năng và gây tổn hao.
Sóng hài được đặc trưng bởi dao động hoàn toàn trên phố tần số công nghiệp cơ bản. Thành phần sóng hài trong nguồn AC được định nghĩa là thành phần sin của 1 chu kỳ sóng có tần số bằng số nguyên lần tần số cơ bản của hệ thống fh=g.fb
Trong đó: h là số nguyên dương
Nguyên nhân xảy ra sóng hài
Do các phụ tải dạng phi tuyến trong hệ thống điện. Điện áp đầu vào của tải phi tuyến là dạng hình sin nhưng dòng qua nó thì có dạng không sin.
1 dạng sóng bất kỳ là tổng của các dạng sóng hình sin. Khi đồng nhất từ chu kỳ này sang chu kỳ khác nó có thể được miêu tả như những sóng sin cơ bản và bội số của tần số cơ bản. Điều đó có nghĩa là bao gồm sóng sin cơ bản và chuỗi của các dạng sóng sin hài bậc cao, gọi là chuỗi Fourier.
Quá trình tính toán có thể độc lập với mỗi hài riêng. Kết quả tính toán của mỗi tần số được kết hợp vào 1 dạng của chuỗi Fourier để có được dạng sóng ra tổng quát nếu cần.
Thông thường thì chỉ cần quan tâm tới biên độ của sóng hài. Khi cả nửa chu kỳ âm, dương của 1 dạng sóng có dạng đồng nhất, chuỗi Fourier chỉ chứa hài bậc lẻ. Do hầu hết những thiết bị sinh ra sóng hài thông thường có dạng sóng đồng nhất nên trong thực tế thì chúng ta chỉ cần quan tâm tới sóng hài bậc lẻ 3, 5, 7,…
Sóng hài xuất phát từ những thiết bị gì?
Các tải công nghiệp: các thiết bị điện tử công suất, lò hồ quang, máy hàn, bộ khởi động điện tử. Thao tác đóng cắt mạch máy biến áp công suất lớn…
Các tải dân dụng: đèn phóng điện chất khí, tivi, máy photocopy, lò vi sóng, máy tính,…
Với nhiều biện pháp khác nhau, người ta có thể giảm sóng hài tới 1 giá trị nhỏ không đáng kể. Việc khử bỏ hoàn toàn chúng là không thể hoàn toàn thực hiện được.
Tác hại của sóng hài
Các thành phần của sóng hài công thế với công suất ảo vào tổng công suất tiêu thụ của máy biến áp. Do đó, nó làm co máy biến áp quá tải và phát cháy, nóng mặc dù tải chỉ tiêu thụ công suất trung bình.
Làm phát nóng, cháy dây dẫn điện và gây những tổn thất nghiệm trọng trong hệ thống điện. Cầu dao nhảy không rõ lý do, hỏng tụ điền bù công suất phản kháng, điện áp N-G quá lớn.
Gây nhiễu trong hệ thống truyền thông: cuộn kháng và tụ bù máy biến áp có thể tạo thành mạch LC cộng hưởng với dòng sóng hài lên gấp nhiều lần. Nó gây quá tải tụ và máy biến áp vì thế nên dẫn tới hiện tượng cháy nổ máy biến áp và tụ.
Đặc biệt, đối với những hệ thống điện sử dụng trên giàn khoan, tàu biển, máy phát điện dự phòng do máy đặc tính cảm kháng của máy phát cao hơn so với máy biến thế thông thường. Do đó mà sóng hài sẽ bị khuyeyeechs đại nghiêm trọng hơn từ 3 tới 4 lần. Gây ra những hỏng hóc nghiêm trọng cho thiết bị và nó có thể cháy máy phát vì thế mà vô cùng nguy hiểm và tốn kém.
Phương pháp làm giảm sóng hài
Sử dụng biến tần
Việc chọn sử dụng biến tần chính là cách giảm thiểu sóng hài hiệu quả giúp hạ thấp sóng hài đơn giản hợp nhất trong biến tần. Việc chọn sử dụng biến tần giúp giảm sóng hài mà không cần sử dụng biến áp đa xung hay bộ lọc ngoài. Bởi các biến tần sẽ làm giảm thiểu sóng hài sinh ra các thành phần hài bậc thấp ở phía đầu vào với tổng dòng méo thấp hơn 5%. Đây chính là 1 trong những phương pháp xử lý đơn giản mà giá thành thấp nên bạn có thể tham khảo.
Sử dụng cuộn kháng lọc hài
Sử dụng cuộn kháng chặn sóng hài trong các tủ tụ bù chính là cách xử lý sóng hài được nhiều người lựa chọn. Bởi phương pháp nay vừa nâng cao chất lượng điện lưới và là giải pháp tốt nhất đối với những ứng dụng cần lọc cho nguồn lưới bị nhiễu nặng. Đồng thời yêu cầu giảm sóng hài và làm cho hình hạng của điện áp lưới gần như không méo.
Sử dụng bộ lọc
Sử dụng bộ lọc là cách xử lý sóng hài được áp dụng cho khá nhiều biến tần được gắn song song với nhau trên cùng 1 đường dây phân phối với nhiệm vụ chính là bù sóng hài điện áp. Bù công suất, bù sóng hài dòng điện.
Bộ lọc sóng hài có thứ tự 0 (ZSF): làm giảm hoặc triệt tiêu sóng hài thứ tự 0 với máy biến áp quấn dây theo kỹ thuật zigzag. Hiệu suất lọc khoảng 60% tới 95%.
Bộ lọc sóng hài tích cực (Active Harmonic Filter): làm giảm thiểu sóng hài bằn cách sinh sản các dạng sóng hài đối nghịch có hiệu suất 80% tới 95%.
Có thể bạn quan tâm:
Chat Facebook
Gọi điện