Urządzenia energoelektroniczne, regulatory tyrystorowe czy falowniki to często źródła wyższych harmonicznych napięcia i prądu oraz zakłóceń występujących w sieci elektrycznej. Wyższe harmoniczne napięcia i prądu powodują szereg niekorzystnych zjawisk w sieci elektrycznej.
Większość popularnych falowników nawet dużych mocy posiada w obwodzie wejściowym prostownik w układzie mostka sześcio-pulsowego. Taki prostownik podczas pracy pobiera z sieci prąd odkształcony stosunkowo silnie. Harmoniczne prądu pobieranego z sieci dodatkowo silnie obciążają uzwojenia transformatora sieciowego. Z powodu pracy wielu odbiorników nieliniowych w zakładach często przewymiarowuje się transformatory zasilające biorąc pod uwagę straty dodatkowe wynikające z harmonicznych prądu (K–factor).
Filtry harmonicznych [1] są urządzeniami przeznaczonymi do pracy w obwodzie zasilania typowych falowników z sześcio-pulsowym prostownikiem wejściowym. Filtry te realizują ograniczenie zawartości harmonicznych w prądzie pobieranym z sieci do poziomu poniżej 10% THDi, pozwalają uzyskać zgodność ze standardami IEEE 519-1992 i PN-EN 61000-3-12. W obiektach, w którym zastosowano filtry harmonicznych w dużych napędach i odbiornikach nieliniowych, nie ma konieczności przewymiarowania transformatora sieciowego. Filtry harmonicznych zabezpieczają uzwojenia transformatora zasilającego przed przeciążeniem harmonicznymi prądu.
Zasilanie układów napędowych za pomocą przekształtników z modulacją impulsów wyjściowych PWM (Pulse Width Modulation) przy dużych częstotliwościach kluczowania oraz dużych stromościach impulsów napięcia du/dt jest przyczyną występowania szeregu zjawisk pasożytniczych w silnikach. Napięcia i prądy łożyskowe, prądy doziemne i ekranowe, przepięcia na zaciskach silnika, wzrost strat i hałasu są zjawiskami, które wpływają na obniżenie trwałości oraz efektywności pracy silnika. Impedancja kablowej linii zasilającej maleje wraz ze wzrostem częstotliwości impulsów napięcia zasilającego i długości kabla. Potęguje to przepływ prądów przez pojemności pasożytnicze, co prowadzi do przeciążenia przekształtnika. W celu ograniczenia niebezpiecznego oddziaływania odkształconego napięcia na silnik i linię kablową stosuje się na wyjściu przekształtnika dławiki silnikowe, dławiki du/dt (L) lub filtry sinusoidalne (LC) [2,3].
Literatura
[1] Czornik J., Łukiewski M., Filtry harmonicznych gwarancją kompatybilności elektromagnetycznej i wysokiej sprawności przekształtnikowych układów napędowych, ZP-ME nr 106, 2/2015.
[2] Łukiewski M., Zastosowanie sinusoidalnych filtrów typu SinECOTM w przekształtnikowych układach napędowych,
Urządzenia dla Energetyki, 4/2017
[3] Łukiewski M., Łukiewska A., Pawlaczyk L., Wieloszczlinowe rdzenie w dławikach filtrów sinusoidalnych, ZP-ME nr 114, 2/2017.
