تجهیزات فیلتر کردن اغتشاشات هارمونیکی
با پیشرفت اتوماسیون صنعتی و افزایش استفاده از بارهای غیرخطی (مانند درایوهای سرعت متغیر، یوپی اس ها و مبدل ها)، آلودگی هارمونیکی به یکی از چالش های اصلی کیفیت توان تبدیل شده است. این اغتشاشات می توانند باعث گرم شدن تجهیزات، افزایش تلفات و خرابی سیستم های حساس شوند.
برای فیلتر کردن اغتشاشات هارمونیکی و حفظ سلامت شبکه، به طور کلی از دو دسته تجهیزات اصلی استفاده می شود:
- فیلترهای غیرفعال (Passive Filters)
- فیلترهای فعال (Active Filters)
۱. فیلترهای غیرفعال (Passive Filters)
فیلترهای غیرفعال، سنتی ترین و رایج ترین راهکار برای حذف هارمونیک ها هستند. این فیلترها از ترکیب عناصر پسیو (غیرفعال) شبکه شامل اندوکتانس (راکتور)، خازن و مقاومت ساخته می شوند.
مزایا و معایب فیلترهای پسیو
مزایا | معایب |
قیمت ارزان تر نسبت به فیلترهای فعال. | اثر متقابل (تشدید موازی) با سیستم قدرت. |
تصحیح ضریب توان را نیز انجام می دهند. | قابلیت حذف تنها یک یا چند هارمونیک خاص. |
ساختار ساده و نگهداری آسان تر. | عملکرد آن ها به پارامترهای سیستم حساس است. |
👇لیست محصولات خازن صنعتی بهنیکو
نحوه عملکرد فیلترهای غیرفعال
فیلترهای غیرفعال با تنظیم مقادیر L و C، حالتی از تشدید (Resonance) را برای فرکانس هارمونیکی مورد نظر (مثلاً هارمونیک پنجم) ایجاد می کنند. آن ها در واقع دو کار اصلی را انجام می دهند:
- اتصال کوتاه کردن: یک مسیر امپدانس پایین (Low Impedance Path) برای جریان های هارمونیکی ایجاد می کنند تا این جریان ها به جای عبور از سیستم قدرت اصلی، به سمت فیلتر منحرف شوند (Bypass).
- مسدود ساختن: برای فرکانس اصلی (مثلاً ۵۰ هرتز) یک مسیر با امپدانس بالا ایجاد می کنند تا از عبور جریان اصلی جلوگیری شود.
رایج ترین نوع: فیلتر شکافی میزان شده تکی (Single Tuned Notch)
متداول ترین نوع، فیلتر شکافی میزان شده تکی است که برای حذف یک هارمونیک خاص (مانند پنجم یا هفتم) طراحی می شود و همزمان باعث تصحیح ضریب قدرت نیز می گردد. این نوع فیلتر به صورت موازی در سیستم قدرت نصب می شود.
نکته کلیدی (تشدید موازی): یکی از مهم ترین اثرات جانبی نصب فیلترهای پسیو، ایجاد یک نقطه تشدید موازی تیز در فرکانسی پایین تر از فرکانس شکافی است. این فرکانس تشدید باید همواره با اطمینان از هارمونیک های مهم دور نگاه داشته شود، در غیر این صورت می تواند باعث تشدید و بزرگنمایی جریان های هارمونیکی دیگر شود.
✅ مشاوره و نصب بانک خازنی
آیا برای اصلاح ضریب توان و حذف هارمونیک های اولیه نیاز به تجهیزات مطمئن دارید؟
مجموعه بهنیکو، متخصص در طراحی، تامین و نصب بانک خازنی و فیلترهای پسیو استاندارد، آماده ارائه مشاوره فنی جهت خرید خازن ۳ فاز باکیفیت و متناسب با نیاز صنعت شماست.
۲. فیلترهای فعال (Active Filters)
فیلترهای فعال یک راهکار نسبتاً جدید و پیشرفته برای حذف هارمونیک ها هستند. کارکرد آن ها بر اساس الکترونیک قدرت مدرن (Power Electronics) و قطعات سوئیچینگ (مانانند IGBT ها) است.
مزایا و معایب فیلترهای فعال
مزایا | معایب |
تشدید ایجاد نمی کنند و با سیستم در تعامل مضر نیستند. | قیمت بسیار گران تر نسبت به فیلترهای غیرفعال. |
قابلیت حذف چندین هارمونیک به صورت همزمان. | پیچیدگی ساختاری و نیازمند نگهداری تخصصی. |
قابلیت مقابله با مشکلات دیگر کیفیت توان (مانند تغییرات ناگهانی برق). | ظرفیت محدودتر در حذف توان راکتیو (نسبت به بانک خازنی). |
نحوه عملکرد فیلترهای فعال
ایده اصلی فیلتر فعال، تزریق جریان مکمل (Opposite Current) به سیستم است.
- سنجش: دستگاه کنترل الکترونیکی (DSP) جریان یا ولتاژ خط را اندازه گیری می کند و شکل موج هارمونیکی را استخراج می کند.
- تولید جریان: فیلتر، جریانی با دامنه یکسان اما فاز ۱۸۰ درجه متفاوت نسبت به جریان هارمونیکی آلوده تولید می کند.
- تزریق و حذف: این جریان مکمل به سیستم تزریق می شود و در نتیجه، جریان هارمونیکی اصلی را حذف یا خنثی می کند.
جریان خروجی از فیلتر فعال می تواند از طریق اندوکتور یا خازن ذخیره و تزریق شود. جریان دیده شده توسط سیستم به شکل سینوسی کامل نزدیک تر می شود.
کاربرد ایده آل: فیلترهای فعال به ویژه برای بارهای اغتشاشی بزرگ که از یک نقطه نسبتاً ضعیف روی سیستم قدرت تغذیه می شوند یا در شرایطی که امکان تشدید موازی وجود دارد، مناسب هستند.
✅ خدمات خازن گذاری و مشاوره تخصصی
بهنیکو، با ارائه خدمات تخصصی خازن گذاری و نصب فیلترهای فعال و پسیو، در کنار شماست تا مشکلات کیفیت توان صنعتی را به صورت ریشه ای حل نماید. برای مشاوره درباره بهترین راهکار فیلترینگ هارمونیک متناسب با سطح آلودگی شبکه خود، امروز با ما تماس بگیرید. 01144443988 - 01144443979
09901680274 - 09905261572
سوالات متداول (FAQ)
1. فیلتر هارمونیک چیست؟
فیلتر هارمونیک دستگاهی است که برای حذف جریان ها یا ولتاژهای هارمونیکی تولید شده توسط بارهای غیرخطی در یک سیستم قدرت الکتریکی استفاده می شود تا کیفیت توان بهبود یابد و از تجهیزات محافظت شود.
2. تفاوت اصلی فیلتر فعال (Active) و غیرفعال (Passive) در چیست؟
فیلتر پسیو از خازن و راکتور استفاده می کند، ارزان تر است، اما تنها یک یا چند هارمونیک خاص را حذف کرده و خطر تشدید دارد. فیلتر اکتیو از قطعات الکترونیک قدرت استفاده می کند، گران تر است، اما می تواند چندین هارمونیک را همزمان حذف کند و خطر تشدید ندارد.
3. چه زمانی باید از فیلتر فعال استفاده کرد؟
زمانی که سطح آلودگی هارمونیکی زیاد است، بارهای غیرخطی بسیار متغیر هستند، یا سیستم شما به دلیل نصب فیلترهای پسیو با خطر تشدید مواجه است، استفاده از فیلتر فعال ضروری است.
4. فیلتر پسیو چه نقشی در تصحیح ضریب توان دارد؟
فیلترهای پسیو (مانند فیلتر شکافی میزان شده) علاوه بر فیلتر کردن هارمونیک، به دلیل وجود خازن در مدار، همزمان بخشی از توان راکتیو مصرفی شبکه را تأمین کرده و به این ترتیب باعث تصحیح ضریب توان (Power Factor Correction) نیز می شوند.
5. آیا می توان در یک سیستم همزمان از فیلتر فعال و غیرفعال استفاده کرد؟
بله، در برخی موارد ترکیبی از این دو (به نام فیلتر هیبریدی) برای استفاده بهینه از مزایای هر دو روش (هزینه کمتر فیلتر پسیو برای هارمونیک های اصلی و عملکرد چندمنظوره فیلتر اکتیو) به کار می رود.
جمع بندی
انتخاب تجهیزات مناسب برای فیلتر کردن اغتشاشات هارمونیکی، نیازمند تحلیل دقیق سیستم (بررسی سطح هارمونیک ها و خطر تشدید) و تعیین اولویت های اقتصادی است. در سیستم های ساده تر و برای حذف هارمونیک های درجه پایین، فیلترهای غیرفعال اقتصادی ترین راهکار هستند. اما برای محیط های پیچیده، سیستم های ضعیف یا نیاز به حذف چند هارمونیک به طور همزمان، فیلترهای فعال یا هیبریدی انتخابهای مطمئن تری محسوب می شوند.