فيلتر پسیو | کاهش هارمونیک به روش فیلتر غیرفعال

فيلتر پسیو هارمونیک

از متداول‌ترين نوع فيلترهای پسیو كه براي حذف هارمونيك‌ها مورد استفاده قرار مي‌گيرند، فيلترهای تك تنظيمه، دو تنظيمه، و بالاگذر میباشند.

فيلترهای تك تنظيمه داراي فركانس تشديد نزديك به مولفه فركانس هارمونيكی مي‌باشند كه قرار است حذف گردد.

فيلتر دو تنظيمه، از طرف ديگر، مسئوليت حذف دو فركانس هارمونيكي به طور همزمان را دارد.

در حقيقت اين نوع فيلترها براي مولفه جريان هارمونيكي مربوطه يك مسير با امپدانس كوچك ايجاد كرده و با به تله انداختن مولفه/ مولفه‌هاي مذكور، از نفوذ آن‌ها به ساير قسمت‌هاي شبكه جلوگيری مینمايد.

در كنار اين نوع فيلترها، معمولاً فيلتر بالاگذر نيز مورد استفاده قرار مي‌گيرد كه در برابر كليه مولفه‌های هارمونيكی با فركانس بيش از فركانس قطع، امپدانس كوچكی از خود نشان مي‌دهد و مانع نفوذ آن‌ها به شبكه میشود.

ملاحظات لازم در طراحي و نصب فيلترهای پسیو

ولتاژ  دو سر خازن‌هايي كه به همراه سلف‌ها به عنوان بخشي از يك فيلتر مورد استفاده قرار مي‌گيرند، بيش از ولتاژ فاز نامي باس باري است كه فيلتر بدان وصل شده است. مقدار اين افزايش ولتاژ تابعي از مرتبه هارمونيكي منتاظر با فركانس تنظيم فيلتر مي‌باشد. درصد اين اضافه ولتاژ در حالت ماندگار به شرح زير مي‌باشد:

افزايش ولتاژ ناشي از قرار دادن سلف‌ها، تنها مربوط به فركانس اصلي مي‌باشد. چنانچه در سيستم هارمونيك‌هايي هم وجود داشته باشند. ولتاژهای ناشی از آن‌ها نيز به مقدار فوق افزوده خواهد شد. براي در نظر گرفتن ولتاژ ناشي از هارمونيك‌هاي موجود در سيستم، معمولاً پيشنهاد مي‌گردد كه يك مقدار اضافي در حدود 15 الي 20 درصد به هنگام انتخاب براي مقدار نامي ولتاژ فاز خازن در نظر گرفته شود.

پس از طراحي فيلتر‏، شخص طراح بايد بررسي نمايد كه آيا ولتاژ و جريان خازن بكار  رفته در فيلتر، در محدوده‌هاي استاندارد زير قرار مي‌گيرند:

1. مقدار موثر ولتاژ خازن كمتر از 110% ولتاژ نامي خازن باشد
2. دامنه ولتاژ خازن كمتر از 120% ولتاژ نامي خازن باشد
3. مقدار موثر جريان خازن كمتر از 180% جريان نامي خازن باشد
4. توان راكتيو خروجي خازن به 135% مقدار توان راكتيو نامي خازن محدود شود.

واضح است كه قبل ازشروع محاسبات مربوط به فيلترهاي هارمونيكي، لازم است با انجام محاسبات پخش بار، مقدار توان راكتيو مورد نياز جهت طراحي فيلتر را مشخص نمود.

با توجه به مطالبي كه تاكنون به آن اشاره شد، طراحي فيلتري كه اندازه خازن آن بهينه بوده و در عين حال هارمونيك‌هاي مزاحم را از سيستم حذف كند، نيازمند بررسي حالت‌هاي مختلف بوده و روندي تكراري خواهد داشت.

مقدار امپدانس سيستم تحت بررسي در هارمونيك موردنظر از ديد باس باري كه قرار است فيلتر بدان متصل گردد، حائز اهميت فراواني است.

اگر امپدانس سيستم در يك هارمونيك خاص كوچك باشد، فيلتري كه براي همان هارمونيك طراحي مي‌گردد عملكرد خوبي را از خود نشان نخواهد داد.

بر عكس، اگر در يك هارمونيك خاص امپدانس سيستم و فيلتر هر دو داري مقادير بزرگي باشند، باعث ايجاد ولتاژهاي هارمونيكي بسيار بزرگ در آن سيستم خواهد شد. يكي از مسائلي كه به هنگام نصب فيلترها بروز مي‌كند، ايجاد تشديدي جديد در سيستم مي‌باشد.

فرض كنيد كه در باس باري چهار فيلتر جهت حذف هارمونيك‌هاي دوم، سوم،پنجم و هفتم نصب شده است در اينصورت اگر مشخصه فركانسي امپدانس مجموعه اين فيلترها را رسم كنيم، نموداري بدست مي‌آيد.

در اين‌صورت اگر مشخصه كل سيستم متصل به باس بار را نيز با راكتانس بدست آمده از سطح اتصال كوتاه باس بار مدل كنيم، مشخصه فركانس امپدانس سيستم بصورت يك خط راست شيب ثابت خواهد بود. فركانس متناظر با نقاط تلافي سيستم (خط راست) با بخش خازني مشخصه‌هاي فيلترها معرف فركانس‌هاي تشديد جديدي خواهد بود كه در اين باس بار وجود دارند.

حال اگر براي مثال فيلتر هارمونيك سوم خراب شده و از مدار خارج گردد، مشخصه امپدانسي مجموعه فيلترهاي باقيمانده (فيلترهاي هارمونيك دوم،پنجم و هفتم) و سيستم مطابق نموداري خواهد شد. در اين حالت مشاهده مي‌شود كه امكان ايجاد تشديد در فركانس مربوط به هارمونيك سوم وجود دارد.

لذا چنانچه جريان‌هاي هارمونيك سوم نيز در سيستم وجود داشته باشند، نه تنها اين هارمونيك از سيستم حذف نمي‌شود بلكه به دليل بروز تشديد، مقدار آن تقويت نيز خواهد شد. با توجه به امكان بروز تشديد در سيستم بايد به خاطر داشت كه هر گاه فيلتري براي يك هارمونيك خاص طراحي مي‌شود، كليه فيلترهاي مربوط به هارمونيك‌هاي پايين‌تر نيز در نقطه مورد نظر وجود داشته باشند.

به عنوان مثال، اگر فيلتر هارمونيك هفتم در مثال دچار اشكال فني شده و از مدار خارج گردد، كاركرد سيستم با فيلترهای هارمونيك‌ های مرتبه دوم، سوم و پنجم بلامانع خواهد بود.

اما در صورت بروز اشكال در فيلتر هارمونيك پنجم، فيلتر مربوط به هارمونيك هفتم را نيز بايد از مدار خارج كرد به همين ترتيب اگر فيلتر  هارمونيك سوم دچار اشكال شد، فيلتر  هارمونيك‌هاي پنجم و هفتم را نيز بايد به همراه آن از مدار خارج نمود.

اين موضوع را به هنگام ورود فيلترها به مدار نيز بايد مدنظر قرار داده و فيلترها را به ترتيب از مرتبه پايين به مرتبه بالا وارد شبكه كرد. معمولا چون هارمونيك‌های مرتبه پايين از دامنه بيشتري نسبت به ساير هارمونيك‌ها برخوردارند براي هر يك از هارمونيك‌هاي مرتبه پايين يك فيلتر تك تنظيمه طراحي كرده و جهت حذف كليه هارمونيك‌هاي مرتبه بالاتر از يك فيلتر بالا گذر استفاده مي‌گردد.

جهت مشاوره خرید و استعلام قیمت، نصب و راه اندازی، راهنمایی، گارانتی و مشخصات فنی با کارشناسان دیزل صنعت تماس بگیرید. (۳۳۳۵۹۸۱۸ – ۰۴۱ ).