فیلتر پسیو هارمونیک
از متداول‌ترین نوع فیلترهای پسیو که برای حذف هارمونیک‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند، فیلترهای تک تنظیمه، دو تنظیمه، و بالاگذر میباشند.
فیلترهای تک تنظیمه دارای فرکانس تشدید نزدیک به مولفه فرکانس هارمونیکی میباشند که قرار است حذف گردد.
فیلتر دو تنظیمه، از طرف دیگر، مسئولیت حذف دو فرکانس هارمونیکی به طور همزمان را دارد.
در حقیقت این نوع فیلترها برای مولفه جریان هارمونیکی مربوطه یک مسیر با امپدانس کوچک ایجاد کرده و با به تله انداختن مولفه/ مولفه‌های مذکور، از نفوذ آن‌ها به سایر قسمت‌های شبکه جلوگیری مینماید.
در کنار این نوع فیلترها، معمولاً فیلتر بالاگذر نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد که در برابر کلیه مولفه‌های هارمونیکی با فرکانس بیش از فرکانس قطع، امپدانس کوچکی از خود نشان می‌دهد و مانع نفوذ آن‌ها به شبکه میشود.
ملاحظات لازم در طراحی و نصب فیلترهای پسیو
ولتاژ دو سر خازن‌هایی که به همراه سلف‌ها به عنوان بخشی از یک فیلتر مورد استفاده قرار می‌گیرند، بیش از ولتاژ فاز نامی باس باری است که فیلتر بدان وصل شده است. مقدار این افزایش ولتاژ تابعی از مرتبه هارمونیکی منتاظر با فرکانس تنظیم فیلتر می‌باشد. درصد این اضافه ولتاژ در حالت ماندگار به شرح زیر می‌باشد:
افزایش ولتاژ ناشی از قرار دادن سلف‌ها، تنها مربوط به فرکانس اصلی می‌باشد. چنانچه در سیستم هارمونیک‌هایی هم وجود داشته باشند. ولتاژهای ناشی از آن‌ها نیز به مقدار فوق افزوده خواهد شد. برای در نظر گرفتن ولتاژ ناشی از هارمونیک‌های موجود در سیستم، معمولاً پیشنهاد می‌گردد که یک مقدار اضافی در حدود ۱۵ الی ۲۰ درصد به هنگام انتخاب برای مقدار نامی ولتاژ فاز خازن در نظر گرفته شود.
پس از طراحی فیلتر، شخص طراح باید بررسی نماید که آیا ولتاژ و جریان خازن بکار رفته در فیلتر، در محدوده‌های استاندارد زیر قرار می‌گیرند:
- مقدار موثر ولتاژ خازن کمتر از ۱۱۰% ولتاژ نامی خازن باشد
- دامنه ولتاژ خازن کمتر از ۱۲۰% ولتاژ نامی خازن باشد
- مقدار موثر جریان خازن کمتر از ۱۸۰% جریان نامی خازن باشد
- توان راکتیو خروجی خازن به ۱۳۵% مقدار توان راکتیو نامی خازن محدود شود.
واضح است که قبل ازشروع محاسبات مربوط به فیلترهای هارمونیکی، لازم است با انجام محاسبات پخش بار، مقدار توان راکتیو مورد نیاز جهت طراحی فیلتر را مشخص نمود.
با توجه به مطالبی که تاکنون به آن اشاره شد، طراحی فیلتری که اندازه خازن آن بهینه بوده و در عین حال هارمونیک‌های مزاحم را از سیستم حذف کند، نیازمند بررسی حالت‌های مختلف بوده و روندی تکراری خواهد داشت.
مقدار امپدانس سیستم تحت بررسی در هارمونیک موردنظر از دید باس باری که قرار است فیلتر بدان متصل گردد، حائز اهمیت فراوانی است.
اگر امپدانس سیستم در یک هارمونیک خاص کوچک باشد، فیلتری که برای همان هارمونیک طراحی می‌گردد عملکرد خوبی را از خود نشان نخواهد داد.
بر عکس، اگر در یک هارمونیک خاص امپدانس سیستم و فیلتر هر دو داری مقادیر بزرگی باشند، باعث ایجاد ولتاژهای هارمونیکی بسیار بزرگ در آن سیستم خواهد شد. یکی از مسائلی که به هنگام نصب فیلترها بروز می‌کند، ایجاد تشدیدی جدید در سیستم می‌باشد.
فرض کنید که در باس باری چهار فیلتر جهت حذف هارمونیک‌های دوم، سوم،پنجم و هفتم نصب شده است در اینصورت اگر مشخصه فرکانسی امپدانس مجموعه این فیلترها را رسم کنیم، نموداری بدست می‌آید.
در اینصورت اگر مشخصه کل سیستم متصل به باس بار را نیز با راکتانس بدست آمده از سطح اتصال کوتاه باس بار مدل کنیم، مشخصه فرکانس امپدانس سیستم بصورت یک خط راست شیب ثابت خواهد بود. فرکانس متناظر با نقاط تلافی سیستم (خط راست) با بخش خازنی مشخصه‌های فیلترها معرف فرکانس‌های تشدید جدیدی خواهد بود که در این باس بار وجود دارند.
حال اگر برای مثال فیلتر هارمونیک سوم خراب شده و از مدار خارج گردد، مشخصه امپدانسی مجموعه فیلترهای باقیمانده (فیلترهای هارمونیک دوم،پنجم و هفتم) و سیستم مطابق نموداری خواهد شد. در این حالت مشاهده میشود که امکان ایجاد تشدید در فرکانس مربوط به هارمونیک سوم وجود دارد.
لذا چنانچه جریان‌های هارمونیک سوم نیز در سیستم وجود داشته باشند، نه تنها این هارمونیک از سیستم حذف نمی‌شود بلکه به دلیل بروز تشدید، مقدار آن تقویت نیز خواهد شد. با توجه به امکان بروز تشدید در سیستم باید به خاطر داشت که هر گاه فیلتری برای یک هارمونیک خاص طراحی میشود، کلیه فیلترهای مربوط به هارمونیک‌های پایین‌تر نیز در نقطه مورد نظر وجود داشته باشند.
به عنوان مثال، اگر فیلتر هارمونیک هفتم در مثال دچار اشکال فنی شده و از مدار خارج گردد، کارکرد سیستم با فیلترهای هارمونیک های مرتبه دوم، سوم و پنجم بلامانع خواهد بود.
اما در صورت بروز اشکال در فیلتر هارمونیک پنجم، فیلتر مربوط به هارمونیک هفتم را نیز باید از مدار خارج کرد به همین ترتیب اگر فیلتر هارمونیک سوم دچار اشکال شد، فیلتر هارمونیک‌های پنجم و هفتم را نیز باید به همراه آن از مدار خارج نمود.
این موضوع را به هنگام ورود فیلترها به مدار نیز باید مدنظر قرار داده و فیلترها را به ترتیب از مرتبه پایین به مرتبه بالا وارد شبکه کرد. معمولا چون هارمونیک‌های مرتبه پایین از دامنه بیشتری نسبت به سایر هارمونیک‌ها برخوردارند برای هر یک از هارمونیک‌های مرتبه پایین یک فیلتر تک تنظیمه طراحی کرده و جهت حذف کلیه هارمونیک‌های مرتبه بالاتر از یک فیلتر بالا گذر استفاده می‌گردد.
جهت مشاوره خرید و استعلام قیمت، نصب و راه اندازی، راهنمایی، گارانتی و مشخصات فنی با کارشناسان دیزل صنعت تماس بگیرید. (۳۳۳۵۹۸۱۸ – ۰۴۱ ).
