تأثیر هارمونیک ولتاژ بر عمر دیزل ژنراتور
دیزل ژنراتورها نقش مهمی در تأمین برق اضطراری، پشتیبان و حتی برق اصلی در برخی مناطق ایفا می‌کنند. این تجهیزات در انواع صنایع، ساختمان‌های تجاری، بیمارستان‌ها، دیتاسنترها و پروژه‌های عمرانی کاربرد دارند. اما در سال‌های اخیر با گسترش استفاده از تجهیزات الکترونیکی قدرت، منابع تغذیه سوئیچینگ و بارهای غیرخطی، موضوع هارمونیک‌ها به یکی از دغدغه‌های مهم در سیستم‌های الکتریکی تبدیل شده است. هارمونیک ولتاژ و جریان می‌توانند اثرات منفی قابل‌توجهی بر عمر دیزل ژنراتورها داشته باشند، به‌ویژه وقتی این دستگاه‌ها به‌عنوان منبع تأمین برق در محیط‌هایی با بارهای غیرخطی عمل می‌کنند..
هارمونیک چیست؟
هارمونیک‌ها مؤلفه‌هایی از شکل موج ولتاژ یا جریان هستند که فرکانسی مضرب صحیحی از فرکانس اصلی (در ایران ۵۰ هرتز) دارند. به‌عنوان مثال، اگر فرکانس اصلی سیستم ۵۰ هرتز باشد، هارمونیک سوم دارای فرکانس ۱۵۰ هرتز، هارمونیک پنجم دارای فرکانس ۲۵۰ هرتز و… خواهد بود.منبع اصلی تولید هارمونیک‌ها، بارهای غیرخطی مانند درایوهای سرعت متغیر (VFD)، منابع تغذیه سوئیچینگ، تجهیزات الکترونیک قدرت، UPSها و حتی برخی لوازم خانگی پیشرفته هستند
تأثیر هارمونیک ولتاژ بر دیزل ژنراتور
داغ شدن بیش از حد ژنراتور
یکی از مهم‌ترین اثرات هارمونیک‌ها، افزایش تلفات در سیم‌پیچی ژنراتور است. مؤلفه‌های هارمونیکی به‌ویژه هارمونیک‌های بالا، باعث افزایش تلفات I²R (جریان به توان دو ضرب‌در مقاومت) در ژنراتور می‌شوند. این موضوع می‌تواند منجر به افزایش دمای سیم‌پیچ‌ها، کوتاه شدن عمر عایق‌ها و در نهایت کاهش عمر مفید ژنراتور شود.
ایجاد ولتاژهای نامناسب در خروجی
هارمونیک‌ها می‌توانند باعث اعوجاج در شکل موج ولتاژ خروجی ژنراتور شوند. این اعوجاج (THD – Total Harmonic Distortion) می‌تواند باعث عملکرد نادرست تجهیزات حساس مانند PLCها، درایوها و سیستم‌های کنترلی شود.
تداخل در سیستم تحریک ژنراتور
ژنراتورهای دیزلی معمولاً دارای سیستم تحریک (Excitation) خودکار هستند که به‌منظور حفظ سطح ولتاژ خروجی عمل می‌کند. وجود هارمونیک‌ها می‌تواند باعث خطای اندازه‌گیری یا عملکرد ناپایدار در این سیستم شود و منجر به نوسانات ولتاژ یا کاهش پایداری در خروجی ژنراتور گردد.
افزایش ارتعاشات مکانیکی
برخی از هارمونیک‌های جریان می‌توانند گشتاور نوسانی (Torque Pulsation) در موتور دیزل ایجاد کنند که به ارتعاشات مکانیکی و در برخی موارد خرابی یاتاقان‌ها یا کوپلینگ‌ها منجر می‌شود. این اثر زمانی تشدید می‌شود که بارهای با نوسانات ناگهانی یا غیرخطی به ژنراتور متصل شوند.
کاهش راندمان و توان قابل دسترس
توان ظاهری در سیستم‌های دارای هارمونیک افزایش می‌یابد ولی توان واقعی (توان مفید) ثابت می‌ماند یا حتی کاهش می‌یابد. در نتیجه ضریب توان (Power Factor) کاهش می‌یابد و ظرفیت قابل استفاده ژنراتور پایین می‌آید.
شاخص THD و حد مجاز آن
میزان اعوجاج هارمونیکی معمولاً با شاخص THD مشخص می‌شود. برای ژنراتورها، حد مجاز THD ولتاژ معمولاً بین ۳٪ تا ۵٪ تعریف می‌شود مطابق با استاندارد (IEEE 519). عبور از این حد می‌تواند به آسیب‌دیدگی تجهیزات و کاهش عمر ژنراتور منجر شود.
نوشته های مشابه
راهکارهای کاهش اثرات هارمونیک بر عمر دیزل ژنراتور
استفاده از فیلترهای هارمونیکی
استفاده از فیلترهای پسیو یا اکتیو برای کاهش مؤلفه‌های هارمونیکی بسیار مؤثر است. فیلترهای اکتیو می‌توانند به‌طور هوشمند هارمونیک‌های خاصی را حذف کرده و اعوجاج را در سطح مناسبی نگه دارند.
طراحی مناسب سیستم با در نظر گرفتن بارهای غیرخطی
در زمان طراحی شبکه الکتریکی، باید نسبت بارهای غیرخطی به ظرفیت کل ژنراتور در نظر گرفته شود. در صورت بالا بودن این نسبت، باید ژنراتور بزرگ‌تری انتخاب شود تا تأثیرات هارمونیک‌ها کمتر شود.
استفاده از ترانسفورماتور با اتصالات مناسب
استفاده از ترانسفورماتورهایی با اتصال دلتا-ستاره (Δ-Y) می‌تواند برخی از هارمونیک‌های خاص (مانند هارمونیک سوم) را حذف کند. این روش یکی از روش‌های کلاسیک در حذف هارمونیک‌هاست.
مانیتورینگ و آنالیز پیوسته کیفیت توان
استفاده از تجهیزات پایش کیفیت توان (Power Quality Analyzer) می‌تواند به‌طور مستمر وضعیت THD ولتاژ و جریان را رصد کرده و از بروز مشکلات جدی پیشگیری کند. این ابزارها می‌توانند هشدارهایی در خصوص عبور از حدود مجاز صادر کنند.
نتیجه‌گیری
با توجه به روند افزایشی استفاده از بارهای غیرخطی در صنعت و تجارت، توجه به موضوع هارمونیک‌ها اهمیت روزافزونی پیدا کرده است. دیزل ژنراتورها به‌عنوان منابع مهم برق، به شدت تحت تأثیر اعوجاج‌های هارمونیکی قرار می‌گیرند. عدم توجه به این موضوع می‌تواند منجر به کاهش عمر تجهیزات، افزایش هزینه‌های نگهداری و کاهش راندمان سیستم شود. با استفاده از طراحی صحیح، تجهیزات کنترلی و فیلترینگ مناسب می‌توان اثرات مخرب هارمونیک‌ها را به‌طور مؤثری کاهش داد و از بهره‌برداری پایدار و مطمئن از دیزل ژنراتور اطمینان حاصل کرد.
جهت مشاوره خرید و استعلام قیمت، نصب و راه اندازی، راهنمایی، گارانتی و مشخصات فنی فیلتر هارمونیک با کارشناسان دیزل صنعت تماس بگیرید. (۳۳۳۵۹۸۱۸ – ۰۴۱ ).
