Harmonikot, K-kerroin ja muuntajat: kun ei-lineaariset kuormat vaativat alennusta

Muuntaja, jonka teho on 1 000 kVA, on arvioitu 1 000 kVA sinimuotoiselle 50 Hz virralle. Syötä siihen sama RMS-virta 50 Hz:llä plus 5., 7. ja 11. harmoniset, ja käämihäviöt kasvavat huomattavasti, koska pyörrevirran häviöt kasvavat taajuuden neliön myötä. Tämä on syy K-kertoimelle ja "harmonisen alennuksen" taustalla, jonka löydät datakeskusten ja teollisuuden spesifikaatioista.

Missä harmoniset syntyvät

• Kuuden pulssin tasasuuntaajat ja muuttuvanopeuksiset ajot: 5. ja 7. harmoniset, THDi 30–80 % ilman suodattimia.
• UPS-järjestelmät ja palvelinvirtalähteet: 3. (neutraalissa!), 5., 7.
• LED- ja loisteputkivalaisimien ohjaimet.
• PV- ja akkuinvertterit: modernit yksiköt ovat hyvin alle 5 % THDi ja eivät yleensä aiheuta huolta.

K-kerroin

K-kerroin (UL 1562 / IEEE C57.110) painottaa kutakin harmonista virtaa sen järjestyksen neliöllä:

K = Σ (Ih / I1)² · h² kun h = 1, 2, 3, …

Puhdas sinimuotoinen aaltomuoto on K = 1. Kuormalla, jossa on 20 % 5. ja 14 % 7. harmonista, on K ≈ 1 + 0.04·25 + 0.02·49 ≈ 3. Eurooppalainen vastine on "kerroin K" EN 50464-3 / IEC 61378:ssä, joka johtaa alennuskerroimeen sen sijaan, että se olisi muuntajaluokka.

K-kerroin	Tyypillinen kuorma	Standardimuuntajan kapasiteetti
1	Moottorit, lämmitys, hehkulamput	100 %
4	Toimistot IT-laitteilla, sekoitetut ajot	≈ 85–90 %
13	Datakeskus, UPS-dominoitu kuorma, hitsaus	≈ 70–75 %
20	Tasasuuntaajatehtaat, suuret ajojärjestelmät	≈ 60 %

Kolme tapaa käsitellä sitä

1. Alenna standardiyksikköä. 700 kVA K-13 kuormalle valitse 1 000 kVA muuntaja. Yksinkertaista, ja suuremmalla yksiköllä on myös alhaisempi uk-liittyvä jännitehäiriö. Usein halvin reitti PNACHO-luokituksille, koska seuraava koko maksaa vähemmän kuin erityinen suunnittelu.
2. Määritä K-luokiteltu suunnittelu. Siirretyt tai folio-LV-käämit, suurempi neutraali johtimen (3. harmonisen kuorman jopa 173 % vaihevirrasta), vahvistettu jäähdytys. Pidempi toimitusaika; perusteltu suurille datakeskuksille.
3. Suodata lähteessä. Aktiiviset harmoniset suodattimet tai 12-pulssiset ajot vähentävät THDi:tä alle 5 %:iin, ja muuntaja näkee lähes sinimuotoista virtaa. Yleensä taloudellisin ratkaisu yli 1 MVA:ssa.

PNACHO-muuntajille

Molemmat sarjat käsittelevät tavallisten kaupallisten ja teollisten kuormien harmonista sisältöä (K ≤ 4) nimellisarvossaan. UPS-dominoitujen tai tasasuuntaajakuormien osalta lähetä meille harmoninen spektri tai K-kerroin kuormatutkimuksesta; valitsemme luokituksen, jossa on sopiva marginaali – esimerkiksi PNACHO-D yksi koko suurempi AF-venttiilisarjalla, joka lisää jäähdytysreserviä juuri sinne, missä harmoniset häviöt ilmenevät.