Avec les progrès continus de l'automatisation industrielle, les compresseurs d'air à fréquence variable sont progressivement devenus des produits courants sur le marché, et les entraînements à fréquence variable (VFD) ont également acquis de nombreuses applications. Le VFD des compresseurs d'air à fréquence variable ajuste la tension et la fréquence de sortie en commutant ses IGBT internes, fournissant ainsi au moteur la tension d'alimentation requise en fonction de ses besoins réels pour réaliser des économies d'énergie et réguler la vitesse. Cependant, les dangers provoqués par l’utilisation généralisée des VFD ne doivent pas être négligés. Dans le domaine des moteurs, les VFD peuvent potentiellement endommager les moteurs et perturber dans une certaine mesure les conditions de fonctionnement normales.
Même si les économies d'énergie réalisées grâce aux VFD dans les compresseurs d'air à fréquence variable sont importantes, le problème de la pollution harmonique provenant de ces entraînements est devenu de plus en plus grave. Différentes entreprises sont confrontées à des défis variés lors de la mise en œuvre du VFD. En résumé, les harmoniques causent principalement des dommages à certains équipements, nécessitant l'installation de dispositifs de filtrage comme des réacteurs pour atténuer le problème-ce qui présente également des opportunités pour les applications sur cuivre. Ci-dessous, nous détaillons quels équipements sont susceptibles de subir des dommages harmoniques.
Quels dommages les harmoniques de l’onduleur peuvent-elles causer ?
1. Transformateurs
Les harmoniques de courant augmentent les pertes dans le cuivre, tandis que les harmoniques de tension augmentent les pertes dans le fer. L'effet combiné augmente la température du transformateur, compromettant l'intégrité de l'isolation et réduisant la marge de capacité. Les harmoniques peuvent également induire une résonance entre les enroulements du transformateur et la capacité inter-fils, ou provoquer une saturation/distorsion magnétique du noyau, générant du bruit.
2. Moteurs électriques
La production harmonique affecte principalement les moteurs en induisant un échauffement supplémentaire, conduisant à des augmentations de température élevées. Les moteurs nécessitent souvent un déclassement. Les formes d'onde de sortie déformées augmentent les tensions de crête répétitives, compromettant l'isolation du moteur. Les harmoniques provoquent également des pulsations de couple et des niveaux de bruit accrus.
3. Appareillage de commutation
Les courants harmoniques induisent des taux de courant di/dt extrêmement élevés lors du démarrage de l'appareillage de commutation, augmentant les pics de tension de rétablissement transitoire et compromettant potentiellement l'intégrité de l'isolation.
4. Banques de condensateurs de puissance
Les spécifications standard limitent la surcharge du condensateur à 35 % du courant nominal. Cependant, les effets harmoniques provoquent fréquemment de graves surcharges pendant le fonctionnement. À mesure que l'impédance du condensateur diminue avec l'augmentation de la fréquence, les harmoniques font que les condensateurs agissent comme des pièges à courant, attirant des courants excessifs. Cela entraîne une surchauffe, une augmentation des contraintes diélectriques et des dommages potentiels. Lorsque les impédances des condensateurs et des lignes résonnent, des courts-circuits, des surintensités et une génération de bruit induits par des vibrations se produisent.
5. Instruments de mesure
Les instruments de mesure tels que les compteurs d'énergie électrique subissent un couple électromagnétique supplémentaire sur leurs rotors d'induction en raison des harmoniques, provoquant des erreurs de mesure et une précision réduite.
6. Dispositifs de protection
Les harmoniques du courant génèrent un couple supplémentaire, modifiant les caractéristiques opérationnelles des dispositifs de protection et pouvant provoquer des déclenchements intempestifs.
D'autres équipements tels que les systèmes d'éclairage, les appareils de communication, les équipements informatiques et les systèmes de télécommande à fréquence porteuse-sont également sensibles aux interférences harmoniques, qui peuvent perturber le fonctionnement normal ou raccourcir la durée de vie.
7. Équipement électronique de puissance
Dans diverses applications, les appareils électroniques servent souvent de sources de courant harmonique et sont très sensibles à la distorsion harmonique, entraînant des dysfonctionnements.