- ఎలక్ట్రికల్ సిస్టమ్‌లో హార్మోనిక్స్ అంటే ఏమిటి?
- పవర్ సిస్టమ్‌లో హార్మోనిక్‌లను తొలగించడం ఎందుకు అవసరం?
- హార్మోనిక్స్ ఫిల్టర్ల రకం
- నిష్క్రియాత్మక హార్మోనిక్ ఫిల్టర్లు
- యాక్టివ్ హార్మోనిక్ ఫిల్టర్లు
- హార్మోనిక్ ఫిల్టర్లను ఎలా ఎంచుకోవాలి
ఎలక్ట్రికల్ సిస్టమ్‌లో హార్మోనిక్స్ అంటే ఏమిటి?
శక్తి వ్యవస్థలలో, హార్మోనిక్స్ ప్రాథమిక పౌన.పున్యం యొక్క సానుకూల పూర్ణాంక గుణకాలుగా నిర్వచించబడతాయి. హార్మోనిక్ అనేది వోల్టేజ్ లేదా ప్రాథమిక పౌన.పున్యం యొక్క బహుళ వద్ద కరెంట్ సంభవిస్తుంది. ఇది తరచుగా విద్యుత్ లైన్లో శబ్దంగా పరిగణించబడుతుంది.
విద్యుత్ వ్యవస్థలోని హార్మోనిక్‌లను రెండు రకాలుగా వర్గీకరించవచ్చు: ప్రస్తుత హార్మోనిక్స్ మరియు వోల్టేజ్ హార్మోనిక్స్.
ప్రస్తుత సంతులనం వంటి VSDs కాని సరళ లోడ్ ప్రేరిత (వేరియబుల్ వేగం డ్రైవ్). నాన్ లీనియర్ లోడ్లు ఖచ్చితమైన సైనూసోయిడల్ తరంగ రూపంలో లేని విద్యుత్ లైన్ నుండి విద్యుత్తును ఆకర్షిస్తాయి. నాన్సిన్యూసోయిడల్ కరెంట్ వేవ్‌ఫార్మ్ అనేది సరళమైన సైనూసోయిడల్ యొక్క సంక్లిష్ట శ్రేణి, ఇది ఒక పూర్ణాంకం వద్ద డోలనం చేయగలదు, ఇది పవర్ లైన్ ప్రాథమిక పౌన.పున్యంలో బహుళ.
చాలా సందర్భాలలో, వోల్టేజ్ హార్మోనిక్స్ ప్రస్తుత హార్మోనిక్స్ వల్ల కలుగుతుంది. వోల్టేజ్ హార్మోనిక్ సంభవిస్తుంది ఎందుకంటే సోర్స్ ఇంపెడెన్స్‌తో ప్రస్తుత హార్మోనిక్స్ ప్రభావంతో ఉత్పత్తి అయ్యే వోల్టేజ్.
పై చిత్రం నాన్-లీనియర్ లోడ్ అంతటా బాధపడుతున్న ప్రస్తుత తరంగ రూపాన్ని చూపుతుంది. ఇక్కడ వక్రీకరించిన ప్రస్తుత తరంగ రూపం సైనూసోయిడల్ తరంగాన్ని అనుసరించడం లేదు. ఇది శక్తి వ్యవస్థలో ప్రస్తుత హార్మోనిక్‌లను చూపుతుంది.
పవర్ సిస్టమ్‌లో హార్మోనిక్‌లను తొలగించడం ఎందుకు అవసరం?
ప్రస్తుత మరియు వోల్టేజ్ హార్మోనిక్స్ లోడ్‌కు ధ్వనించే శక్తి బదిలీకి నేరుగా అనులోమానుపాతంలో ఉంటాయి. విద్యుత్ వ్యవస్థలోని హార్మోనిక్‌లకు వివిధ గృహ మరియు కార్యాలయ పరికరాలు బాధ్యత వహిస్తాయి. పవర్ సిస్టమ్ హార్మోనిక్స్ తరచుగా లోడ్ కరెంట్‌ను పెంచుతాయి. కర్మాగారాల్లో లేదా ఇల్లు లేదా కార్యాలయంలోని ఫ్లోరోసెంట్ లైట్లు వంటి వివిధ పరికరాలు హార్మోనిక్‌ల ద్వారా ప్రభావితమవుతాయి మరియు వివిధ లోపాలతో బాధపడుతున్నాయి. పవర్ సిస్టమ్ హార్మోనిక్స్ వల్ల మోటార్లు భారీగా ప్రభావితమవుతాయి.
కొన్నిసార్లు విద్యుత్ వ్యవస్థలలోని హార్మోనిక్స్ చాలా ప్రమాదకరమైనవి మరియు సాధనాలకు అందించే శక్తిని పెంచుతాయి, ఇది లోడ్‌లో ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదలకు దారితీస్తుంది మరియు పరికర జీవితాన్ని తగ్గిస్తుంది.
కు ఈ శక్తి వ్యవస్థ సంతులనం అధిగమించడానికి, శక్తి అనుసంధాన కాని భారాలు డ్రైవ్ మరియు పునర్నిర్మాణానికి ఒకటి అవసరం శక్తి వ్యవస్థలో సంతులనం ఫిల్టర్లు పరిచయం.
హార్మోనిక్స్ ఫిల్టర్ల రకం
హార్మోనిక్స్ కారణంగా వక్రీకరించిన విద్యుత్ ఉత్పాదనల నుండి ఖరీదైన విద్యుత్ పరికరాలను రక్షించడానికి హార్మోనిక్స్ ఫిల్టర్లు చాలా ప్రభావవంతంగా ఉంటాయి. రేట్ చేయబడిన శక్తి, అనువర్తిత వోల్టేజ్, సింగిల్ ఫేజ్ లేదా మూడు దశలు మరియు ఇతర లోడ్-ఆధారిత పారామితులను బట్టి ఎలక్ట్రికల్ మరియు ఎలక్ట్రానిక్స్ మార్కెట్లో వివిధ రకాల హార్మోనిక్స్ ఫిల్టర్లు అందుబాటులో ఉన్నాయి.
అయినప్పటికీ, రెండు ప్రధాన రకాల హార్మోనిక్స్ ఫిల్టర్లు అందుబాటులో ఉన్నాయి, అవి నిష్క్రియాత్మక హార్మోనిక్ ఫిల్టర్లు మరియు యాక్టివ్ హార్మోనిక్ ఫిల్టర్.
ఈ రెండు రకాల హార్మోనిక్ ఫిల్టర్ల మధ్య ప్రధాన వ్యత్యాసం వడపోత రూపకల్పనకు ఉపయోగించే భాగాలు. నిష్క్రియాత్మక హార్మోనిక్ ఫిల్టర్లు సాధారణ నిష్క్రియాత్మక భాగాలను ప్రధానంగా రెసిస్టర్లు, ప్రేరకాలు మరియు కెపాసిటర్లను ఉపయోగిస్తాయి. అయితే క్రియాశీల హార్మోనిక్ వడపోతలు క్రియాశీల విభాగాలను ఉపయోగించవచ్చు వంటి BJT లు, IGBTs, MOSFET లు మరియు ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్లు వివిధ రకాల.
హార్మోనిక్స్ ఫిల్టర్లు ఎలక్ట్రికల్ లైన్ భద్రతా పరికరాలు కాబట్టి అవి అంతర్జాతీయ భద్రతా ప్రమాణాలైన ఐఇఇఇ, ఇఎన్, ఎఎస్, బిఎస్ మరియు అండర్ రైటర్స్ లాబొరేటరీస్ యుఎల్ మార్క్ వంటివి నిర్ధారించాలి.
అలాగే, హార్మోనిక్స్ ఫిల్టర్లను వేర్వేరు ఆర్డర్‌లలో రూపొందించవచ్చు. మూడవ క్రమం వలె హార్మోనిక్ ఫిల్టర్లు ప్రాథమిక పౌన.పున్యంలో మూడవ గుణకం అయిన ఫ్రీక్వెన్సీని ఫిల్టర్ చేయగలవు.
నిష్క్రియాత్మక హార్మోనిక్ ఫిల్టర్లు
నిష్క్రియాత్మక హార్మోనిక్ ఫిల్టర్లు అత్యంత సాధారణమైనవి మరియు సులభంగా లభించే హార్మోనిక్ ఫిల్టర్. విద్యుత్ లైన్‌లోని హార్మోనిక్ అవాంతరాలను అణిచివేసేందుకు ఇది సరసమైన వడపోత.
ముందు చర్చించినట్లుగా, నిష్క్రియాత్మక హార్మోనిక్ ఫిల్టర్లు రెసిస్టర్స్ ప్రేరకాలు మరియు కెపాసిటర్లు వంటి ప్రామాణిక నిష్క్రియాత్మక భాగాలను ఉపయోగిస్తాయి. ఆ నిష్క్రియాత్మక భాగాలు ట్యాంక్ సర్క్యూట్ ఏర్పడటానికి ఉపయోగిస్తారు. ట్యాంక్ సర్క్యూట్ ప్రత్యేక పద్ధతిలో రూపొందించబడింది, తద్వారా ఇది అవాంఛిత హార్మోనిక్‌లకు సంబంధించి అదే ప్రతిధ్వని పౌన frequency పున్యంలో పనిచేయగలదు. నిష్క్రియాత్మక హార్మోనిక్ ఫిల్టర్లు అవాంఛిత హార్మోనిక్‌లను పాస్ చేయడానికి నిరోధించాయి. నిష్క్రియాత్మక హార్మోనిక్ వడపోత హార్మోనిక్ ప్రవాహాన్ని వేడిలోకి మారుస్తుంది మరియు తుది పరికరం లేదా లోడ్‌ను రక్షిస్తుంది. వడపోతను హార్మోనిక్‌లుగా తొలగించాల్సిన నిర్దిష్ట పౌన frequency పున్యానికి ట్యూన్ చేయవచ్చు.
ప్రధానంగా నాలుగు రకాల నిష్క్రియాత్మక హార్మోనిక్ ఫిల్టర్లు ఉపయోగించబడతాయి:
1. హై పాస్ ఫిల్టర్
2. బ్యాండ్‌పాస్ ఫిల్టర్
3. సి రకం ఫిల్టర్ మరియు
4. సిరీస్ ఫిల్టర్.
హై పాస్ ఫిల్టర్
హై ఆర్డర్ హార్మోనిక్‌లను తొలగించడానికి మరియు విస్తృత శ్రేణి పౌన.పున్యాలపై సౌకర్యవంతమైన నియంత్రణను కలిగి ఉండటానికి హై పాస్ నిష్క్రియాత్మక హార్మోనిక్ ఫిల్టర్లను ఉపయోగిస్తారు. ప్రాథమిక హై పాస్ హార్మోనిక్ ఫిల్టర్ డిజైన్ రెసిస్టర్, కెపాసిటర్ మరియు ఇండక్టర్ అనే మూడు నిష్క్రియాత్మక భాగాలను ఉపయోగిస్తుంది.
పై చిత్రంలో, నిష్క్రియాత్మక హై పాస్ హార్మోనిక్ ఫిల్టర్ యొక్క ప్రాథమిక నిర్మాణాన్ని మనం చూడవచ్చు. నిర్మాణం రెసిస్టర్‌ను చూపిస్తుంది మరియు ఇండక్టర్ సమాంతర కనెక్షన్‌లో సిరీస్లో కెపాసిటర్ ఉంటుంది. వడపోత అధిక-ఫ్రీక్వెన్సీ పరిధిలో ఫ్లాట్ ఇంపెడెన్స్ లక్షణాలను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. అధిక పౌన frequency పున్యం విద్యుత్ నష్టాన్ని తగ్గిస్తుంది.
ఈ రకమైన ఫిల్టర్లు ప్రధానంగా 5 వ / 6 వ లేదా అంతకంటే ఎక్కువ ఆర్డర్ కరెంట్‌ను ఫిల్టర్ చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు. తక్కువ ఆర్డర్ లేదా తక్కువ-ఫ్రీక్వెన్సీ అనువర్తనాలలో ఉపయోగించినప్పుడు విద్యుత్ నష్టాన్ని తొలగించడానికి తరచుగా వేర్వేరు ఫిల్టర్లను హై పాస్ హార్మోనిక్ ఫిల్టర్లతో కలుపుతారు.
ఫ్రీక్వెన్సీతో ఇంపెడెన్స్ కర్వ్ క్రింది చిత్రంలో చూపబడుతుంది.
బ్యాండ్‌పాస్ ఫిల్టర్
బ్యాండ్‌పాస్ హార్మోనిక్ ఫిల్టర్ డబుల్ ట్యూన్డ్ ఫిల్టర్. Bandpass హార్మోనిక్ వడపోత రెండు కెపాసిటర్లు, రెండు ప్రేరకాలు, మరియు ఒక సింగిల్ నిరోధకం కలిగి. ఇది హై ఆర్డర్ హార్మోనిక్ వడపోత ప్రయోజనాల కోసం కూడా ఉపయోగించబడుతుంది. ఈ ఫిల్టర్ ప్రామాణిక బ్యాండ్‌పాస్ ఫిల్టర్ యొక్క సమాంతర ప్రతిధ్వనితో పాటు ఇండక్టర్ మరియు కెపాసిటర్ యొక్క సిరీస్ ప్రతిధ్వనితో కలిసి పనిచేస్తుంది.
పై చిత్రంలో, ప్రాథమిక బ్యాండ్‌పాస్ ఫిల్టర్ స్కీమాటిక్ చూపబడుతుంది. ఫిల్టర్ సర్క్యూట్ రెండు భాగాలుంటాయి లో, మొదటి భాగం ఒక కెపాసిటర్ లో అయితే C2 మరియు ప్రేరకం L2 సిరీస్లో అనుసంధానించబడిన రెండవ భాగం ఒక నిరోధకం, ఒక ఇండక్టర్, మరియు ఒక కెపాసిటర్ సమాంతరంగా కనెక్ట్. మొదటి భాగం మరియు రెండవ భాగం కూడా సిరీస్లో అనుసంధానించబడి ఉన్నాయి.
ఫ్రీక్వెన్సీతో ఇంపెడెన్స్ లక్షణాలు క్రింది గ్రాఫ్‌లో చూపబడతాయి.
సి రకం ఫిల్టర్
సి టైప్ ఫిల్టర్ రెండవ లేదా మూడవ ఆర్డర్ హార్మోనిక్ వడపోత ప్రయోజనాల వంటి తక్కువ ఆర్డర్ కోసం ఉపయోగించబడుతుంది. సి రకం ఫిల్టర్లు సమానమైన బ్యాండ్‌పాస్ లేదా సిరీస్ ఫిల్టర్ కంటే తక్కువ నష్టాన్ని కలిగి ఉంటాయి.
సి రకం ఫిల్టర్లు 4 నిష్క్రియాత్మక భాగాలను కలిగి ఉంటాయి - రెండు కెపాసిటర్లు, ఒక ప్రేరక మరియు ఒకే నిరోధకం.
పై చిత్రంలో, సి రకం వడపోత యొక్క ప్రాథమిక నిర్మాణం చూపబడింది. ఒక కెపాసిటర్ ఒక ప్రేరక శ్రేణిలో అనుసంధానించబడి ఉంది, ఇది మళ్ళీ రెసిస్టర్‌తో సమాంతరంగా అనుసంధానించబడి ఉంటుంది. మూడు భాగాల సమాంతర కనెక్షన్ మళ్ళీ రెండవ కెపాసిటర్‌తో సిరీస్లో అనుసంధానించబడి ఉంది.
ఓసిలేటెడ్ ఇండక్టర్ మరియు కెపాసిటర్ సృష్టించిన ప్రాథమిక ప్రవాహాన్ని రెసిస్టర్ అణిచివేస్తుంది.
ఇంపెడెన్స్ వక్రత క్రింది చిత్రంలో చూపబడింది-
సిరీస్ ఫిల్టర్
సిరీస్ ఫిల్టర్‌ను సింగిల్ ట్యూన్డ్ హార్మోనిక్ సప్రెసర్ పాసివ్ ఫిల్టర్ అంటారు. ఈ ఫిల్టర్ చాలా సరళమైన నిర్మాణ లక్షణాలను కలిగి ఉంది. మూడు నిష్క్రియాత్మక భాగాలు మాత్రమే - ఒకే కెపాసిటర్, ఇండక్టర్ మరియు రెసిస్టర్ సిరీస్లో ఉపయోగించబడతాయి. ఈ ఫిల్టర్ సింగిల్ ఫ్రీక్వెన్సీని తొలగిస్తుంది.
ఈ వడపోత నిర్మాణం కింది చిత్రంలో చూపబడుతుంది, ఇక్కడ 3 నిష్క్రియాత్మక భాగాలు సిరీస్లో అనుసంధానించబడి సింగిల్ ట్యూన్డ్ సిరీస్ హార్మోనిక్ ఫిల్టర్‌ను ఏర్పరుస్తాయి.
ఇంపెడెన్స్ లక్షణం క్రింది చిత్రంలో చూపబడింది -
యాక్టివ్ హార్మోనిక్ ఫిల్టర్లు
ఇంతకుముందు చర్చించినట్లుగా, విద్యుత్ లైన్లో అనుబంధించబడిన హార్మోనిక్‌లను తొలగించడానికి నిష్క్రియాత్మక హార్మోనిక్స్ ఫిల్టర్లు మంచివి. అయినప్పటికీ, నిష్క్రియాత్మక హార్మోనిక్ వడపోత రూపకల్పన నిజంగా సంక్లిష్టమైనది మరియు లోడ్ యొక్క రియాక్టివ్ శక్తి అవసరాలకు అనుగుణంగా డిజైనర్ నిష్క్రియాత్మక హార్మోనిక్ ఫిల్టర్లను రూపొందించాలి. అటువంటి సందర్భంలో, నిష్క్రియాత్మక వడపోత రూపకల్పన చాలా కష్టం మరియు ఇది కొన్ని లోడ్ పరిస్థితుల కోసం పేలవమైన శక్తి కారకాల ఆపరేషన్‌కు దారితీస్తుంది.
ఈ విషయంలో, ప్రాథమిక పౌన.పున్యం యొక్క రియాక్టివ్ పవర్ డిపెండెన్సీలు లేకుండా పవర్ లైన్ హార్మోనిక్‌లను నిర్వహించడానికి క్రియాశీల ఫిల్టర్లు మంచివి.
యాక్టివ్ హార్మోనిక్ ఫిల్టర్లు ఒక అద్భుతమైన పద్ధతిని ఉపయోగిస్తాయి, ఇక్కడ ఫిల్టర్ స్వీయ-ఉత్పత్తి హార్మోనిక్ భాగాలను ఉపయోగిస్తుంది మరియు అవాంఛిత హార్మోనిక్‌లను రద్దు చేసే విద్యుత్ లైన్‌కు ఇంజెక్ట్ చేస్తుంది.
ఉన్నాయి అందుబాటులో క్రియాశీల ఫిల్టర్లు వివిధ రకాల శక్తి లైన్ లో సంతులనం తొలగించడానికి వివిధ ప్రాంతాల గురించి పరిశోధనలు ఉపయోగిస్తాయి.
సర్వసాధారణమైన క్రియాశీల హార్మోనిక్ ఫిల్టర్ల రూపకల్పన వంటి క్రింది ప్రాథమిక విషయాలను ఉపయోగిస్తుంది
1. వివిధ పవర్ స్విచ్‌లను ఉపయోగించి వోల్టేజ్ సోర్స్ ఇన్వర్టర్
2. విద్యుత్ లైన్ నుండి నమూనా మరియు నియంత్రణ సూచన
3.PWM వ్యవస్థ PWM ఫైరింగ్ పల్స్‌ను సిస్టమ్‌లోకి హార్మోనిక్‌గా ఇంజెక్ట్ చేస్తుంది.
యాక్టివ్ హార్మోనిక్ ఫిల్టర్ వేరే రకమైన సెమీకండక్టర్ స్విచ్‌లను ఉపయోగిస్తుంది, ఇది పనిచేయడానికి శక్తి అవసరం.
హార్మోనిక్ ఫిల్టర్లను ఎలా ఎంచుకోవాలి
ఖచ్చితమైన హార్మోనిక్ ఫిల్టర్‌ను నిర్ణయించడం చాలా గమ్మత్తైనది. ఒక అవసరం హార్మోనిక్ ఫ్రీక్వెన్సీ గుర్తించడానికి ఫిల్టర్లు సరిచేసి అవసరమైన వద్ద. కొన్ని సందర్భాల్లో, హార్మోనిక్స్ లేని నిర్దిష్ట మౌలిక పౌన frequency పున్యంలో తప్పు ట్యూనింగ్ కారణంగా వడపోత ఆపరేషన్ ప్రయోజనాన్ని అందించడంలో విఫలమైంది.
మొదటి ముఖ్యమైన అడుగు సంతులనం క్రమంలో గుర్తించడమే మరియు హార్మోనిక్ క్రమం ఆధారంగా ఎంపిక వడపోత అవసరం. సింగిల్ ఫ్రీక్వెన్సీ హార్మోనిక్ డిస్టార్షన్ సిరీస్‌ను తొలగించడానికి హార్మోనిక్ ఫిల్టర్లు సమర్థవంతంగా పనిచేస్తాయి కాని కొన్ని సందర్భాల్లో డబుల్ ట్యూన్డ్ హార్మోనిక్స్ ఫిల్టర్లను ఉపయోగించాల్సిన అవసరం ఉంది.
ఫిల్టర్లు అంతటా నష్టాలు కూడా వడపోత ఎంపికపై ఎక్కువగా ఆధారపడి ఉంటాయి నష్టపరిహారం అవసరం. కొన్నిసార్లు అధిక స్థాయి నాన్ లీనియర్ లోడ్ల కోసం, క్రియాశీల మరియు నిష్క్రియాత్మక రెండు రకాల హార్మోనిక్ ఫిల్టర్లు అవసరం.