Filtracja w Elektrotechnice: Definicja i Zastosowanie
- Szczegóły
Filtry aktywne to zaawansowane urządzenia energoelektroniczne zaprojektowane w celu poprawy jakości energii elektrycznej w sieciach zasilających. Ich podstawową funkcją jest eliminacja odkształceń harmonicznych generowanych przez odbiorniki nieliniowe. Pozwala to na kompensację mocy biernej i stabilizację parametrów na danej stronie zasilania. Filtry aktywne stają się więc niezbędnym elementem systemów elektroenergetycznych, zapewniając skuteczną eliminację tych zakłóceń.
Definicja i Działanie Filtrów Aktywnych
W odróżnieniu od tradycyjnych filtrów pasywnych, filtry aktywne wykorzystują nowoczesne technologie sterowania i przetwarzania sygnałów, aby dynamicznie kompensować zakłócenia w czasie rzeczywistym. Ich głównym zadaniem jest redukcja wyższych harmonicznych prądu, które są generowane przez nieliniowe odbiorniki takie jak falowniki, zasilacze impulsowe czy oświetlenie LED. Działanie filtrów aktywnych opiera się na aktywnym generowaniu prądów kompensacyjnych, które neutralizują niepożądane harmoniczne w sieci. Filtry aktywne monitorują prąd pobierany przez odbiorniki nieliniowe w punkcie przyłączenia i generują prąd kompensujący.
Przeciwdziała on powstawaniu zakłóceń. Filtry aktywne charakteryzują się zaawansowanymi algorytmami sterowania oraz szybką i wydajną elektroniką, co pozwala na natychmiastową reakcję na zmieniające się warunki w sieci. Filtry aktywne wykorzystują również zdolność do kompensacji mocy biernej oraz symetryzacji obciążeń fazowych, co dodatkowo poprawia parametry pracy sieci.
Zastosowanie Filtrów Aktywnych
Filtry aktywne znajdują szerokie zastosowanie w miejscach, gdzie występują odbiorniki nieliniowe. Przykład stanowią zakłady przemysłowe, serwerownie czy centra danych. W takich środowiskach kluczowe jest zapewnienie wysokiej jakości zasilania, aby uniknąć uszkodzeń urządzeń i zakłóceń w pracy systemów.
- Przemysł produkcyjny - w fabrykach, gdzie wykorzystywane są maszyny o zmiennym obciążeniu, filtry aktywne mogą znacząco poprawić jakość zasilania.
- Budynki komercyjne - w biurach i centrach handlowych filtry aktywne są stosowane do stabilizacji parametrów sieci oraz eliminacji zakłóceń.
Przykłady Filtrów Aktywnych
Na przykład, filtry aktywne firmy Elsta Elektronika, takie jak model APF-100 oraz APF-300, oferują zaawansowane funkcje związane z kompensacją mocy biernej i eliminacji harmonicznych. Dzięki zastosowaniu nowoczesnych technologii, takich jak cyfrowe sterowanie, autorskie algorytmy pracy, wysoka moc obliczeniowa, oraz wykorzystanie układów pomiarowych o odpowiedniej dokładności, te filtry skutecznie minimalizują ryzyko odkształceń. Poprawiają tym samym efektywność energetyczną całego systemu.
Przeczytaj także: Jak rozpoznać twardą wodę?
Filtr aktywny typu APF-100 jest przeznaczony do pracy w sieciach 4-przewodowych niskiego napięcia w celu filtracji wyższych harmonicznych, kompensacji mocy biernej i symetryzacji prądów. Urządzenie może współpracować z odbiornikami lub instalacjami 3-fazowymi i jest podłączane w sieci równolegle do innych urządzeń.
Filtr aktywny typu APF-300 przeznaczony jest do pracy w sieciach 4-przewodowych niskiego napięcia, w celu filtracji wyższych harmonicznych, kompensacji mocy biernej i symetryzacji prądów. Urządzenie może współpracować z odbiornikami lub instalacjami 3-fazowymi i jest podłączane w sieci równolegle do innych urządzeń. Filtr ten dedykowany jest m.in. największym zakładom przemysłowym i przetwórczym. Cechuje go unikalna budowa modułowa, a także możliwość pracy równoległej.
Korzyści z Zastosowania Filtrów Aktywnych
Zastosowanie filtrów aktywnych przekłada się bezpośrednio na poprawę efektywności energetycznej. Dzięki redukcji strat energii i obciążenia sieci, przedsiębiorstwa mogą obniżyć koszty operacyjne oraz zmniejszyć emisję CO₂. Filtry aktywne pomagają również w spełnieniu wymogów prawnych dotyczących efektywności energetycznej, takich jak Ustawa o efektywności energetycznej.
Filtr aktywny APF-100 i filtr aktywny APF-300 nie tylko eliminuje niepożądane harmoniczne, ale także kompensuje moc bierną niezależnie od jej charakteru, co przekłada się na niższe opłaty za energię elektryczną. Głównym celem zastosowania filtra aktywnego jest poprawa jakości dostarczanej energii oraz spełnienie norm i standardów dotyczących parametrów sieci elektroenergetycznej.
Techniczne Aspekty Filtrów Aktywnych
Konstrukcja filtrów aktywnych opiera się na zaawansowanych układach energoelektronicznych, które wykorzystują elementy aktywne, takie jak tranzystory IGBT czy MOSFET, do generowania prądów kompensacyjnych. Filtr aktywny zawiera jednostkę sterującą, która na bieżąco analizuje prądy i napięcia w sieci, oraz moduł mocy odpowiedzialny za wytwarzanie odpowiednich sygnałów kompensujących. Dzięki temu możliwa jest dynamiczna i precyzyjna redukcja wyższych harmonicznych prądu, co poprawia jakość energii elektrycznej i chroni urządzenia przed negatywnymi skutkami zakłóceń.
Przeczytaj także: Wpływ wody gazowanej na dzieci
Filtr aktywny AHF (Active Harmonic Filter) to urządzenie przeznaczone do aktywnej kompensacji wyższych harmonicznych w sieciach elektroenergetycznych. Działa on poprzez generowanie prądów kompensacyjnych w przeciwnej fazie do zakłóceń harmonicznych, co skutecznie je eliminuje. Filtr aktywny APF-100/APF-300 firmy Elsta Elektronika jest przykładem takiego urządzenia. Zapewnia on nie tylko redukcję wyższych harmonicznych prądu, ale także kompensację mocy biernej i symetryzację obciążeń fazowych, co przekłada się na poprawę jakości energii elektrycznej i efektywności energetycznej.
Zaawansowane Filtry Aktywne APF-100/APF-300
Firma Elsta Elektronika, korzystając z wieloletniego doświadczenia w dziedzinie elektroniki i automatyki, stworzyła zaawansowany filtr aktywny APF-100/APF-300. Urządzenie to wyróżnia się kompaktową budową, łatwością instalacji oraz intuicyjnym interfejsem użytkownika dostępnym przez wbudowany serwer WEB i komunikację Wi-Fi.
Parametry filtrów aktywnych APF-100 pozwalają na skuteczną filtrację wyższych harmonicznych prądu do 50-tej, wysoką kompensację mocy biernej oraz symetryzację prądów fazowych. Dodatkowo, urządzenie umożliwia monitorowanie kluczowych parametrów sieci, takich jak napięcie, prąd, moc czy współczynnik THDi oraz tg ϕ, co pozwala na pełną kontrolę nad jakością dostarczanej energii.
Wyższe Harmoniczne i Ich Eliminacja
Wyższe harmoniczne to zjawiska powstające w sieciach elektrycznych w wyniku działania odbiorników nieliniowych. Generują one prądy o częstotliwościach będących wielokrotnościami częstotliwości podstawowej (50 Hz). Eliminacja wyższych harmonicznych jest kluczowa dla zapewnienia niezawodności i efektywności systemów elektrycznych.
Generator harmonicznych filtra aktywnego to kluczowy element, który pozwala na precyzyjną eliminację niepożądanych odkształceń prądu w sieci. Działa poprzez generowanie prądu o przeciwnych fazach do tych harmonicznych, które są obecne w sieci, co skutecznie neutralizuje odkształcenia. W praktyce oznacza to, że filtr aktywny może dynamicznie kompensować zarówno harmoniczne wyższego rzędu, jak i podstawowe odkształcenia, niezależnie od charakteru obciążenia.
Przeczytaj także: Oczyszczalnie ścieków: proces budowy wyjaśniony
Zapobieganie problemom związanym z wyższymi harmonicznymi prądu wymaga podejścia systemowego. Filtry aktywne, takie jak APF-100/25/4w/E i APF-100/50/4w/E czy APF-300/200/E i APF-300/400/E, stanowią kluczowy element strategii poprawy jakości energii.
Technologia Układów FPGA
Filtry aktywne produkowane przez Elsta Elektronika wykorzystują nowoczesne układy FPGA (Field-Programmable Gate Array), które odgrywają kluczową rolę w ich działaniu. Układy FPGA, będące programowalnymi macierzami bramek, oferują projektantom elastyczność, umożliwiając wielokrotne programowanie oraz rekonfigurację bez konieczności demontażu urządzenia. Dzięki temu filtry aktywne Elsta Elektronika mogą być łatwo dostosowywane do zmieniających się wymagań systemów, w których są zainstalowane.
Pomimo że układy FPGA mogą pobierać więcej mocy i działać wolniej niż dedykowane układy scalone (ASIC), ich główne zalety, takie jak krótszy czas projektowania i niższe koszty dla małych serii produkcji, czynią je idealnym rozwiązaniem w zaawansowanych systemach filtracji sygnałów.
Podsumowanie
Podsumowując, zastosowanie filtra aktywnego jest kluczowe w nowoczesnych instalacjach elektrycznych, gdzie występuje duża ilość odbiorników nieliniowych. Redukcja wyższych harmonicznych prądu przez filtry aktywne zapewnia stabilność i niezawodność systemów zasilania, a także spełnia rosnące wymagania dotyczące jakości energii elektrycznej.
Inwestycja w zaawansowany filtr aktywny APF-100 i filtr aktywny APF-300 to krok w kierunku zwiększenia efektywności energetycznej, obniżenia kosztów operacyjnych oraz podniesienia niezawodności systemów elektrycznych. Filtry aktywne APF-100 i APF-300 firmy Elsta Elektronika wyróżniają się na tle konkurencji swoją efektywnością i niezawodnością. Dzięki zaawansowanemu systemowi sterowania oraz możliwościom adaptacyjnym, są w stanie dynamicznie reagować na zmiany w obciążeniu i efektywnie eliminować wszelkie odkształcenia. Filtry aktywne to niezastąpione rozwiązanie dla poprawy jakości zasilania w różnorodnych aplikacjach.
tags: #filtracja #elektrotechnika #definicja
