หม้อแปลงสำหรับงานชุบโลหะด้วยไฟฟ้า

ในการใช้งานแหล่งจ่ายไฟชุบไฟฟ้ากำลังสูง เทคโนโลยีการเรียงกระแสแบบหลายพัลส์ร่วมกับหม้อแปลงอัตโนมัติเลื่อนเฟสถือเป็นโซลูชันลดฮาร์มอนิกที่มีประสิทธิภาพสูงและเชื่อถือได้

ภาพรวมโซลูชัน แหล่งกำเนิดฮาร์มอนิก ความเสี่ยงจากฮาร์มอนิก โซลูชันลดฮาร์มอนิก หลักการทางเทคนิค ข้อได้เปรียบทางเทคนิค สาขาการประยุกต์ใช้ สรุป

ภาพรวมของปัญหาฮาร์มอนิกในแหล่งจ่ายไฟชุบโลหะด้วยไฟฟ้า

แหล่งจ่ายไฟชุบโลหะด้วยไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่สำคัญในอุตสาหกรรมการตกแต่งพื้นผิว เนื่องจากมีกำลังการทำงานสูงและชั่วโมงการทำงานที่ยาวนาน ผลกระทบต่อโครงข่ายไฟฟ้าจึงมีความสำคัญ

แหล่งจ่ายไฟชุบโลหะด้วยไฟฟ้าแบบดั้งเดิมมักสร้างกระแสฮาร์มอนิกจำนวนมากในระหว่างกระบวนการแปลงไฟฟ้ากระแสสลับเป็นไฟฟ้ากระแสตรง ซึ่งส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อระบบจ่ายไฟและอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้อง

ด้วยการปรับปรุงระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมอย่างต่อเนื่อง สายการผลิตชุบโลหะด้วยไฟฟ้าจึงมีความต้องการคุณภาพไฟฟ้าที่สูงขึ้น
ดังนั้น การควบคุมและลดฮาร์มอนิกที่เกิดจากแหล่งจ่ายไฟชุบโลหะด้วยไฟฟ้าอย่างมีประสิทธิภาพจึงกลายเป็นประเด็นสำคัญในการจัดการคุณภาพไฟฟ้าขององค์กร

สอบถามสินค้าหรือโซลูชัน

แหล่งกำเนิดฮาร์มอนิกหลักในแหล่งจ่ายไฟฟ้าชุบโลหะ

ฮาร์มอนิกในแหล่งจ่ายไฟฟ้าชุบโลหะส่วนใหญ่มาจากขั้นตอนการเรียงกระแส รวมถึงเรียงกระแสแบบควบคุมเฟสไทริสเตอร์และกระแสอินพุตที่ผิดรูปในแหล่งจ่ายสวิตชิ่ง

ฮาร์มอนิกที่เกิดจากวงจรเรียงกระแสแบบควบคุมเฟสด้วยไทริสเตอร์

แหล่งจ่ายไฟชุบโลหะด้วยไฟฟ้าแบบดั้งเดิมมักใช้เทคโนโลยีการเรียงกระแสแบบควบคุมเฟสด้วยไทริสเตอร์ เทคโนโลยีนี้ควบคุมแรงดันไฟฟ้าขาออกโดยการปรับมุมจุดชนวนของไทริสเตอร์ แต่ในระหว่างการทำงาน มันจะดึงกระแสพัลส์ที่ไม่ใช่รูปไซน์จากโครงข่ายไฟฟ้า ส่งผลให้เกิดฮาร์มอนิกลำดับต่ำจำนวนมาก เช่น: ฮาร์มอนิกที่ 5, ฮาร์มอนิกที่ 7, ฮาร์มอนิกที่ 11, ฮาร์มอนิกที่ 13; ฮาร์มอนิกเหล่านี้ทำให้รูปคลื่นกระแสของโครงข่ายไฟฟ้าบิดเบือนอย่างรุนแรง จึงส่งผลกระทบต่อการทำงานที่เสถียรของระบบจำหน่ายไฟฟ้าทั้งหมด
ฮาร์มอนิกที่เกิดจากโครงสร้างของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพและลดขนาดอุปกรณ์ แหล่งจ่ายไฟชุบโลหะด้วยไฟฟ้าหลายแห่งได้นำโครงสร้างแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง (วงจรเรียงกระแส + อินเวอร์เตอร์ IGBT) มาใช้ อย่างไรก็ตาม ระบบเหล่านี้มักใช้วงจรกรองตัวเก็บประจุที่ส่วนหน้า ส่งผลให้กระแสอินพุตมีลักษณะพัลส์ที่สำคัญ ซึ่งยังสร้างปริมาณฮาร์มอนิกที่สูงอีกด้วย

ผลกระทบของฮาร์มอนิกต่อระบบไฟฟ้า

ฮาร์มอนิกที่เกิดจากแหล่งจ่ายไฟฟ้าชุบโลหะไม่เพียงส่งผลต่อคุณภาพของกริดไฟฟ้า แต่อาจนำความเสี่ยงต่างๆ มาสู่การผลิตทางอุตสาหกรรม

1

อุปกรณ์ร้อนเกินไปและอายุการใช้งานลดลง

กระแสฮาร์มอนิกก่อให้เกิดการสูญเสียเพิ่มเติมในอุปกรณ์ เช่น หม้อแปลง สายเคเบิล และมอเตอร์ ส่งผลให้อุณหภูมิของอุปกรณ์เพิ่มขึ้น การเสื่อมสภาพของฉนวนเร่งตัวขึ้น และอาจทำให้อุปกรณ์เสียหายได้
2

การรบกวนระบบไฟฟ้า

ฮาร์มอนิกก่อให้เกิดสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่สูง ซึ่งส่งผลกระทบต่อระบบสื่อสาร ระบบควบคุมอัตโนมัติ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความแม่นยำภายในโรงงาน ในกรณีที่รุนแรง อาจทำให้เกิดการทำงานผิดปกติหรือระบบล้มเหลวได้
3

ค่าตัวประกอบกำลังลดลง

ฮาร์มอนิกส์ลดค่าเพาเวอร์แฟกเตอร์โดยรวมของระบบ เมื่อค่าเพาเวอร์แฟกเตอร์ต่ำกว่ามาตรฐานของการไฟฟ้า องค์กรอาจต้องชำระค่าปรับค่าไฟฟ้าเพิ่มเติม
4

การสูญเสียพลังงานและอันตรายด้านความปลอดภัย

กระแสฮาร์มอนิกโดยพื้นฐานแล้วเป็นกำลังไฟฟ้าที่ไม่มีประสิทธิภาพ ซึ่งเพิ่มการใช้พลังงานของระบบ และอาจทำให้เกิดการสั่นสะเทือนของหม้อแปลง เสียงดังเพิ่มขึ้น และแม้กระทั่งในกรณีรุนแรง อาจเกิดความร้อนสูงเกินไปและเสี่ยงต่อการเกิดเพลิงไหม้

โซลูชันลดฮาร์มอนิกสำหรับแหล่งจ่ายไฟฟ้าชุบโลหะ

ปัจจุบัน วิธีการลดฮาร์มอนิกทั่วไปในการใช้งานทางอุตสาหกรรมมีแนวทางหลักดังต่อไปนี้:

ตัวกรองแบบพาสซีฟ

ฟิลเตอร์แบบพาสซีฟประกอบด้วยส่วนประกอบต่างๆ เช่น ตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุ โดยจะดูดซับฮาร์มอนิกโดยการสร้างเส้นทางอิมพีแดนซ์ต่ำสำหรับฮาร์มอนิกเฉพาะ

ข้อดี
- โครงสร้างเรียบง่าย
- ต้นทุนต่ำ
- ความน่าเชื่อถือสูง
ข้อเสีย
- ขนาดใหญ่ขึ้น
- มีผลเฉพาะกับฮาร์มอนิกอันดับคงที่เท่านั้น
- อาจเกิดการเรโซแนนซ์กับอิมพีแดนซ์ของระบบ
ตัวกรองกำลังไฟฟ้าแอคทีฟ (APF)

ฟิลเตอร์กำลังไฟฟ้าแบบแอคทีฟใช้เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์กำลังเพื่อตรวจจับฮาร์มอนิกแบบเรียลไทม์และสร้างกระแสชดเชยที่มีขนาดเท่ากันแต่ทิศทางตรงกันข้ามเพื่อลบล้างฮาร์มอนิก

ข้อดี
- ความสามารถในการชดเชยแบบไดนามิกที่แข็งแกร่ง
- ประสิทธิภาพการกรองสามารถสูงถึงมากกว่า 90%
ข้อเสีย
- ต้นทุนที่สูงขึ้น
- ความจุถูกจำกัดโดยอุปกรณ์กำลัง
- เหมาะสำหรับการใช้งานกำลังไฟฟ้าขนาดเล็กถึงขนาดกลางมากกว่า
เทคโนโลยีการเรียงกระแสแบบหลายพัลส์

เทคโนโลยีการเรียงกระแสแบบหลายพัลส์จะแปลงแหล่งจ่ายไฟสามเฟสเป็นชุดแรงดันไฟฟ้าหลายชุดที่มีมุมเฟสต่างกันผ่านหม้อแปลงอัตโนมัติแบบเลื่อนเฟส จากนั้นจึงจ่ายให้กับบริดจ์เรียงกระแสหลายตัวตามลำดับ กระแสฮาร์มอนิกที่เกิดจากบริดจ์เรียงกระแสที่แตกต่างกันจะหักล้างกันภายในหม้อแปลง จึงช่วยลดกระแสฮาร์มอนิกที่ถูกฉีดเข้าสู่โครงข่ายไฟฟ้าได้อย่างมาก

ข้อดี
- ระงับฮาร์มอนิกที่แหล่งกำเนิดการเรียงกระแส ให้ประสิทธิภาพการบรรเทาที่เสถียร
- ไม่พึ่งพาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังที่ซับซ้อน ทำให้มั่นใจในความน่าเชื่อถือของระบบสูง
- ปรับปรุงตัวประกอบกำลังของระบบและลดความเสี่ยงของค่าปรับค่าไฟฟ้า
- เหมาะสำหรับระบบไฟฟ้าอุตสาหกรรมกำลังสูงที่ทำงานต่อเนื่อง
ข้อเสีย
- การลงทุนอุปกรณ์เริ่มต้นที่สูงกว่า
- ขนาดและน้ำหนักของอุปกรณ์ที่ใหญ่กว่า ต้องใช้พื้นที่ติดตั้งที่เพียงพอ

ในการใช้งานแหล่งจ่ายไฟฟ้าชุบโลหะกำลังสูง

เทคโนโลยีเรียงกระแสหลายพัลส์ (หม้อแปลงออโต้เลื่อนเฟส) เป็นโซลูชันลดฮาร์มอนิกที่มีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้

หลักการของหม้อแปลงอัตโนมัติแบบเลื่อนเฟสและการเรียงกระแสแบบหลายพัลส์

โครงสร้างการเรียงกระแสแบบหลายพัลส์

โครงสร้างทั่วไปในระบบการเรียงกระแสแบบหลายพัลส์ ได้แก่:

การเรียงกระแสแบบ 12 พัลส์
การเรียงกระแสแบบ 18 พัลส์
การเรียงกระแสแบบ 24 พัลส์

ยกตัวอย่างระบบการเรียงกระแสแบบ 24 พัลส์ หม้อแปลงอัตโนมัติเลื่อนเฟสจะสร้างชุดแรงดันไฟฟ้าสามเฟสหลายชุดที่มีความแตกต่างเฟสเฉพาะ (โดยทั่วไปคือ **ความแตกต่างเฟส 15°**)
แรงดันไฟฟ้าเหล่านี้จะถูกจ่ายให้กับบริดจ์เรียงกระแสหลายตัวตามลำดับเพื่อทำการเรียงกระแส

หลักการตัดลบล้างฮาร์มอนิก

กระแสฮาร์มอนิกที่เกิดจากบริดจ์เรียงกระแสที่แตกต่างกัน เนื่องจากเฟสที่แตกต่างกัน จะหักล้างซึ่งกันและกันเมื่อถูกซ้อนทับบนด้านปฐมภูมิของหม้อแปลงโดยใช้แรงเคลื่อนแม่เหล็ก ตัวอย่างเช่น:

ฮาร์มอนิกอันดับที่ 5
ฮาร์มอนิกอันดับที่ 7
ฮาร์มอนิกอันดับที่ 11
ฮาร์มอนิกอันดับที่ 13

ฮาร์มอนิกต่ำเหล่านี้จะถูกทำให้อ่อนลงอย่างมากภายในระบบ และสิ่งที่เข้าสู่โครงข่ายไฟฟ้าในที่สุดส่วนใหญ่เป็นฮาร์มอนิกที่สูงกว่าซึ่งมีแอมพลิจูดที่เล็กกว่า (เช่น ฮาร์มอนิกอันดับที่ 23 และ 25) ซึ่งจะช่วยลดอัตราการบิดเบือนฮาร์มอนิกรวมของระบบได้อย่างมาก

.anchors2 h4

ข้อได้เปรียบทางเทคนิคของหม้อแปลงออโต้เลื่อนเฟส

เมื่อเทียบกับโซลูชันกรองแบบดั้งเดิม วิธีนี้ลดฮาร์มอนิกตั้งแต่ต้นทาง จึงถูกใช้อย่างแพร่หลายในระบบไฟฟ้าอุตสาหกรรมขนาดใหญ่

ความสามารถในการระงับฮาร์มอนิกที่ยอดเยี่ยม

โดยใช้เทคโนโลยีการเรียงกระแสแบบหลายพัลส์ ค่าความเพี้ยนฮาร์มอนิกรวมของกระแส (THDi) ของกระแสอินพุตของระบบสามารถควบคุมได้โดยทั่วไปภายในช่วง 5% ถึง 8% ซึ่งเป็นไปตามข้อกำหนดของมาตรฐานคุณภาพกำลังไฟฟ้า
การใช้กำลังการผลิตอุปกรณ์สูง

หม้อแปลงออโต้ถ่ายโอนกำลังไฟฟ้าผ่านการรวมกันของการเชื่อมต่อทางแม่เหล็กไฟฟ้าและการนำไฟฟ้าโดยตรง เมื่อเปรียบเทียบกับหม้อแปลงแยกแบบดั้งเดิม ความต้องการด้านกำลังการผลิตสามารถลดลงได้ประมาณ **80% หรือมากกว่า** ซึ่งช่วยลดขนาดอุปกรณ์และเพิ่มประสิทธิภาพของระบบ

ความน่าเชื่อถือของโครงสร้างสูง

โซลูชันนี้ประกอบด้วยแกนเหล็ก ขดลวด และโครงสร้างฉนวนเป็นหลัก โดยไม่มีส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์กำลังที่ซับซ้อน ดังนั้นจึงมีข้อดีดังต่อไปนี้: ความสามารถในการรับน้ำหนักเกินที่แข็งแกร่ง การทำงานที่เสถียร การบำรุงรักษาที่ง่ายดาย เหมาะอย่างยิ่งสำหรับสภาพแวดล้อมการทำงานต่อเนื่องที่มีกำลังสูงของโรงงานชุบโลหะด้วยไฟฟ้า
ปรับปรุงตัวประกอบกำลังของระบบ

เนื่องจากการลดลงของปริมาณฮาร์มอนิก ตัวประกอบกำลังของระบบโดยรวมจึงดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งช่วยหลีกเลี่ยงค่าปรับตัวประกอบกำลังและลดค่าใช้จ่ายไฟฟ้าของบริษัท

สาขาการประยุกต์ใช้ทั่วไปของหม้อแปลงออโต้เลื่อนเฟส

ระบบแหล่งจ่ายไฟฟ้าที่ใช้เทคโนโลยีเรียงกระแสหลายพัลส์ (หม้อแปลงออโต้เลื่อนเฟส) ถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในหลายภาคอุตสาหกรรม

อุตสาหกรรมการบินและอวกาศและการป้องกันประเทศ

การรักษาพื้นผิวของส่วนประกอบสำคัญ
อุตสาหกรรมการผลิตยานยนต์

การชุบด้วยไฟฟ้าของระบบ ABS, โช้คอัพ, ล้ออะลูมิเนียม ฯลฯ
อุตสาหกรรมเครื่องจักรและอุปกรณ์

การเสริมความแข็งแรงของพื้นผิวเครื่องจักรก่อสร้างและอุปกรณ์เหมืองแร่
อุตสาหกรรมเหล็กและการต่อเรือ

สายการผลิตชุบไฟฟ้าอย่างต่อเนื่องและการผลิตชิ้นส่วนขนาดใหญ่

สรุป

ฮาร์มอนิกที่เกิดจากแหล่งจ่ายไฟชุบโลหะด้วยไฟฟ้าส่วนใหญ่มาจากขั้นตอนการเรียงกระแส และเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อคุณภาพไฟฟ้าทางอุตสาหกรรม

โดยการใช้ เทคโนโลยีการเรียงกระแสแบบหลายพัลส์และหม้อแปลงออโต้เลื่อนเฟส สามารถระงับฮาร์มอนิกเชิงรุกที่ด้านแหล่งจ่ายไฟได้ ฮาร์มอนิกที่เกิดจากบริดจ์เรียงกระแสที่แตกต่างกันจะหักล้างกันภายในระบบ ซึ่งช่วยลดกระแสฮาร์มอนิกที่เข้าสู่โครงข่ายไฟฟ้าได้อย่างมาก

โซลูชันนี้มีข้อดีดังต่อไปนี้:

1. การลดฮาร์มอนิกที่มีประสิทธิภาพสูง
2. ความน่าเชื่อถือสูง
3. ตัวประกอบกำลังสูง
4. ใช้ได้กับสถานการณ์อุตสาหกรรมกำลังสูง

ดังนั้น ในการใช้งานแหล่งจ่ายไฟ DC กำลังสูง เช่น การชุบโลหะด้วยไฟฟ้า อิเล็กโทรไลซิส และโลหะวิทยา โซลูชันการเรียงกระแสแบบหลายพัลส์ของหม้อแปลงออโต้เลื่อนเฟส จึงกลายเป็นเส้นทางเทคโนโลยีที่สำคัญสำหรับการปรับปรุงคุณภาพไฟฟ้าและการบรรลุการผลิตที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม