ACパワートランスの高調波歪みは、電気システムの性能と信頼性に大きな影響を与える可能性のある重要な問題です。大手ACパワートランスサプライヤーとして、この問題に対処し、お客様にソリューションを提供することの重要性を理解しています。このブログ投稿では、ACパワートランスの高調波歪みのさまざまな原因、その効果、およびこれらの問題をどのように軽減できるかを探ります。
非線形負荷
ACパワートランスの高調波歪みの主な原因の1つは、非線形負荷の存在です。非線形荷重は、非正弦波で電流を描きます。つまり、電流波形は電圧波形と同じ形状に続きません。非線形負荷の一般的な例には、整流器、可変周波数駆動（VFD）、およびスイッチング電源が含まれます。
整流器は、ACをDCに変換するために電源で広く使用されています。彼らは通常、ダイオードまたはサイリスタを使用します。これは、ACサイクルの一部でのみ電流を伝導します。これにより、高い周波数高調波を含む電流波形が得られます。たとえば、単一の位相フル波整流器は、3番目、5番目、7番目、およびより高いオーダーハーモニクスのかなりの量を導入できます。
可変周波数ドライブは、電気モーターの速度を制御するために使用されます。それらは、着信AC電力をDCに変換し、変数周波数でACに戻ることで動作します。 VFDSの電力電子デバイスの切り替え作用は、多数の高調波を生成し、これを電源システムに注入し、変圧器に歪みを引き起こす可能性があります。
スイッチング電源は、コンピューター、テレビ、モバイル充電器などの電子機器によく見られます。これらの消耗品は、高周波数スイッチング技術を使用して、出力電圧を調整します。パワートランジスタの迅速な切り替えにより、高調波成分を含む現在のスパイクが作成されます。
磁気コアの飽和
AC電源変圧器における高調波歪みのもう1つの原因は、磁気コアの飽和です。トランスの磁気コアは、特定の磁束磁束密度内で動作するように設計されています。磁束密度がこの範囲を超えると、コアは飽和します。
飽和コアでは、磁場強度と磁束密度との関係は、もはや線形ではありません。この非直線性は、二次電圧での高調波の生成につながります。たとえば、プライマリ電圧の正と負の半分のサイクルの間に、コアは異なる飽和状態になり、二次電圧波形が純粋な正弦波から逸脱します。
いくつかの要因がコアの飽和に寄与する可能性があります。トランスの過負荷は一般的な原因です。トランスが過負荷になると、一次電流が増加し、コアの磁束密度が増加します。高電圧条件も飽和を引き起こす可能性があります。入力電圧が高すぎる場合、コアの磁束密度が定格値を超え、飽和と高調波の生成につながる可能性があります。
デザインや製造の欠陥が悪い
デザインや製造の欠陥が不十分なのは、AC電源変圧器の高調波の歪みにも寄与する可能性があります。不十分なコア材料の選択が問題になる可能性があります。コア材料の磁性透過性が低いか、強制性が高い場合、飽和と高調波の生成が発生しやすい場合があります。
執行設計が誤っていない可能性があります。たとえば、曲がりくねったターンが均等に分布していない場合、または短い回路ターンがある場合、変圧器の磁場分布は均一になります。この非均一な磁場は、二次電圧と電流波形に歪みを引き起こす可能性があります。
不適切な断熱材、ゆるい接続、不均一な積層などの製造上の欠陥も、変圧器の性能に影響を与え、高調波の歪みに寄与する可能性があります。
高調波歪みの影響
ACパワートランスの高調波歪みは、いくつかの悪影響を与える可能性があります。トランスに追加の加熱を引き起こす可能性があります。巻線とコアを流れる高調波電流は、追加の損失を生成し、変圧器の温度を上昇させます。この追加の加熱は、変圧器の寿命を減らすことができ、早期故障につながる可能性さえあります。
高調波の歪みは、同じ電力システムに接続された他の電気機器との干渉を引き起こす可能性があります。高調波電流は、近くの回路で電圧変動と電磁干渉（EMI）を誘導し、敏感な電子デバイスの性能に影響を与える可能性があります。
さらに、高調波の歪みは、電気パラメーターの不正確な測定につながる可能性があります。多くの従来のメーターは、純粋な正弦波のRMS値を測定するように設計されています。波形が歪んでいる場合、これらのメーターは不正確な測定値を与える可能性があり、電力管理と制御が誤っている可能性があります。
緩和戦略
ACパワートランスサプライヤとして、高調波の歪みを緩和するためのいくつかのソリューションを提供しています。 1つのアプローチは、高調波フィルターを使用することです。高調波フィルターは、パワーシステムから特定の高調波周波数をトラップして除去するように設計されています。ハーモニックフィルターには、パッシブフィルターとアクティブフィルターの2つの主要なタイプがあります。
パッシブフィルターは、インダクタ、コンデンサ、抵抗器で構成されています。それらは特定の高調波周波数に合わせて調整され、負荷と並列またはシリーズで接続されています。パッシブフィルターは比較的シンプルでコストがあります - 効果的ですが、周波数調整の点で柔軟性が限られています。
一方、アクティブフィルターは、電子電子デバイスを使用して、システム内の高調波電流をキャンセルするアンチハーモニック電流を生成します。アクティブフィルターは、高調波スペクトルの変化に適応し、パッシブフィルターと比較してより良い補償を提供できます。
もう1つの戦略は、K-因子定格が高いトランスを選択することです。 k-因子は、非線形負荷を処理するトランスの能力の尺度です。 K係数が高い変圧器は、高調波電流によって引き起こされる追加の加熱に耐えるように設計されています。
また、高調波の歪みを最小限に抑えるように設計されたさまざまな高品質の変圧器も提供しています。たとえば、私たちトロイダル電力制御トランス高調波の低い世代で知られています。コアのトロイド形状は、より均一な磁場を提供し、非線形性と高調波の生成を減らすのに役立ちます。
私たちのリフトとエレベーターはトロイダルトランスを使用しましたリフトおよびエレベーターシステムのアプリケーション向けに特別に設計されています。これらの変圧器は、これらのシステムのユニークな負荷特性を処理し、高調波の歪みを最小限に抑えるように設計されています。
オーディオアプリケーションには、提供していますオーディオ用のトロイダルトランス。これらの変圧器は、清潔で歪み - フリー電源を提供するように最適化されています。これは、高品質のオーディオパフォーマンスに不可欠です。
結論
ACパワートランスの高調波歪みは、非線形負荷、磁気コアの飽和、不十分な設計、製造上の欠陥によって引き起こされる複雑な問題です。電気システムの性能と信頼性に大きな悪影響を与える可能性があります。信頼できるACパワートランスサプライヤとして、高品質の変圧器と高調波の歪みを緩和するための効果的なソリューションをお客様に提供することに取り組んでいます。
電源システムの高調波の歪みに問題に直面している場合、またはアプリケーション用の信頼できる変圧器を探している場合は、詳細な相談のためにご連絡ください。私たちの専門家チームは、お客様と協力してお客様の要件を理解し、可能な限り最良のソリューションを提供します。
参照
- グローバー、FW（1946）。インダクタンスの計算：作業式と表。ドーバーの出版物。
- チャップマン、SJ（2012）。電気機械の基礎。 McGraw -Hill Education。
- Hingorani、Ng、＆Gyugyi、L。（2000）。事実を理解する：柔軟なAC伝送システムの概念と技術。 IEEEプレス。