Integroitu aktiivinen tehokerroinkorjaus: estä yliaaltojen esiintyminen sen sijaan, että vain vähentäisit ongelmia

Teknologian nopea kehitys monilla alueilla on johtanut siihen, että sähkön toimitusjärjestelmät, sähköinen ympäristö ja sähkön laatu saavat entistä enemmän huomiota. Tämä pätee myös ongelmiin, joita huonosta sähkön laadusta voi aiheutua. Teknologian kehitys on tietenkin hyvä asia, mutta se myös johtaa siihen, että sähköverkossa siirtyy yhä enemmän yliaaltoja samalla, kun tiiviissä teknisissä ympäristöissä toimivilla laitteilla tapahtuu häiriöitä. Yksi tällainen ympäristö on datakeskukset.

Datakeskusten tarve kasvaa maailmanlaajuisesti, ja sekä Ruotsista että Suomesta on tullut suosittu paikka tällaisten keskusten perustamiseen. Datakeskusten määrä kasvaa nopeasti, samoin käsiteltävän datan määrä ja yksittäisten komponenttien tehotiheys datakeskusympäristöissä. Tästä suuntauksesta huolimatta datakeskusten ilmastoinnin keskimääräinen vuotuinen energiankulutus on vähentynyt hieman yli kymmenellä prosentilla viimeisen kymmenen vuoden aikana. Tämä on ollut mahdollista käyttämällä energiatehokkaita puhaltimia, joissa on EC-tekniikka ja integroitu ohjauselektroniikka. Energiatehokkuudella on suuri taloudellinen merkitys monille tietokeskuksille, mutta toinen haaste on vähentää tai poistaa sähköverkon yliaaltoja, jotka voivat aiheuttaa häiriöitä ja vahingoittaa myös kalliita tietokonelaitteita.

Moderneissa moottoreissa käytetään elektronista ohjausta, jotta nopeus voidaan tarkkaan mukauttaa sovelluksen vaatimuksiin. Tämä voi johtaa epälineaarisiin virtoihin. Epälineaariset kuormat aiheuttavat yliaaltoja, koska virran ja jännitteen suhde ei ole vakio tietyn ajanjakson ajan. Jos verkkoon on kytketty epälineaarinen kuorma, se aiheuttaa siniaallon muodosta poikkeavan virran, mikä aiheuttaa yliaaltoja. Syntyy ei-sinimuotoinen virtakäyrä, jossa esiintyy perustaajuuden monikerrat. Tämä on harmonisen kokonaisvirran särö THDI, joka on ilmoitettu prosentteina.

33 prosentin THDI tarkoittaa, että 100 prosentin tehollisen virran lisäksi syntyy 33 prosentin suuruinen loisteho. Tämä voi johtaa runsaaseen loistehon aiheuttamaan kuormaan toimitusverkossa, josta voi syntyä häiriöitä ja korkeita ylläpito- ja vaihtokustannuksia. Tavoitteena on siis minimoida särö (THDI). Tämä tehdään yleensä ulkoisilla passiivisilla tai aktiivisilla suodattimilla. Niiden avulla on työlästä saavuttaa yksinumeroinen THDI-arvo jopa suurten investointien jälkeen, joilla on korkeat kehitys- ja validointikustannukset. Näillä suodattimilla on myös muita haittoja, kuten tilavaatimukset ja järjestelmän monimutkaisuus. Paras tapa sen sijaan on estää yliaaltojen syntyminen jo moottorissa, ja ebm-papstilla on tähän ratkaisu.

EC-puhaltimet, joissa on integroitu PFC, tehokerroinkorjaus, ratkaisevat harmonisten yliaaltojen aiheuttamat ongelmat
ebm-papst on kehittänyt palkitun ratkaisun integroidun PFC:n, tehokerroinkorjaimen, joka eliminoi kokonaan ongelmat, joita muuten saattaa aiheutua häiritsevistä harmonisista yliaalloista. ebm-papst on maailman ensimmäinen puhallinvalmistaja, joka integroi kolmivaiheisen aktiivisen PFC:n tiettyihin yrityksen EC-puhaltimiin. PFC muuntaa EC-moottorien pulssitulon syöttövirran sinimuotoiseksi virraksi, joka sitten siirretään niin, että se on samassa vaiheessa jännitteen kanssa. Tämä vähentää huomattavasti yliaaltojen määrää, mikä mahdollistaa standardin EN 61000-3-2 vaatimusten täyttämisen ilman konstruktiomuutoksia. Tehokerroin on tärkeä parametri, joka kuvaa pätötehon ja näennäistehon välistä suhdetta.

Arvoa = 1 pidetään optimaalisena. 3-vaiheinen elektroniikka aktiivisella PFC:llä RadiCal- ja RadiPac-puhallinsarjoissa alitetaan viiden prosentin THDI-arvo. Teollisuustandardiin verrattuna aktiivisen PFC-tekniikan arvioidaan vähentävän tarvittavien energiantoimituskomponenttien kustannuksia noin 38 prosenttia. Ensin integroidun PFC:n saivat RadiPac-tuulettimet, joiden koko oli 450, 500 ja 560 mm ja moottorin teho 3 kW. Esimerkiksi datakeskuksissa ebm-papstin kehittämä integroitu ja joustava plug and play -ratkaisu PFC: lle tarkoittaa, että voit helposti saavuttaa alhaisen THDI-arvon ja häiriöttömän sähköympäristön ilman harmonisia yliaaltoja.