Nieliniowe odbiorniki – od falowników przez zasilacze impulsowe po oświetlenie LED – sprawiają, że przebiegi prądu i napięcia w zakładach przemysłowych i budynkach komercyjnych coraz częściej odstają od ideału sinusoidy. Ich wspólny skutek to wyższe harmoniczne, czyli składowe prądu i napięcia o częstotliwości wielokrotności 50 Hz. Jeśli nie zostaną ograniczone, prowadzą do wzrostu temperatury transformatorów, zakłócenia pracy zabezpieczeń elektrycznych, szybszego zużywania się urządzeń i… wyższych rachunków za energię.
Poniżej wyjaśniamy, skąd biorą się wyższe harmoniczne, jak je skutecznie eliminować oraz dlaczego aktywne filtry APF-100 i APF-300 firmy Elsta Elektronika są jednym z najpewniejszych rozwiązań dla przemysłu i infrastruktury krytycznej.
Czym są wyższe harmoniczne i skąd się biorą?
Wyższe harmoniczne to sygnały o częstotliwości będącej dokładną wielokrotnością częstotliwości podstawowej (w Europie 50 Hz). Powstają, gdy odbiornik pobiera prąd w sposób niesinusoidalny – dzieje się tak przy:
- napędach o zmiennej prędkości,
- prostownikach tyrystorowych,
- UPS-ach i zasilaczach impulsowych,
- falownikach PV,
- nowoczesnym oświetleniu LED.
Każdy z tych odbiorników pobiera z sieci prąd wycinkami, tworząc kształt inny niż wzorowa sinusoida. W efekcie sieć obciążana jest harmonicznymi rzędu 3, 5, 7 i wyższymi, a parametr THDi (Total Harmonic Distortion current) rośnie nierzadko do 20–30 %.
Skutki obecności wyższych harmonicznych w instalacjach
- Przegrzewanie transformatorów i przewodów – sumowanie się harmonicznych podnosi RMS prądu, a więc i straty.
- Zakłócenia pracy zabezpieczeń elektrycznych – Wyższe harmoniczne mogą wprowadzać zakłócenia w działaniu urządzeń zabezpieczających, takich jak wyłączniki różnicowoprądowe czy przekaźniki elektroniczne. Skutkiem może być ich niepotrzebne, przedwczesne lub całkowicie błędne wyłączenie obwodu, mimo braku rzeczywistego zagrożenia.
Spadek sprawności falowników i silników – wyższe harmoniczne indukują dodatkowe straty w rdzeniach maszyn i łożyskach.
- Ryzyko przestojów produkcyjnych – nagłe wyłączenia urządzeń wrażliwych (np. komputerowych systemów sterowania).
- Wyższe opłaty za energię bierną – niska wartość cos φ często towarzyszy problemom z wyższymi harmonicznymi, a to kolei oznacza realne kary od operatorów sieci.
Filtry APF od Elsta Elektronika – nowoczesne rozwiązania dla przemysłu
APF-100 – kompaktowy strażnik jakości energii
- Warianty 25 A i 50 A na fazę → idealne dla instalacji do 200 kW.
- Montaż na ścianie lub wolnostojący, obudowa IP30 (600 × 700 × 300 mm).
- Czas reakcji <136 µs, częstotliwość przełączania 14 kHz – wysoka dynamika filtracji.
- Komunikacja Ethernet / Wi-Fi / Modbus TCP + wbudowany web-serwer.
- THDi < 5 % przy pełnej kompensacji, opcja pracy selektywnej.
APF-300 – moc dla dużych odbiorników
- Wersje 200 A i 400 A, moc znamionowa 150 kVA lub 300 kVA.
- Czas reakcji 100 µs, dynamika prądu kompensującego do 1600 A/ms.
- Budowa modułowa w szafie IP41 (830 × 2335 × 935 mm).
- 7-calowy panel dotykowy, zdalne zarządzanie, praca równoległa dwóch jednostek.
Technologia Power Quality Technology Elsta Elektronika opiera się na zaawansowanej analizie sygnałów w rzeczywistym czasie i dzięki temu filtry jednocześnie:
- eliminują harmoniczne do 50-ej,
- korygują moc bierną (indukcyjną lub pojemnościową),
- symetryzują prądy fazowe i redukują prąd przewodu neutralnego,
- poprawiają ogólną sprawność instalacji elektrycznej i dbają o odpowiednie warunki pracy dla maszyn i urządzeń
Zastosowania filtrów aktywnych – gdzie warto je wdrożyć?
- Zakłady produkcyjne z napędami VFD i robotami.
- Centra danych i serwerownie – gwarancja stabilnego zasilania IT.
- Budynki inteligentne (BMS) i oświetlenie LED dużej mocy.
- Laboratoria i linie testowe z precyzyjnym sprzętem pomiarowym.
Korzyści techniczne i ekonomiczne wdrożenia filtrów APF
1. THDi < 5 % – znacząca redukcja zakłóceń pochodzących od wyższych harmonicznych prądu
2. Redukcja opłat za energię bierną – często nawet o 90-100 %.
3. Niższa temperatura transformatorów → dłuższa żywotność, mniejsze straty.
4. Stabilniejsza praca automatyki – mniej zakłóceń w sieci sterowania.
5. Szybki zwrot z inwestycji – w przemyśle energochłonnym często < 12-24 mies.
Dlaczego warto wybrać Elsta Elektronika?
Elsta Elektronika to firma z ponad 30-letnim doświadczeniem w dziedzinie elektroniki przemysłowej, która od lat dostarcza niezawodne rozwiązania poprawiające jakość energii elektrycznej. Klienci mogą liczyć na wsparcie techniczne zarówno telefonicznie, jak i w dwóch centrach produkcyjno-serwisowych zlokalizowanych w Wieliczce i Lędzinach. Produkcja realizowana jest w Polsce, z wykorzystaniem komponentów klasy przemysłowej, zgodnie z obowiązującymi normami i standardami technicznymi oraz dyrektywą RoHS, co gwarantuje wysoką jakość i zgodność z wymaganiami rynku. Urządzenia, takie jak filtry aktywne APF, zostały zaprojektowane z myślą o łatwej integracji z systemami zarządzania energią – dzięki interfejsowi webowemu i obsłudze protokołu Modbus TCP możliwa jest płynna współpraca z istniejącą infrastrukturą SCADA lub BMS. Co więcej, modele APF-300 oferują modułową rozbudowę i możliwość pracy równoległej, co pozwala elastycznie dopasować moc kompensacyjną do potrzeb nawet najbardziej wymagających instalacji.
FAQ – najczęściej zadawane pytania
Co to są wyższe harmoniczne?
Wyższe harmoniczne to składowe prądu lub napięcia o częstotliwości będącej wielokrotnością 50 Hz. Pojawiają się, gdy odbiorniki pobierają prąd niesinusoidalnie.
Czym różni się filtr aktywny od pasywnego?
Pasywny usuwa kilka konkretnych częstotliwości, aktywny adaptacyjnie kompensuje całe spektrum od 2-ej do 50-ej harmonicznej oraz moc bierną, a także asymetrię.
Gdzie stosuje się filtry aktywne?
Wszędzie tam, gdzie pracuje wiele nieliniowych odbiorników: przemysł, data center, budynki smart, zakłady przetwórcze.
Ile kosztuje aktywny filtr harmonicznych?
Cena zależy od prądu kompensacji (25–400 A) i konfiguracji. Skontaktuj się z Elsta Elektronika, aby uzyskać wycenę dopasowaną do Twojej instalacji.
Dlaczego warto?
Wyższe harmoniczne to ukryty przeciwnik Twojej instalacji – powodują straty, awarie i niepotrzebne koszty. Filtry aktywne APF-100 i APF-300 firmy Elsta Elektronika eliminują te problemy, łącząc filtrację wyższych harmonicznych prądu, kompensację mocy biernej i symetryzację prądów w jednym, inteligentnym urządzeniu.
Chcesz obniżyć rachunki i zwiększyć niezawodność swojej infrastruktury?
Skontaktuj się z nami: handlowy@elsta.tech lub +48 12 395 10 78 – przygotujemy bezpłatną analizę sieci i dobierzemy filtr idealny do Twoich potrzeb.
