W dzisiejszym przemyśle kluczowym wyzwaniem jest zapewnienie stabilnej jakości energii elektrycznej. Wysoka zawartość wyższych harmonicznych w sieci prowadzi do strat energetycznych, spadku wydajności urządzeń oraz zwiększonego ryzyka awarii. Rozwiązaniem tego problemu są systemy filtracji, które można podzielić na dwie główne kategorie: filtry pasywne i filtry aktywne. W tym artykule przeanalizujemy oba rozwiązania, pokazując, dlaczego filtry aktywne są bardziej efektywne i przyszłościowe dla przedsiębiorstw.

Czym są filtry pasywne?

Filtry pasywne to układy składające się głównie z cewek indukcyjnych (L) i kondensatorów (C), które tłumią wybrane harmoniczne poprzez rezonansowe dostrojenie do określonej częstotliwości. Są stosowane od wielu lat w celu redukcji wyższych harmonicznych punktowo, w prostych zastosowaniach.

Zalety filtrów pasywnych:

• Stosunkowo niskie koszty początkowe.
• Prostota konstrukcji i brak potrzeby stosowania skomplikowanych systemów sterowania

Wady filtrów pasywnych:

• Ograniczona elastyczność – są skuteczne tylko dla wybranych częstotliwości.
• Ryzyko rezonansu szeregowego i równoległego, mogącego prowadzić do wzrostu napięcia w sieci.
• Nie dostosowują się do zmiennych warunków pracy w systemie elektroenergetycznym.

Czym są filtry aktywne?

Filtry aktywne to nowoczesne rozwiązania, które dynamicznie eliminują wyższe harmoniczne poprzez generowanie przeciwstawnego sygnału kompensacyjnego. Działają w czasie rzeczywistym, analizując parametry sieci i dostosowując swoje działanie do aktualnych warunków. Są to urządzenia wielofunkcyjne, które oprócz filtracji harmonicznych prądu mogą także kompensować moc bierną i wyrównywać obciążenia. Urządzenia te dysponują zaawansowaną energoaparaturą, układami pomiarowymi i wykonawczymi oraz układem obliczeniowym wyposażonym w rozbudowane algorytmy pracy, co pozwala na kompleksową poprawę jakości energii elektrycznej.

Zalety filtrów aktywnych:

• Skuteczna redukcja wyższych harmonicznych – działają w szerokim zakresie częstotliwości, eliminując harmoniczne dynamicznie.
• Brak ryzyka rezonansu – dzięki aktywnemu sterowaniu i bogatej możliwości konfiguracji można dostosować pracę urządzenia do charakteru podłączonych odbiorników.
• Adaptacyjność – dostosowują się do zmian obciążenia w czasie rzeczywistym.
• Kompensacja mocy biernej i poprawa współczynnika mocy – skutecznie eliminują zarówno moc bierną indukcyjną, jak i pojemnościową.
• Poprawa stabilności zasilania – eliminując zakłócenia, zwiększają niezawodność pracy urządzeń elektrycznych.
• Symetryzacja obciążeń – obniżenie prądu przewodu neutralnego i zmniejszenie temperatury okablowania.

Filtry aktywne w porównaniu do filtrów pasywnych – analiza efektywności

Porównując oba rozwiązania, należy zwrócić uwagę na ich długoterminową efektywność. Filtry pasywne mogą być korzystne w prostych instalacjach o stałym obciążeniu, ale w dynamicznych systemach przemysłowych filtry aktywne oferują znacznie większą elastyczność i skuteczność.

Przykłady zastosowań:

• Przemysł produkcyjny – filtry aktywne eliminują zakłócenia od falowników i napędów elektrycznych. Dodatkowo kompensują moc bierną przynosząc wymierne oszczędności.
             
• Centra danych – poprawa jakości energii, co przekłada się na większą niezawodność systemów IT.
             
• Automatyka przemysłowa – stabilność przebiegu prądu i redukcja przestojów spowodowanych zakłóceniami sieciowymi.
             
• Szpitale i laboratoria – ochrona precyzyjnych urządzeń przed wahaniami jakości energii.

Wybór najlepszego rozwiązania – dlaczego warto postawić na filtry aktywne?

Chociaż filtry pasywne mają swoje miejsce w systemach elektroenergetycznych, to ich ograniczona skuteczność sprawia, że nie zawsze spełniają wymagania nowoczesnych instalacji. Filtry aktywne takie jak APF-100 i APF-300 oferują wyższą efektywność, elastyczność i bezpieczeństwo działania, co czyni je najlepszym wyborem dla firm, które chcą zoptymalizować jakość energii elektrycznej i zmniejszyć koszty operacyjne.

Elsta Elektronika dostarcza nowoczesne rozwiązania w zakresie filtracji aktywnej, które pomagają przedsiębiorstwom unikać problemów związanych z wyższymi harmonicznymi i nadmiarem mocy biernej. Inwestycja w filtry aktywne to krok w stronę większej efektywności energetycznej, redukcji strat oraz poprawy niezawodności systemów elektrycznych.

Wyniki porównania

Filtry aktywne przewyższają filtry pasywne pod względem skuteczności, elastyczności i uniwersalności działania. Choć początkowe koszty inwestycji mogą być wyższe, to korzyści wynikające z dynamicznej kompensacji mocy biernej i eliminacji zakłóceń pochodzących od wyższych harmonicznych szybko przekładają się na oszczędności oraz poprawę niezawodności urządzeń. Warto postawić na nowoczesne rozwiązania, które zwiększą bezpieczeństwo i efektywność energetyczną przedsiębiorstwa.