Filtr aktywny – dlaczego jego dobór ma znaczenie?
Filtr aktywny to urządzenie, które ogranicza poziom wyższych harmonicznych prądu, kompensuje moc bierną oraz symetryzuje obciążenia pomiędzy fazami, a tym samym poprawia jakość energii. Jednak samo jego zastosowanie nie wystarczy. Aby spełniał prawidłowo swoją funkcję, musi być dobrany do konkretnej instalacji – jej charakterystyki, obciążeń i warunków pracy.
Zbyt słaby filtr aktywny nie zapewni skutecznej kompensacji. Przewymiarowany będzie droższy i może zająć więcej miejsca. Dlatego przed wyborem urządzenia warto przeanalizować kilka kluczowych kwestii.
1. Analiza źródeł zakłóceń
Pierwszym etapem doboru filtra aktywnego jest identyfikacja źródeł zakłóceń. Najczęściej będą to:
- falowniki (PV, HVAC, napędy),
- zasilacze impulsowe,
- zasilacze UPS i magazyny energii,
- urządzenia przemysłowe z przekształtnikami mocy.
Każde z tych urządzeń generuje określony poziom wyższych harmonicznych. Ich częstotliwości, amplitudy i rozkład w czasie decydują o parametrach, które filtr będzie musiał kompensować. Urządzenia te, a także inne odbiorniki mogą pobierać lub wytwarzać moc bierną, którą również zajmie się filtr aktywny.
2. Pomiary jakości energii
Dobór filtra aktywnego powinien być poprzedzony pomiarami parametrów sieci:
- napięcia i prądu,
- współczynnika THDi (dla prądu),
- współczynnika THDu (dla napięcia),
- współczynnika mocy (cosφ i tgφ).
- poziomu mocy czynnej i mocy biernej
- zawartości wyższych harmonicznych prądu poszczególnych rzędów.
Pomiary powinny być rejestrowane dla każdej fazy. Warto wykonać analizę w dłuższym okresie, najlepiej przez kilka dni pracy instalacji. Pozwoli to określić, jak zmienia się charakter obciążenia i jakie wartości zakłóceń są typowe.
3. Dobór mocy filtra aktywnego
Filtry aktywne dobiera się na podstawie zebranych danych pomiarowych tak, aby zapewnić odpowiednią moc urządzenia do realizacji bieżących zadań kompensacyjnych, ale także z uwzględnieniem zapasu mocy na przyszłość. Filtr aktywny powinien dysponować wystarczającą mocą, aby z jednej strony skompensować ponadnormatywny pobór energii biernej indukcyjnej lub znacząco ograniczyć energię bierną pojemnościową, a z drugiej strony skutecznie zająć się obniżeniem poziomu wyższych harmonicznych prądu (THDi). Kompensacja mocy biernej pozwoli ograniczyć koszty energii elektrycznej, a filtracja wyższych harmonicznych prądu dodatkowo ustabilizuje sieć energetyczną i poprawi warunki pracy maszyn i urządzeń, dzięki czemu możliwe jest zmniejszenie liczby przestojów i awarii. W razie potrzeby w przypadkach stwierdzonej znacznej asymetrii obciążeń, filtr wyrówna obciążenia pomiędzy fazami redukując w ten sposób płynący prąd w przewodzie neutralnym.
4. Konfiguracja i funkcje dodatkowe
Nowoczesne filtry aktywne to urządzenia bardzo zaawansowane technicznie i często dobierane do potrzeb konkretnej instalacji elektrycznej. Przed wyborem warto zatem sprawdzić:
- moc urządzenia,
- sposób przyłączenia do sieci (z przewodem neutralnym lub bez),
- dostępne tryby kompensacji (wyższe harmoniczne, moc bierna, asymetria),
- możliwość pracy równoległej,
- interfejsy komunikacyjne (Modbus, Ethernet, WiFi, panel HMI),
- funkcje diagnostyczne i alarmowe.
- możliwość konfiguracji i dostosowania do potrzeb.
5. Warunki montażu i chłodzenia
Podczas projektowania i przygotowywania miejsca instalacji filtra aktywnego warto uwzględnić warunki środowiskowe:
- temperaturę pracy,
- wentylację i sposób chłodzenia,
- klasę szczelności obudowy (IP),
- miejsce montażu (ściana, szafa, podłoga),
- miejsce podłączenia do sieci elektrycznej,
- miejsce zainstalowania przekładników prądu (najlepiej przy głównym zasilaniu),
- wymagane odległości od innych urządzeń elektrycznych.
Filtr aktywny wymaga odpowiedniej przestrzeni oraz ochrony przed pyłem, wilgocią i wysoką temperaturą. Nieprawidłowy montaż skraca jego żywotność i utrudnia dostęp do urządzenia.
Kiedy warto skonsultować się z producentem?
Dobór filtra aktywnego należy skonsultować z producentem. Elsta Elektronika oferuje kompleksowe wsparcie techniczne i dobór urządzeń dopasowanych do konkretnych instalacji przemysłowych i energetycznych. Dzięki temu filtr aktywny nie tylko zadziała skutecznie, ale też będzie inwestycją bez ryzyka.
Bezpieczna i świadoma decyzja
Dobór filtra aktywnego nie jest decyzją „na oko”. Wymaga pomiarów, analizy i znajomości sieci. Tylko wtedy filtr aktywny będzie skutecznie eliminować zakłócenia i realnie poprawi jakość energii w instalacji.
Dobrze dobrany filtr aktywny to niższe koszty eksploatacji, większa niezawodność urządzeń i zgodność z normami jakości energii. W środowisku przemysłowym – to również spokój i przewidywalność działania systemu.
