Każdy przestój to realne straty – nie tylko finansowe, ale też logistyczne i organizacyjne. W wielu przypadkach przyczyną awarii nie jest pech, lecz zaniedbania w monitorowaniu kluczowych parametrów instalacji oraz zasilania.

W tym tekście przyglądamy się:

• najczęstszym przyczynom uszkodzeń maszyn;
• roli jakości energii elektrycznej;
• oraz możliwościom, jakie dają filtry aktywne Elsta Elektronika w ochronie infrastruktury przemysłowej.

Typowe przyczyny awarii maszyn – nie zawsze oczywiste

Uszkodzenia mechaniczne, przegrzania, drgania, zatarcia – to najczęściej wskazywane źródła awarii. Ale w praktyce rzadko są one powodem samym w sobie. To skutki uboczne innych problemów, często pomijanych na etapie projektowania lub utrzymania instalacji.

Co najczęściej leży u podstaw awarii?

• Zaburzenia w zasilaniu – wahania napięcia, spadki i przepięcia.
• Zniekształcenia prądu (harmoniczne) – generowane przez przemienniki, UPS-y, falowniki, zasilacze impulsowe.
• Asymetria napięć i prądów – prowadząca do przegrzewania się uzwojeń silników.
• Brak kompensacji mocy biernej – co zwiększa straty przesyłowe i przeciąża transformator.
• Nieregularna konserwacja mechaniczna – czyli smarowanie, napinanie pasów, luzowanie łożysk itp.

Warto zauważyć, że wiele tych zjawisk nie daje żadnych oczywistych objawów… dopóki nie dojdzie do poważnej awarii.

Niska jakość energii – cichy zabójca maszyn

W zakładach przemysłowych, gdzie dominują nowoczesne urządzenia energoelektroniczne, wysoka jakość energii ma kluczowe znaczenie. Przebieg napięcia i prądu nie zawsze jest idealnie sinusoidalny, co wpływa na pracę systemu energetycznego oraz podłączonych odbiorników.

Do najczęstszych zjawisk wpływających negatywnie na żywotność maszyn należą:

• Harmoniczne prądu – powodujące przegrzewanie się silników, zakłócenia sterowania, fałszywe zadziałania zabezpieczeń.
• Fluktuacje napięcia – mogące prowadzić do przeciążeń i awarii elektroniki sterującej.
• Krótkotrwałe zapady i przepięcia – wyłączające maszyny lub powodujące uszkodzenia modułów IGBT.
• Zaburzenia współczynnika mocy (cos φ) – co zwiększa straty energii i skutkuje dodatkowymi opłatami.
• Asymetria obciążeń  – zwiększa obciążenie przewodu neutralnego, powoduje nadmierne nagrzewanie się instalacji elektrycznej, co może powodować wyzwalanie zabezpieczeń, a w konsekwencji przerwy w pracy maszyn i urządzeń..

Niestabilne zasilanie nie tylko skraca żywotność maszyn, ale też zwiększa ryzyko błędów w procesach produkcyjnych, co przekłada się na jakość wyrobów i ciągłość pracy.

Jak zapobiec awariom? Postaw na aktywne wsparcie instalacji

Jednym z najbardziej efektywnych narzędzi w walce z zaburzeniami jakości energii są filtry aktywne. To inteligentne urządzenia, które analizują parametry sieci w czasie rzeczywistym i natychmiast reagują na wszelkie odchylenia od normy.

Co potrafi dobry filtr aktywny?

• Skutecznie kompensuje wyższe harmoniczne prądu – eliminując zniekształcenia, które niszczą elektronikę i silniki.
• Poprawia współczynnik mocy – redukując energię bierną i optymalizując pracę transformatorów.
• Symetryzuje prądy fazowe – chroniąc silniki przed przegrzewaniem oraz redukując prąd w przewodzie neutralnymStabilizuje napięcia – poprzez utrzymywanie poziomu mocy biernej “w ryzach”, zmniejsza wahania napięcia, co wpływa na żywotność modułów sterujących i automatyki.

Rozwiązania od Elsta Elektronika – praktyczna ochrona maszyn

W ofercie Elsta Elektronika znajdziesz nowoczesne urządzenia, które skutecznie minimalizują ryzyko awarii wynikających z problemów jakości energii:

Filtry aktywne (APF-100)

To zaawansowane urządzenia zaprojektowane z myślą o zakładach przemysłowych. Filtr aktywny APF-100 analizuje sieć i w czasie rzeczywistym niweluje zakłócenia – niezależnie od tego, czy są spowodowane przez obciążenia nieliniowe, zmiany w strukturze sieci czy nierównomierne obciążenie faz.

Ich kompaktowa konstrukcja umożliwia łatwą integrację z istniejącą infrastrukturą – bez potrzeby generalnych modernizacji. Natomiast rozbudowany interfejs użytkownika umożliwia dostosowanie pracy urządzenia do potrzeb zakładu.

Prewencja zamiast reakcji

Awarii maszyn nie da się wyeliminować całkowicie. Ale wiele z nich można przewidzieć i im zapobiec, jeśli instalacja jest monitorowana oraz wspierana przez nowoczesne systemy korekcji jakości zasilania.

Filtry aktywne Elsta Elektronika dają realną ochronę dla sprzętu przemysłowego. To inwestycja, która nie tylko przedłuża żywotność maszyn, ale też:

• redukuje koszty eksploatacji;
• zwiększa efektywność energetyczną;
• poprawia stabilność pracy procesów produkcyjnych.

Rosnące ceny energii elektrycznej to dziś realny problem dla wielu firm. Bez względu na to, czy prowadzisz zakład produkcyjny, magazyn czy biuro – prąd jest jednym z głównych kosztów operacyjnych. I choć całkowitego zużycia nie da się wyeliminować, można je zoptymalizować.

Poniżej znajdziesz 5 konkretnych sposobów na ograniczenie wydatków za energię, które sprawdzą się w praktyce – szczególnie tam, gdzie mamy do czynienia z dużą liczbą urządzeń elektrycznych.

Zoptymalizuj zużycie energii na poziomie procesów

Zanim zaczniesz inwestować w nowe systemy, przyjrzyj się własnej organizacji pracy. W wielu przypadkach to właśnie niedopasowane harmonogramy pracy maszyn i niepotrzebne „puste przebiegi” generują największe straty.

Co można zrobić bez dużych nakładów?

• Przeanalizuj, które urządzenia pracują w trybie jałowym i jak długo.
• Sprawdź, czy możliwa jest praca z obniżoną mocą w godzinach mniejszego zapotrzebowania.
• Ogranicz użycie sprężarek, wentylatorów i pomp w sytuacjach, gdy ich pełna wydajność nie jest potrzebna.
• Wprowadź automatyzację włączania/wyłączania urządzeń.

W dużych zakładach nawet kilka procent zmniejszenia zapotrzebowania przekłada się na realne oszczędności.

Wdrażaj monitoring i analizę poboru mocy

Bez danych nie ma decyzji. Jeśli nie wiesz, gdzie i kiedy zużywasz najwięcej energii, nie jesteś w stanie skutecznie tym zarządzać.

Dlatego warto zainwestować w system monitoringu zużycia energii – nawet w najprostszej wersji.

Taki system pozwoli:

• wykrywać szczytowe momenty zapotrzebowania;
• zidentyfikować ukryte źródła strat (np. urządzenia pobierające prąd poza godzinami pracy);
• lepiej planować zmiany technologiczne i modernizacje.

Dzięki regularnej analizie możesz też sprawdzić, czy wdrożone działania faktycznie przynoszą oszczędności, czy to tylko złudzenie.

Kompensuj moc bierną – nie płać za coś, z czego nie korzystasz

Moc bierna to jeden z najczęstszych „ukrytych” kosztów na fakturach za prąd. Moc bierna obciąża infrastrukturę energetyczną i zmniejsza jej przepustowość, za co dostawcy doliczają opłaty.

Jak się tego pozbyć?

• Przede wszystkim: zmierz współczynnik mocy (cos φ). Jeśli jest poniżej 0,93 – przepłacasz.
• Sprawdź na fakturze za prąd, czy ponosisz opłaty za moc bierną indukcyjną oraz pojemnościową.
• Wdrożenie układów kompensujących moc bierną np. filtrów aktywnych pozwala zredukować te koszty do zera. Filtry aktywne działają automatycznie, dostosowując poziom kompensacji do aktualnych warunków.

W wielu przypadkach inwestycja w kompensację zwraca się już po kilku miesiącach.

Eliminuj zniekształcenia prądu – harmoniczne też kosztują

Coraz więcej urządzeń przemysłowych (falowniki, UPS-y, zasilacze impulsowe) wprowadza do sieci tzw. wyższe harmoniczne, czyli zniekształcenia prądu. Choć na pierwszy rzut oka nie widać różnicy, to właśnie one:

• powodują przegrzewanie się przewodów i transformatorów,
• przyspieszają zużycie silników,
• zakłócają pracę automatyki.

W efekcie: większe straty energii, krótsza żywotność urządzeń, wyższe koszty serwisu. A to wszystko przekłada się na większy pobór mocy i wyższe rachunki.

Rozwiązaniem może być zastosowanie filtrów aktywnych, które eliminują te zniekształcenia w czasie rzeczywistym.

Pracuj w oparciu o dane, nie intuicję

To banał, ale nadal zbyt wiele firm działa „na oko”. Pracownicy techniczni i energetycy mają często ogromną wiedzę operacyjną, ale brakuje im narzędzi do potwierdzenia hipotez liczbami.

W praktyce oznacza to:

• brak audytów energetycznych,
• brak systematycznych pomiarów jakości energii,
• brak analizy efektywności energetycznej działań modernizacyjnych.

Zmiana podejścia na bardziej analityczne pozwala nie tylko oszczędzać, ale też łatwiej uzasadniać inwestycje – np. w modernizację rozdzielnic, optymalizację zasilania czy nowe technologie produkcyjne.

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.

Współczesna energetyka stoi przed wyzwaniami związanymi z koniecznością poprawy jakości energii elektrycznej oraz redukcji negatywnego wpływu na środowisko. Zrównoważony rozwój wymaga nowoczesnych technologii, które pozwalają na efektywne zarządzanie energią, minimalizację strat i ograniczenie emisji CO₂. W tym kontekście filtry aktywne odgrywają istotną rolę, wspierając zarówno przemysł, jak i operatorów sieci elektroenergetycznych w dążeniu do bardziej ekologicznej przyszłości.

Jak filtry aktywne wspierają zrównoważony rozwój?

Filtry aktywne charakteryzują się zdolnością do eliminacji wyższych harmonicznych prądu, kompensacji mocy biernej, symetryzacji obciążeń oraz optymalizacji parametrów jakości energii elektrycznej. Odbiorniki nieliniowe, takie jak falowniki, napędy elektryczne czy systemy oświetleniowe LED, generują zakłócenia, które negatywnie wpływają na sieć energetyczną. Właściwe zastosowanie filtrów aktywnych pozwala na redukcję tych zakłóceń, co skutkuje zwiększoną efektywnością energetyczną i stabilnością sieci.

Korzyści filtrów aktywnych w kontekście ekologii

Zmniejszenie strat energii

Odkształcenia prądu pobieranego przez urządzenia prowadzą do nadmiernych strat w sieci. Filtry aktywne skutecznie zmniejszają wyższe harmoniczne prądu, co pozwala na poprawę efektywności systemów elektroenergetycznych i redukcję niepotrzebnego zużycia energii. Redukcja strat przekłada się również na mniejsze obciążenie dla elektrowni, co umożliwia bardziej zrównoważone wykorzystanie zasobów energetycznych. Z kolei kompensacja mocy biernej realizowana lokalnie przez filtry aktywne zwiększa ograniczoną przepustowość linii przesyłowych dystrybutorów energii.

Poprawa ciągłości zasilania

Zakłócenia w sieci spowodowane wyższymi harmonicznymi mogą prowadzić do nieplanowanych wyłączeń i awarii. Filtry aktywne minimalizują te problemy, zapewniając stabilność przebiegu prądu oraz lepsze dostosowanie parametrów energii do potrzeb nowoczesnych systemów zasilania. Poprawa ciągłości zasilania oznacza także mniejsze ryzyko przestojów w zakładach przemysłowych, co bezpośrednio wpływa na efektywność produkcji oraz ograniczenie marnotrawstwa energii.

Zwiększenie żywotności urządzeń

Filtry aktywne, poprzez redukcję wyższych harmonicznych oraz tłumienie zakłóceń, przyczyniają się do zmniejszenia obciążeń termicznych w urządzeniach elektrycznych. Dzięki temu sprzęt elektryczny, taki jak transformatory, silniki czy systemy zasilania, może pracować dłużej i bardziej efektywnie, co zmniejsza ilość elektrośmieci i ogranicza potrzebę częstej wymiany podzespołów.

Szerokie zastosowanie filtrów aktywnych w zrównoważonej energetyce

Filtry aktywne sprawdzają się w różnych sektorach przemysłu i działalności gospodarczej, m.in.:

• W przemyśle – poprawa parametrów jakości energii elektrycznej w zakładach produkcyjnych, redukcja strat i optymalizacja obciążenia sieci, co przekłada się na bardziej efektywne wykorzystanie energii.
• W systemach zasilania budynków – zapewnienie lepszej jakości energii w inteligentnych budynkach, ograniczenie mocy biernej i poprawa efektywności energetycznej, co obniża koszty eksploatacyjne i zwiększa komfort użytkowników.

Filtry aktywne są przyszłościowym rozwiązaniem

Filtry aktywne stanowią kluczowe rozwiązanie w kontekście zrównoważonego rozwoju gospodarczego i energetyki. Ich skuteczność w eliminacji wyższych harmonicznych prądu, kompensacji mocy biernej i poprawie jakości energii elektrycznej przyczynia się do zwiększenia efektywności energetycznej i ochrony środowiska. W dobie rosnącego zapotrzebowania na stabilne i ekologiczne źródła energii, obecność filtrów aktywnych w systemach elektroenergetycznych jest konieczna, by zapewnić zrównoważony rozwój i minimalizację strat energetycznych.

Dzięki integracji filtrów aktywnych z systemami zarządzania energią można osiągnąć jeszcze lepsze wyniki w zakresie efektywności energetycznej i zrównoważonego rozwoju. Warto więc inwestować w nowoczesne technologie, które nie tylko poprawiają jakość energii, ale również przyczyniają się do ochrony zasobów naturalnych dla przyszłych pokoleń.

Współczesne przedsiębiorstwa, niezależnie od branży, coraz częściej szukają sposobów na optymalizację kosztów operacyjnych. Jednym z kluczowych aspektów zarządzania efektywnością energetyczną jest kompensacja mocy biernej. Choć na pierwszy rzut oka może wydawać się to zagadnieniem czysto technicznym, w rzeczywistości ma ono ogromny wpływ na finanse firmy. Brak odpowiedniego systemu kompensacji może prowadzić do znaczących dodatkowych opłat naliczanych przez Operatorów Systemów Dystrybucyjnych (OSD). Dzisiaj omówimy, jak odpowiednia kompensacja mocy biernej wpływa na koszty energii elektrycznej oraz jakie rozwiązania oferuje Elsta Elektronika.

Czym jest moc bierna i dlaczego generuje dodatkowe koszty?

Moc bierna to składnik energii elektrycznej, który nie wykonuje użytecznej pracy, ale jest niezbędny do funkcjonowania wielu urządzeń elektrycznych, takich jak transformatory, silniki czy oświetlenie LED. Wyróżniamy dwa rodzaje mocy biernej:

• Moc bierna indukcyjna, generowana głównie przez silniki elektryczne i transformatory.
• Moc bierna pojemnościowa, występująca w sieciach z dużą ilością nowoczesnej elektroniki, jak systemy UPS czy zasilacze impulsowe.

Przekroczenie dopuszczalnego współczynnika mocy (tgφ) skutkuje dodatkowymi opłatami. W wielu przypadkach firmy płacą nawet kilkadziesiąt procent więcej za energię elektryczną tylko z powodu niewłaściwej kompensacji mocy biernej.

Koszty związane z brakiem kompensacji mocy biernej

Brak odpowiedniego systemu kompensacji mocy biernej może generować dodatkowe koszty w kilku obszarach:

1. Opłaty za ponadumowny pobór energii biernej – naliczane przez OSD, jeśli przedsiębiorstwo przekracza dopuszczalne wartości współczynnika mocy w przypadku energii biernej indukcyjnej oraz za każdą ilość wprowadzonej do sieci energii biernej pojemnościowej.
2. Zmniejszenie przepustowości sieci – większy pobór mocy biernej ogranicza dostępną moc czynną, co może prowadzić do konieczności kosztownych modernizacji instalacji elektrycznych.
3. Zwiększone straty mocy – nadmierna moc bierna powoduje dodatkowe nagrzewanie przewodów, co prowadzi do strat energetycznych i podnosi koszty eksploatacyjne.
4. Potrzeba inwestycji w nowe źródła zasilania – niewystarczająca kompensacja może powodować przeciążenia transformatorów i konieczność ich wymiany.

Rozwiązania kompensacyjne i ich efektywność

Elsta Elektronika oferuje nowoczesne systemy kompensacji mocy biernej, które pozwalają znacząco obniżyć koszty energii elektrycznej w firmach. Są to filtry aktywne typu APF-100 i APF-300, które pozwalają na bieżące dostosowanie poziomu kompensacji, eliminując ryzyko przekroczenia dopuszczalnych wartości współczynnika mocy. Zaletą filtrów aktywnych jest też to, że umożliwiają dodatkowo równoczesną filtrację wyższych harmonicznych prądu i symetryzację obciążeń pomiędzy fazami. Zastosowanie filtrów aktywnych jest szczególnie istotne w zakładach wykorzystujących dużą liczbę urządzeń energoelektronicznych. Filtry aktywne stosowane są także w zakładach o dużych i szybko zmieniających się obciążeniach.

Analiza finansowa inwestycji w kompensację mocy biernej

Na podstawie badań przeprowadzonych w różnych zakładach przemysłowych wykazano, że wdrożenie odpowiednich systemów kompensacji mocy biernej może przynieść znaczące oszczędności:

• Redukcja opłat za energię bierną o 90-100% – w zależności od skali problemu i zastosowanego rozwiązania.
• Okres zwrotu inwestycji na poziomie 8-18 miesięcy – w większości przypadków kompensacja przynosi szybkie oszczędności.
• Zmniejszenie kosztów eksploatacyjnych transformatorów i kabli – mniejsze nagrzewanie przewodów to dłuższa żywotność urządzeń.

W analizowanych przypadkach oszczędności generowane rocznie przez zainstalowanie filtrów aktywnych przekraczały wartość inwestycji w bardzo krótkim czasie.

Skutki kompensacji mocy biernej dla firmy

Kompensacja mocy biernej to kluczowy element optymalizacji kosztów energii elektrycznej w przedsiębiorstwie. Firmy, które zaniedbują ten aspekt, mogą płacić nawet kilkadziesiąt procent więcej za energię elektryczną. Nowoczesne rozwiązania, takie jak filtry aktywne pozwalają nie tylko zredukować koszty, ale także poprawić efektywność energetyczną i zwiększyć bezpieczeństwo infrastruktury elektrycznej. Wdrożenie systemów kompensacyjnych to inwestycja, która szybko się zwraca, generując realne oszczędności oraz zwiększając konkurencyjność przedsiębiorstwa na rynku.

Współczesne firmy coraz częściej zmagają się z rosnącymi kosztami energii elektrycznej. Wpływa na to nie tylko wzrost cen prądu, ale także jakość energii. Zakłócenia, odkształcenia i wyższe harmoniczne prądu powodują straty i obniżają wydajność systemów.

Jednym z najlepszych rozwiązań tego problemu są filtry aktywne. Elsta Elektronika oferuje nowoczesne urządzenia, które zapewniają poprawę jakości energii elektrycznej, kompensację mocy biernej, redukcję wyższych harmonicznych oraz symetryzację obciążeń. Jak działają te systemy i dlaczego warto je wdrożyć w firmie?

Filtry aktywne a jakość energii elektrycznej

Filtry aktywne charakteryzują się zdolnością do dynamicznego dostosowania się do zmiennych obciążeń w sieci. W przeciwieństwie do tradycyjnych filtrów pasywnych, aktywnie przeciwdziałają powstawaniu zakłóceń w przebiegu prądu. Dzięki temu jakość energii w punkcie przyłączenia znacząco się poprawia.

Przemysł i inne sektory wykorzystujące dużą ilość urządzeń elektronicznych borykają się z problemem obecności harmonicznych wyższego rzędu. Powodują one wzrost strat energii i przegrzewanie się urządzeń. Filtry aktywne pozwalają na eliminację tych niepożądanych zjawisk, co bezpośrednio przekłada się na niższe koszty eksploatacji. Dodatkowo filtry aktywne działają również na rzecz obniżenia kosztów energii elektrycznej poprzez dynamiczną kompensację mocy biernej o charakterze zarówno indukcyjnym, jak i pojemnościowym.

Korzyści z zastosowania filtrów aktywnych

• Redukcja strat energii – odfiltrowanie wyższych harmonicznych zmniejsza prąd pobierany przez urządzenia.          
• Poprawa stabilności zasilania – lepsza jakość energii    elektrycznej oznacza mniejszą awaryjność systemu.
• Kompensacja mocy biernej – filtry aktywne eliminują problem nadmiernego zużycia mocy biernej.
• Bezpieczne działanie urządzeń – ograniczenie zakłóceń zwiększa żywotność maszyn i elektroniki.
• Symetryzacja obciążeń – wyrównanie obciążenia pomiędzy fazami zmniejsza prąd w przewodzie neutralnym.           
• Elastyczność w zastosowaniu – filtry aktywne mają szerokie zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu.
  
  

Zastosowanie filtrów aktywnych w różnych branżach

Filtry aktywne znajdują zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu, gdzie jakość energii elektrycznej ma kluczowe znaczenie dla wydajności i bezpieczeństwa systemów. Wśród sektorów, które mogą najbardziej skorzystać z tej technologii, znajdują się:

Przemysł produkcyjny

W zakładach produkcyjnych działają liczne maszyny i urządzenia sterowane elektronicznie. Wyższe harmoniczne oraz zakłócenia mogą prowadzić do awarii sprzętu oraz spadku efektywności produkcji. Filtry aktywne pozwalają na poprawę stabilności zasilania sieciowego i zwiększenie niezawodności maszyn, co przekłada się na mniejsze przestoje oraz wyższą wydajność produkcji.

Sektor IT i centra danych

Serwery i urządzenia sieciowe są wyjątkowo wrażliwe na jakość energii elektrycznej. Zakłócenia mogą prowadzić do nagłych restartów systemów, uszkodzeń sprzętu czy utraty danych. Zastosowanie filtrów aktywnych w centrach danych zapewnia stabilność zasilania oraz eliminuje ryzyko kosztownych awarii.

Przemysł motoryzacyjny

W zakładach produkcyjnych branży motoryzacyjnej wykorzystywane są nowoczesne linie montażowe, roboty przemysłowe oraz zaawansowane systemy sterowania. Wysokiej jakości energia elektryczna jest kluczowa dla ich prawidłowego funkcjonowania. Filtry aktywne eliminują zakłócenia, poprawiają efektywność energetyczną i zwiększają niezawodność procesów produkcyjnych.

Branża medyczna

Szpitale i placówki medyczne wykorzystują precyzyjne urządzenia diagnostyczne oraz systemy podtrzymywania życia, które wymagają stabilnego i czystego zasilania. Filtry aktywne pomagają eliminować zakłócenia i chronić sprzęt medyczny przed uszkodzeniami, co bezpośrednio wpływa na bezpieczeństwo pacjentów.

Dlaczego warto wybrać filtry aktywne od Elsta Elektronika?

Firma Elsta Elektronika oferuje nowoczesne rozwiązania dostosowane do indywidualnych potrzeb klientów. Nasze filtry aktywne APF-100 i APF-300 zapewniają najwyższą jakość pracy, a jednocześnie pozwalają na redukcję kosztów energii elektrycznej. Stosowanie ich rozwiązań to inwestycja w bezpieczne i efektywne funkcjonowanie instalacji elektrycznej.

Jeśli Twoja firma zmaga się z problemami jakości energii, obecnością wyższych harmonicznych lub nadmiarem mocy biernej, skontaktuj się z Elsta Elektronika. Ich specjaliści pomogą dobrać odpowiednie filtry i zoptymalizować zużycie prądu w Twoim przedsiębiorstwie.

Współczesne systemy elektroenergetyczne są coraz bardziej obciążone odbiornikami nieliniowymi, takimi jak falowniki, zasilacze impulsowe, systemy sterowania energoelektronicznego czy serwomechanizmy. Urządzenia te generują odkształcenia prądowe, które skutkują pojawieniem się wyższych harmonicznych w sieci elektroenergetycznej. Problem ten stanowi istotne wyzwanie dla przemysłu, gdzie jakość energii elektrycznej przekłada się bezpośrednio na wydajność i niezawodność procesów technologicznych.

Czym są wyższe harmoniczne i jak powstają?

Wyższe harmoniczne to składowe przebiegów napięcia i prądu o częstotliwościach będących wielokrotnością częstotliwości podstawowej sieci elektroenergetycznej (50 Hz). Ich obecność wynika głównie z pracy odbiorników nieliniowych, które nie pobierają prądu sinusoidalnie, lecz generują odkształcenia sygnału elektrycznego. W sieciach trójfazowych, czteroprzewodowych, wyższe harmoniczne mogą prowadzić do zwiększonej asymetrii napięcia i prądu oraz nadmiernego nagrzewania się przewodu neutralnego.

Wpływ wyższych harmonicznych na sieć elektroenergetyczną

Obecność wyższych harmonicznych w sieci prowadzi do szeregu negatywnych skutków:

• Zwiększenie strat mocy – harmoniczne powodują wzrost strat w transformatorach, silnikach oraz przewodach, co obniża sprawność systemu elektroenergetycznego.
  
• Przegrzewanie się przewodów i urządzeń – dodatkowa moc czynna generowana przez harmoniczne powoduje wzrost temperatury, co przyspiesza degradację izolacji i skraca żywotność sprzętu.
  
• Zakłócenia systemów sterowania – wyższe harmoniczne wpływają na precyzyjne układy sterowania w automatyce przemysłowej, powodując błędy w pracy urządzeń.
  
• Zmniejszenie sprawności silników elektrycznych – harmoniczne wywołują dodatkowe straty w rdzeniu magnetycznym oraz w uzwojeniach, prowadząc do obniżenia momentu obrotowego.
  
• Problemy z kompatybilnością elektromagnetyczną – zakłócenia generowane przez harmoniczne mogą wpływać na działanie czułych układów elektronicznych, co prowadzi do nieprzewidywalnych anomalii w pracy systemów.
  

Metody redukcji wyższych harmonicznych

Filtry aktywne

Filtry aktywne to pewne rozwiązanie problemu z wyższymi harmonicznymi prądu. Są one w stanie dynamicznie kompensować wyższe harmoniczne poprzez generowanie sygnału o przeciwnej fazie do niepożądanych składowych prądowych. Dzięki wykorzystaniu analizy FFT (Fast Fourier Transform), filtry aktywne monitorują i dostosowują się do rzeczywistego stanu sieci w czasie rzeczywistym. Wytworzony w filtrze aktywnym prąd kompensacyjny pozwala na uzyskanie praktycznie nieodkształconego przebiegu sinusoidalnego widocznego od strony sieci energetycznej. Urządzenie oprócz filtracji wyższych harmonicznych realizuje także kompensację mocy biernej i symetryzację prądów fazowych wraz z redukcją prądu przewodu neutralnego.

Skuteczność filtrów aktywnych – analiza pomiarowa

Badania przeprowadzone w środowisku przemysłowym wykazały, że zastosowanie filtrów aktywnych pozwala na znaczne obniżenie całkowitego współczynnika zniekształceń harmonicznych prądu (THDi – Total Harmonic Distortion). Wyniki pomiarów wykazały:

• Redukcję THD prądu o 60-80%, w zależności od obciążenia i konfiguracji systemu.
  
• Zmniejszenie nagrzewania się przewodów – poprawa warunków pracy układów zasilających.
  
• Optymalizację pracy urządzeń przemysłowych – zmniejszenie awaryjności systemów sterowania i silników elektrycznych.
  

Dodatkowe analizy i badania oscyloskopowe potwierdziły skuteczność filtracji, wskazując na wygaszanie niepożądanych składowych po stronie odbiornika.

Zastosowanie filtrów aktywnych w przemyśle

Filtry aktywne są wykorzystywane w sektorach, gdzie jakość energii elektrycznej ma kluczowe znaczenie:

• Automatyka przemysłowa – ochrona układów sterowania przed zakłóceniami elektromagnetycznymi.
  
• Przemysł motoryzacyjny – zapewnienie stabilnego zasilania dla linii produkcyjnych i robotów przemysłowych.
  
• Sektor IT i centra danych – zapewnienie stabilności zasilania systemów serwerowych.
  
• Branża medyczna – ochrona precyzyjnych urządzeń diagnostycznych i systemów podtrzymywania życia.
  
  

Eliminacja wyższych harmonicznych przy pomocy filtrów aktywnych

Wyższe harmoniczne stanowią istotne wyzwanie dla jakości energii elektrycznej, wpływając na sprawność i bezpieczeństwo urządzeń przemysłowych. Nowoczesne rozwiązania w zakresie filtracji aktywnej pozwalają na skuteczne ograniczenie tych niepożądanych składowych, poprawiając jakość energii i wydajność systemów elektroenergetycznych. Wdrożenie filtrów aktywnych to inwestycja, która przekłada się na oszczędności energii, wydłużenie żywotności urządzeń oraz zwiększenie stabilności całej infrastruktury przemysłowej.

Współczesne sieci dystrybucyjne stoją przed wieloma wyzwaniami związanymi z jakością dostarczanej energii elektrycznej. Wahania napięcia, asymetria między fazami oraz rosnąca liczba przydomowych instalacji fotowoltaicznych sprawiają, że operatorzy sieci (OSD) muszą inwestować w nowoczesne technologie stabilizacji napięcia. Jednym z takich rozwiązań jest kondycjoner napięcia typu KN-01/50/N, zaprojektowany z myślą o poprawie elastyczności sieci niskiego napięcia.

Czym jest kondycjoner napięcia KN-01/50/N?

Kondycjoner napięcia KN-01/50/N to urządzenie energoelektroniczne, które podłączane jest bezpośrednio do linii niskiego napięcia w sieciach dystrybucyjnych. Jego głównym zadaniem jest poprawa parametrów napięcia poprzez:

• Stabilizację napięcia – utrzymywanie jego wartości w zadanym zakresie, co zapobiega nadmiernym wahaniom.
• Symetryzację napięć fazowych – wyrównywanie napięć między fazami (L1, L2, L3), co poprawia jakość zasilania odbiorców podłączonych do sieci.

Mimo iż kondycjoner napięcia KN-01/50/N cechuje się podobną budową do filtra aktywnego typu APF-100, to realizuje zupełnie inne zadania. Funkcjonalność kondycjonera pozwala na poprawę parametrów jakościowych napięcia sieciowego poprzez wyrównanie napięć fazowych i stabilizację napięć w zadanym zakresie, w zależności od wybranego trybu pracy i w ramach dostępnych możliwości jednostki.

Gdzie stosuje się kondycjoner napięcia KN-01/50/N?

Urządzenie to znajduje zastosowanie w sieciach niskiego napięcia zarządzanych przez operatorów sieci dystrybucyjnej (np. Tauron, Enea, PGE, Energa). Jego montaż na słupach energetycznych umożliwia lokalną korektę napięcia, co przekłada się na poprawę wydajności całej infrastruktury dystrybucyjnej.

Dzięki zastosowaniu kondycjonera:

• Ograniczona jest zmienność napięć co poprawia stabilność systemu.Zwiększa się elastyczność sieci, co ułatwia zarządzanie przepływem energii i redukuje liczbę awarii.
• Zminimalizowane zostaje ryzyko wyłączeń falowników instalacji fotowoltaicznych, co pozwala w pełni wykorzystać generowaną energię odnawialną.
• Poprawia się jakość dostarczanej energii, co ma kluczowe znaczenie dla odbiorców wrażliwych na wahania napięcia, takich jak szpitale czy zakłady przemysłowe.

Budowa i instalacja kondycjonera

KN-01/50/N to kompaktowe urządzenie dostosowane do pracy w trudnych warunkach atmosferycznych. Jego montaż odbywa się bezpośrednio na słupach energetycznych, co pozwala na jego szybkie wdrożenie w dowolnym miejscu sieci.

Specyfikacja techniczna:

• Moc: 35 kVA
• Znamionowe napięcie zasilania: 3×400 VAC ±10%
• Znamionowa częstotliwość sieci: 50 Hz ±4%
• Maksymalny prąd kompensacji: 50 A na fazę
• System zasilania: TN-C, TN-C-S
• Interfejs komunikacyjny: Ethernet, opcjonalnie router GSM
• Temperatura pracy: od -20°C do +35°C
• Wymiary: 750 x 1045 x 500 mm
• Masa: 125 kg
• Stopień ochrony obudowy: IP44

Jakie korzyści przynosi stosowanie kondycjonera KN-01/50/N?

Zwiększenie niezawodności sieci

Wahania napięcia mogą prowadzić do zakłóceń w dostawach energii, co skutkuje wyłączeniami odbiorców. KN-01/50/N stabilizuje napięcie, zmniejszając ryzyko awarii.

Optymalizacja zarządzania siecią

Dzięki poprawie jakości napięcia, operatorzy mogą efektywniej wykorzystać istniejącą infrastrukturę bez potrzeby kosztownych modernizacji.

Utrzymywanie poziomu napięcia w granicach normy

Kondycjoner napięcia w ramach dostępnych możliwości jednostki pomaga utrzymać poziom napięcia w dopuszczalnym zakresie 207-253 V. Dzięki temu parametry jakościowe napięcia utrzymywane są na odpowiednim poziomie i ograniczona jest ich zmienność, co przekłada się na zredukowanie poziomu zgłoszeń reklamacyjnych od użytkowników sieci.

Lepsza integracja odnawialnych źródeł energii

Jednym z największych problemów w sieciach niskiego napięcia jest nadmierne napięcie powodowane przez instalacje PV. KN-01/50/N pomaga w jego redukcji, co pozwala na bezpieczne podłączanie większej liczby prosumentów.

Szybka instalacja i minimalna konserwacja

Urządzenie jest zaprojektowane tak, aby było łatwe w montażu i wymagało minimalnej obsługi serwisowej, co czyni go opłacalnym rozwiązaniem dla operatorów sieci.

Co z tego wynika?

Kondycjoner napięcia KN-01/50/N to nowoczesne rozwiązanie, które wspiera operatorów sieci dystrybucyjnej w poprawie jakości energii elektrycznej. Jego głównym celem jest stabilizacja i symetryzacja napięcia, co przekłada się na lepszą elastyczność sieci, zmniejszenie liczby wyłączeń instalacji PV oraz ogólną poprawę wydajności systemu elektroenergetycznego. Inwestycja w tego typu urządzenia to krok w stronę bardziej niezawodnej i efektywnej dystrybucji energii elektrycznej.

System elektrohydraulicznego sterowania obudową zmechanizowaną RUFUS 3G to zaawansowane technologicznie rozwiązanie. Redefiniuje standardy automatyzacji w górnictwie. Jego wszechstronność i zdolność do pracy w wymagających warunkach czynią go niezastąpionym narzędziem w sterowaniu procesami wydobywczymi.

Kluczowe cechy systemu RUFUS 3G

1. Uniwersalność zastosowań – system RUFUS 3G obsługuje szeroki zakres trybów sterowania: od ręcznego, przez sekwencyjne, grupowe, aż po w pełni automatyczne. Można go dostosować do różnych typów kompleksów wydobywczych (kombajnowych i strugowych) i specyficznych wymagań użytkownika.
   
2. Zaawansowana diagnostyka – RUFUS 3G daje możliwość monitorowania ciśnienia w komorach podtłokowych stojaków obudowy, diagnozowania stanu sekcji i siłowników, a także śledzenia postępu ściany i naprężeń w górotworze. Szczegółowe dane pozwalają szybko reagować na potencjalne problemy, minimalizując przestoje.
   
3. Zgodność z dyrektywami UE – system spełnia wymagania dyrektyw ATEX, MD, LVD, EMC i R&TTE, co gwarantuje bezpieczeństwo i zgodność z europejskimi standardami technologicznymi.
   
4. Opcjonalne sterowanie radiowe – po wyposażeniu w odbiornik radiowy RXM 01 oraz pilot PR-2000, system umożliwia bezprzewodowe sterowanie procesem montażu i demontażu sekcji obudowy zmechanizowanej. Eliminuje potrzebę stosowania kabli lub multiwęży, poprawiając bezpieczeństwo pracy w trudnych warunkach podziemnych.

Zastosowanie w górnictwie

System RUFUS 3G jest szczególnie przydatny w kopalniach węgla kamiennego. W ich przypadku precyzyjne sterowanie obudową zmechanizowaną ma kluczowe znaczenie dla bezpieczeństwa załogi i efektywności wydobycia. Możliwość pracy w niskich pokładach oraz zaawansowane funkcje monitorowania ciśnienia w stojakach sekcji oraz innych parametrów, które pozwalają na optymalne wykorzystanie zasobów.

Zalety wdrożenia systemu RUFUS 3G

1. Zwiększenie bezpieczeństwa – automatyzacja procesów sterowania zmniejsza konieczność bezpośredniej interwencji załogi, ograniczając ryzyko wypadków.
   
2. Wyższa wydajność – system przyspiesza cykl pracy obudowy i przekładkę przenośnika, co przekłada się na zwiększenie efektywności urabiania.
   
3. Diagnostyka w czasie rzeczywistym – dokładne monitorowanie stanu technicznego pozwala na szybkie wykrywanie i lokalizowanie usterek, co minimalizuje przestoje.
   
4. Elastyczność konfiguracji – możliwość dostosowania systemu do specyficznych potrzeb klienta oraz integracji z innymi systemami hydraulicznymi i elektrozaworami sprawia, że RUFUS 3G jest uniwersalnym narzędziem.
   

Co z tego wynika?

System RUFUS 3G to innowacyjne rozwiązanie, które łączy wszechstronność zastosowań z zaawansowaną technologią diagnostyczną. Jego implementacja w górnictwie pozwala na poprawę bezpieczeństwa, zwiększenie efektywności i redukcję kosztów operacyjnych. To idealny wybór dla firm, które szukają nowoczesnych rozwiązań do zarządzania procesami wydobywczymi.

Kompensacja mocy biernej jest ważnym elementem zarządzania energią elektryczną. Pozwala nie tylko obniżyć koszty, ale także poprawić efektywność energetyczną przedsiębiorstwa. W świetle obowiązujących przepisów prawa energetycznego, przedsiębiorstwa są zobowiązane do utrzymania odpowiedniego współczynnika mocy. Ma to istotny wpływ na ich finanse i działanie całej sieci energetycznej.

Moc bierna – dlaczego jest istotna?

Moc bierna jest niezbędna dla prawidłowego funkcjonowania urządzeń elektrycznych, takich jak transformatory, silniki czy urządzenia oparte na zjawisku indukcji. Jednak jej nadmiar w sieci prowadzi do zwiększenia strat energii i dodatkowych opłat. Przedsiębiorstwa, które nie kontrolują współczynnika mocy (tg φ), mogą być obciążane przez operatorów wysokimi kosztami za energię bierną.

Właśnie dlatego kluczowe jest wdrożenie skutecznych systemów kompensacji mocy biernej. Tego rodzaju działania nie tylko pozwalają uniknąć wydatków, ale również przynoszą wymierne korzyści ekonomiczne.

Regulacje prawne dotyczące mocy biernej

W Polsce przepisy dotyczące mocy biernej wynikają z ustawy Prawo energetyczne, z rozporządzenia właściwego ministra do spraw energii w sprawie sposobu kształtowania i kalkulacji taryf oraz sposobu rozliczeń w obrocie energią elektryczną, a także taryf operatorów sieci dystrybucyjnej oraz umów z operatorami sieci dystrybucyjnej. Te regulacje nakładają na odbiorców energii elektrycznej obowiązek utrzymania współczynnika mocy na odpowiednim poziomie. Jeśli współczynnik mocy tg φ wzrasta powyżej określonej wartości (zazwyczaj powyżej 0,4), odbiorca korzystający z taryfy A, B lub C zostanie  obciążony dodatkowymi opłatami.

Zgodnie z obowiązującym prawem, opłaty za ponadumowny pobór energii biernej naliczane są, gdy występuje:

• nadwyżka poboru energii biernej indukcyjnej wynikającej z przekroczenia umownego tg φ
• pobór energii biernej indukcyjnej przy braku poboru energii czynnej
• pobór energii biernej pojemnościowej.

Dzięki kompensacji mocy biernej możliwe jest osiągnięcie zgodności z wymogami prawnymi, co eliminuje ryzyko kar finansowych. Firmy, które inwestują w nowoczesne systemy kompensacyjne, zyskują również większą stabilność w działaniu swoich instalacji.

Jak działa kompensacja mocy biernej?

Kompensacja mocy biernej polega na redukcji jej nadmiaru w sieci energetycznej. To możliwe dzięki zastosowaniu odpowiednich urządzeń, takich jak baterie kondensatorów, regulatory mocy biernej czy filtry aktywne. Jednym z zaawansowanych rozwiązań w tej dziedzinie jest filtr aktywny APF-100 i APF-300, który pozwala na:

• eliminację zakłóceń pochodzących od wyższych harmonicznych prądu;
             
• kompensację mocy biernej w dynamicznych warunkach pracy;
• wyrównanie obciążeń pomiędzy fazami zasilania
             
• poprawę stabilności i efektywności energetycznej sieci.
  
  

Urządzenie monitoruje parametry prądu i napięcia w czasie rzeczywistym, generując prądy kompensacyjne, które neutralizują nadmiar mocy biernej oraz wyższe harmoniczne prądu. Tym sposobem przedsiębiorstwo unika dodatkowych opłat, poprawia jakość energii i zmniejsza obciążenie sieci.

Korzyści wynikające z kompensacji mocy biernej

1. Obniżenie kosztów operacyjnych – brak opłat za nadmiar mocy biernej.
              
2. Poprawa efektywności energetycznej – lepsze wykorzystanie energii w instalacjach.
              
3. Ochrona infrastruktury – mniejsze obciążenie sieci i urządzeń.
              
4. Zgodność z regulacjami prawnymi – eliminacja ryzyka kar finansowych.
   
   

Skuteczna kompensacja mocy biernej zmniejsza straty przesyłowe i pozwala na bardziej efektywne zarządzanie zasobami energetycznymi.

Dlaczego warto inwestować w nowoczesne rozwiązania?

Technologie wspierające kompensację mocy biernej, takie jak filtry aktywne APF-100 i APF-300, oferują zaawansowane funkcje. Pozwalają one na kompleksową poprawę jakości energii elektrycznej. Urządzenia są zgodne z wymaganiami prawa energetycznego. Ich łatwa instalacja i intuicyjna obsługa sprawiają, że są idealnym rozwiązaniem dla różnych branż.

Wybór odpowiednich narzędzi do kompensacji mocy biernej to inwestycja. Przynosi zarówno krótkoterminowe oszczędności, jak i długoterminowe korzyści w postaci stabilniejszego i bardziej efektywnego działania całego systemu energetycznego.