در سیستم‌های الکتریکی مدرن، گسترش روزافزون استفاده از بارهای غیرخطی نظیر درایوهای کنترل سرعت موتور، یک‌سوسازها و کوره‌های القایی، منجر به تزریق هارمونیک‌ها به شبکه قدرت شده است. این هارمونیک‌ها که مضرب‌هایی از فرکانس اصلی سیستم (معمولاً 50 یا 60 هرتز) هستند، مشکلات متعددی را به وجود می‌آورند. از جمله این مشکلات می‌توان به اعوجاج ولتاژ، افزایش تلفات انرژی، کاهش طول عمر تجهیزات الکتریکی و ایجاد تداخلات الکترومغناطیسی اشاره کرد که همگی می‌توانند عملکرد و پایداری سیستم‌های قدرت را به طور جدی تحت‌تأثیر قرار دهند.

در مواجهه با این چالش‌ها، استفاده از فیلترهای هارمونیک به عنوان یک راهکار مؤثر و کارآمد مطرح شده است. این فیلترها که به عنوان ابزارهای حیاتی در مهندسی برق شناخته می‌شوند، نقش اساسی در بهبود کیفیت توان و تضمین پایداری سیستم‌های قدرت ایفا می‌کنند. با هدف قراردادن و حذف هارمونیک‌های ناخواسته، فیلترهای هارمونیک به تسهیل فرآیندهای تولید و توزیع انرژی الکتریکی کمک کرده و در نهایت، عملکرد کلی سیستم‌های برقی را به طور چشمگیری ارتقا می‌بخشند.

فیلتر هارمونیک چیست

فیلتر هارمونیک که به آن فیلتر فعال هارمونیک نیز گفته می‌شود، دستگاهی حیاتی در سیستم‌های قدرت الکتریکی است که برای حذف یا کاهش هارمونیک‌ها و محدودکردن فرکانس‌ها به بازه‌های قابل‌قبول به کار می‌رود. این فیلتر در مسیر شبکه قرار می‌گیرد تا اعوجاج هارمونیک و پدیده رزونانس را به طور مؤثری از بین ببرد یا تضعیف کند. معمولاً، اعوجاج هارمونیک ناشی از جریان‌های غیر سینوسی است که توسط تجهیزات مختلف الکتریکی و الکترونیکی تولید می‌شوند و می‌توانند به عملکرد نامناسب و حتی آسیب‌دیدن سایر دستگاه‌ها منجر شوند.

استفاده از فیلترهای هارمونیک مزایای متعددی به همراه دارد. این فیلترها از آسیب‌دیدن تجهیزات حساس در برابر حجم بالای هارمونیک‌ها جلوگیری کرده و اثرات مخرب آن‌ها را به حداقل می‌رسانند. علاوه بر این، با کاهش جریان‌های ناخواسته و بهبود کیفیت توان، هزینه‌های عملیاتی سیستم‌های الکتریکی نیز کاهش می‌یابد. به همین دلیل، فیلترهای هارمونیک در صنایع گوناگونی نظیر سیستم‌های تهویه‌مطبوع (HVAC)، صنایع نفت و گاز، معادن و تأسیسات تصفیه فاضلاب برای حفاظت از قطعات و افزایش طول عمر آن‌ها کاربرد گسترده‌ای دارند.

 فیلترهای هارمونیک با استفاده از ترکیبی از قطعات الکتریکی مختلف از جمله مقاومت‌ها، خازن‌ها و سلف‌ها طراحی می‌شوند. هدف اصلی این طراحی، جلوگیری از عبور جریان‌های هارمونیک ناخواسته و هدایت آن‌ها به زمین است. این فیلترها به طور خاص برای حذف یا تضعیف هارمونیک‌های با فرکانس‌های مشخص طراحی می‌شوند و با تنظیم دقیق مقادیر قطعات، می‌توان عملکرد آن‌ها را برای مقابله با هارمونیک‌های غالب در یک سیستم قدرت بهینه کرد.

در حالی که کلیدهای برق معمولی در منازل با استفاده از رله‌های الکترومکانیکی جریان برق را قطع و وصل می‌کنند، فیلترهای هارمونیک عملکردی متفاوت و پیشرفته‌تر دارند. آن‌ها به طور مستقیم جایگزین رله‌ها نمی‌شوند، بلکه نقش مکمل و بهبوددهنده کیفیت توان را در تأسیسات الکتریکی ایفا می‌کنند. برق متناوب شهری اغلب شامل امواج فرعی با فرکانس‌های بالاتر (نویز الکتریکی) است که می‌تواند به خازن‌ها و سایر تجهیزات آسیب برساند. فیلترهای هارمونیک با کاهش یا حذف این امواج ناخواسته، از بروز چنین مشکلاتی جلوگیری کرده و به بهینه‌سازی عملکرد کلی سیستم برق کمک می‌کنند. هدف نهایی استفاده از این فیلترها، جلوگیری از عبور جریان‌های هارمونیک از طریق امپدانس شبکه یا کاهش چشمگیر ولتاژ هارمونیک و حذف کامل جریان هارمونیک است.

قیمت فیلتر هارمونیک

قیمت فیلتر هارمونیک به عوامل مختلفی مانند نوع فیلتر (پسیو یا اکتیو)، توان مورد نیاز، برند تولیدکننده و شرایط خاص هر پروژه بستگی دارد. به طور کلی، فیلترهای پسیو برای پروژه‌های با نیاز توان کمتر و هزینه محدود مناسب‌تر هستند، در حالی که فیلترهای اکتیو در پروژه‌های صنعتی بزرگ‌تر و برای حذف دقیق‌تر هارمونیک‌ها کاربرد دارند. انتخاب نوع مناسب فیلتر تأثیر مستقیمی بر عملکرد سیستم برق و همچنین هزینه نهایی پروژه دارد.

در خصوص محدوده قیمتی، فیلترهای پسیو با توان 10 تا 100 کیلووات، معمولاً در بازه قیمتی حدود 20 میلیون تا 100 میلیون تومان قرار می‌گیرند. در مقابل، فیلترهای اکتیو که توانایی جبران هارمونیک 30 تا 400 آمپر را دارند، قیمتی در حدود 70 میلیون تا 400 میلیون تومان دارند. البته این قیمت‌ها بسته به نوسانات بازار و ویژگی‌های فنی دقیق تجهیزات ممکن است متغیر باشد. برای کسب اطلاعات دقیق و استعلام قیمت انواع محصولات، با کارشناسان ما در الماس الکترونیک در تماس باشید.

سخن پایانی

فیلترهای هارمونیک نه تنها به عنوان یک راهکار فنی برای مقابله با چالش‌های ناشی از بارهای غیرخطی در سیستم‌های قدرت مدرن مطرح هستند، بلکه به عنوان یک سرمایه‌گذاری بلندمدت در جهت افزایش کارایی، کاهش هزینه‌ها و تضمین پایداری و طول عمر تجهیزات الکتریکی به شمار می‌روند. با توجه به گسترش روزافزون استفاده از تجهیزات مولد هارمونیک در صنایع مختلف، اهمیت به کارگیری این فیلترها و درک صحیح از عملکرد و انتخاب مناسب آن‌ها بیش‌ازپیش آشکار می‌گردد.

انتخاب فیلتر هارمونیک مناسب، تصمیمی استراتژیک است که نیازمند در نظر گرفتن دقیق نیازهای سیستم، بودجه موجود و اهداف بلندمدت بهره‌برداری است. با بررسی دقیق انواع فیلترها، مشخصات فنی و قیمت‌های آن‌ها، مهندسان و مدیران صنایع می‌توانند بهترین گزینه را برای ارتقای کیفیت توان و تضمین عملکرد مطمئن و اقتصادی سیستم‌های الکتریکی خود انتخاب نمایند. سرمایه‌گذاری هوشمندانه در این زمینه، نه تنها از بروز مشکلات احتمالی جلوگیری می‌کند، بلکه به بهبود بهره‌وری و کاهش اثرات منفی زیست‌محیطی نیز کمک شایانی خواهد کرد.