Bedre å forhindre at overtoner oppstår i stedet for bare å redusere problemene

Den raske utviklingen av teknologi på mange områder har ført til at systemer for strømforsyning, miljø og strømkvalitet har blitt mer og mer i fokus. Dette gjelder også problemene som kan oppstå på grunn av overtoner. Teknologisk utvikling er selvsagt noe positivt, men det fører også til at flere og flere overtoner går ut på strømnettet, samtidig som forskjellig utstyr og teknologitette miljøer blir mer utsatt for forstyrrelser. Et slikt miljø er datasentre.

Behovet for datasentre øker over hele verden og Norge har blitt et populært sted for å etablere slike sentre. Antallet datasentre vokser raskt, og det samme gjør datamengden som skal behandles, så vel som krafttettheten til de enkelte komponentene i datasentermiljøer. Til tross for denne trenden, har det gjennomsnittlige årlige energiforbruket for klimaanlegg i datasentre gått ned med litt over ti prosent de siste ti årene. Dette har vært mulig gjennom økt bruk av energieffektive vifter med EC-teknologi og integrert kontrollelektronikk. Energieffektivitet er av stor økonomisk betydning for mange datasentre, men en annen utfordring er å redusere eller eliminere overtoner på strømnettet som kan forårsake forstyrrelser og skade på dyre datautstyr.

Moderne motorer drives med drivverk for nøyaktig å tilpasse hastigheten til kravene i en applikasjon, noe som resulterer i ikke-lineære strømmer. Det er ikke-lineære belastninger, ofte kalt ikke-lineære belastninger, som gir opphav til overtoner fordi strøm-til-spenningsforholdet ikke er konstant i en viss periode. Hvis en ikke-lineær belastning er koblet til strømnettet, vil den trekke en strøm som avviker fra sinusformen, noe som forårsaker overtoner. Strømmen vil da forårsake et tilsvarende spenningsfall som forvrenger sinusbølgens spenningskurve og gir tilsvarende overtoner i spenningen. En ikke-sinusformet strømkurve oppstår, som kan representeres som en sum av sinusformede kurver med frekvenser som er en eksakt multippel (h) av den grunnleggende frekvensen. Dette er Total Harmonic Voltage Distortion Harmonic Discrimination, THDI, som er oppgitt som en prosentandel.

En THDI på 33 prosent betyr at i tillegg til den totale aktive strømmen på 100 prosent, går en reaktiv reaksjonsstrøm på 33 prosent tapt. Dette kan føre til stor belastning på forsyningsnettet, forstyrrelser og høye vedlikeholds- og utskiftingskostnader. Målet er derfor å minimere THDI. Dette gjøres vanligvis med eksterne passive eller aktive filtre. Med disse er det vanskelig å nå en ensifret THDI-verdi selv etter store investeringer med høye utbyggings- og valideringskostnader. Disse filtrene har også andre ulemper som plassbehov og høy systemkompleksitet. I stedet er den beste tilnærmingen å forhindre forekomst av overtoner, og ebm-papst har løsningen.

EC-vifter med integrert PFC, Power Factor Correction, løser problemet med overtoner

ebm-papst har utviklet en prisbelønt løsning i form av integrert PFC, Power Factor Correction, som fullstendig eliminerer problemene som ellers kan oppstå på grunn av forstyrrende overtoner og kretsfeedback. Løsningen krever ikke tiltak som forstyrrelse av interferens, som ellers kan være nødvendig når viftene løper parallelt. ebm-papst ble den første vifteprodusenten i verden som integrerte en 3-fas aktiv PFC i noen av selskapets EC-vifter. PFC konverterer den pulserende inngangsstrømmen til EC-motorene til en sinusformet strøm som deretter forskyves slik at den er i fase med spenningen. Dette reduserer risikoen for overtoner kraftig, noe som gjør det mulig å oppfylle kravene i standard EN 61000-3-2 uten designendringer. Kraftfaktoren er en viktig parameter som beskriver forholdet mellom effektiv kraft og synlig kraft.

En verdi = 1 anses som optimal. Ved å filtrere overtonene, når 3-fasers elektronikk med aktiv PFC i RadiCal og RadiPac-seriene med EC-sentrifugalvifter en THDI-verdi på mindre enn fem prosent. Sammenlignet med bransjestandarden anslås aktiv PFC-teknologi å redusere kostnadene for nødvendige energiforsyningskomponenter med omtrent 38 prosent. De første til å få integrert PFC var RadiPac-vifter i størrelsene 450, 500 og 560 mm med motoreffekt 3 kW. RadiCal-viftene ble deretter justert til samme størrelse som 500, 560 og 630 mm. For datasentre betyr for eksempel ebm-papsts utvikling av en integrert og fleksibel plug & play-løsning for PFC at du enkelt kan sikre deg en beskyttelse mot overtoner og et støyfritt miljø med høy elektrisk kvalitet.

Kontakt oss for mer informasjon