Sóng hài từ máy hàn ảnh hưởng đến những thiết bị nào trong nhà máy?

Trong các nhà máy cơ khí, kết cấu thép, đóng tàu và sản xuất ô tô, máy hàn là thiết bị không thể thiếu trong quá trình gia công. Đặc biệt, các dòng máy hàn inverter hiện đại sử dụng công nghệ điện tử công suất giúp nâng cao hiệu suất và chất lượng mối hàn. Tuy nhiên, đây cũng là một trong những nguồn phát sinh sóng hài phổ biến trong hệ thống điện công nghiệp.

Khi số lượng máy hàn hoạt động đồng thời ngày càng nhiều, dòng điện bị méo dạng sẽ lan truyền trên toàn hệ thống điện. Nếu không được kiểm soát, sóng hài không chỉ làm giảm chất lượng điện năng mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến nhiều thiết bị điện, làm tăng chi phí bảo trì và giảm tuổi thọ của toàn bộ hệ thống.

1. Vì sao máy hàn phát sinh sóng hài?

Máy hàn inverter hoạt động dựa trên các bộ chỉnh lưu và nghịch lưu sử dụng linh kiện bán dẫn công suất. Quá trình đóng cắt ở tần số cao khiến dòng điện đầu vào không còn giữ dạng hình sin lý tưởng mà xuất hiện nhiều thành phần tần số bậc cao, gọi là sóng hài.

Nếu chỉ có một vài máy hàn hoạt động, mức độ ảnh hưởng có thể chưa đáng kể. Tuy nhiên, trong các xưởng có hàng chục máy hàn vận hành cùng lúc hoặc kết hợp với biến tần, UPS và các tải phi tuyến khác, tổng mức méo dạng dòng điện (THDi) có thể tăng lên đáng kể, làm suy giảm chất lượng điện năng của toàn hệ thống.

2. Những thiết bị chịu ảnh hưởng sóng hài do máy hàn gây ra

2.1 Máy biến áp – Thiết bị chịu ảnh hưởng đầu tiên

Máy biến áp thường là thiết bị chịu tác động rõ rệt nhất khi sóng hài tăng cao.

Dòng điện méo dạng làm gia tăng tổn hao đồng và tổn hao lõi thép, khiến máy biến áp phát nhiệt nhiều hơn so với điều kiện làm việc bình thường. Khi nhiệt độ vận hành tăng liên tục, khả năng mang tải giảm, vật liệu cách điện lão hóa nhanh và tuổi thọ thiết bị cũng bị rút ngắn.

Nếu tình trạng kéo dài, doanh nghiệp sẽ phải đối mặt với chi phí bảo trì và thay thế thiết bị lớn hơn nhiều so với dự kiến.

2.2 Tụ bù công suất phản kháng dễ bị quá tải và cộng hưởng

Tụ bù là thiết bị rất nhạy cảm với sóng hài.

Các thành phần sóng hài có thể làm dòng điện chạy qua tụ tăng cao hơn giá trị thiết kế, dẫn đến hiện tượng phát nhiệt, giảm tuổi thọ hoặc hư hỏng tụ bù. Trong một số trường hợp, khi điều kiện cộng hưởng xuất hiện giữa tụ bù và hệ thống điện, dòng điện có thể tăng đột biến, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến toàn bộ tủ điện.

Đây là lý do nhiều nhà máy cần đánh giá sóng hài trước khi lắp đặt hoặc mở rộng hệ thống tụ bù.

2.3 Cáp điện và thiết bị đóng cắt cũng chịu ảnh hưởng

Sóng hài không chỉ tác động đến các thiết bị công suất lớn mà còn làm tăng tổn hao trên cáp điện, thanh cái và các thiết bị đóng cắt.

Dòng điện méo dạng làm nhiệt độ cáp tăng cao, đẩy nhanh quá trình lão hóa lớp cách điện và giảm tuổi thọ hệ thống phân phối điện. Đồng thời, CB, MCCB và rơle bảo vệ có thể tác động không chính xác do dòng điện không còn ổn định, ảnh hưởng đến tính liên tục của dây chuyền sản xuất.

Nếu tình trạng này kéo dài, nguy cơ dừng máy ngoài kế hoạch sẽ tăng lên, gây thiệt hại về thời gian và chi phí.

2.4 Thiết bị điều khiển và đo lường có thể bị nhiễu

Các hệ thống PLC, HMI, SCADA, đồng hồ đo điện và thiết bị truyền thông cũng có thể chịu ảnh hưởng từ sóng hài.

Khi chất lượng điện năng suy giảm, tín hiệu điều khiển có thể bị nhiễu, dữ liệu đo lường thiếu chính xác hoặc xuất hiện các lỗi truyền thông giữa các thiết bị. Điều này làm giảm độ tin cậy của hệ thống tự động hóa và ảnh hưởng đến hiệu quả vận hành của nhà máy.

3. Khi nào nên sử dụng bộ lọc sóng hài?

Không phải mọi xưởng hàn đều cần đầu tư ngay bộ lọc sóng hài. Quyết định nên dựa trên kết quả đo chất lượng điện năng thực tế.

Doanh nghiệp cần kiểm tra các chỉ số như THDi, THDv, phổ sóng hài và đánh giá hiện trạng vận hành của hệ thống. Nếu kết quả cho thấy sóng hài vượt giới hạn cho phép hoặc xuất hiện các dấu hiệu như máy biến áp phát nóng, tụ bù nhanh hư hỏng, CB tác động bất thường hay thiết bị điều khiển bị nhiễu, việc triển khai bộ lọc sóng hài sẽ là giải pháp phù hợp.

Bộ lọc sóng hài chủ động (AHF) có khả năng giám sát dòng điện theo thời gian thực, phát hiện các thành phần sóng hài và tạo dòng bù ngược pha để triệt tiêu chúng. Nhờ đó, chất lượng điện năng được cải thiện, các thiết bị điện được bảo vệ tốt hơn và hệ thống vận hành ổn định hơn.

Tóm lại, trong các nhà máy sử dụng nhiều máy hàn, sóng hài là yếu tố không nên xem nhẹ vì có thể ảnh hưởng đến máy biến áp, tụ bù, cáp điện, thiết bị đóng cắt cũng như hệ thống điều khiển. Những tác động này thường diễn ra âm thầm nhưng tích lũy theo thời gian, làm tăng tổn hao điện năng, giảm tuổi thọ thiết bị và phát sinh chi phí bảo trì.

Việc đo và đánh giá chất lượng điện năng định kỳ sẽ giúp doanh nghiệp xác định chính xác mức độ ảnh hưởng của sóng hài và lựa chọn giải pháp phù hợp. Khi cần thiết, đầu tư bộ lọc sóng hài sẽ góp phần nâng cao độ tin cậy của hệ thống điện, bảo vệ thiết bị và tối ưu hiệu quả sản xuất lâu dài.

AT Đông Dương luôn quan tâm đến những khó khăn mà các doanh nghiệp gặp phải trong việc vận hành và đảm bảo sự hoạt động ổn định của hệ thống điện công nghiệp.

Chúng tôi ở đây để giúp bạn giải quyết những vấn đề đó, nhanh chóng, an toàn, với chi phí tốt nhất.

Hãy liên hệ ngay với AT Đông Dương để đem về những thiết bị điện công nghiệp tốt nhất!

Bạn cần tư vấn thêm điều gì, hãy bấm vào ô chat bên dưới góc phải màn hình nhé!

AT Đông Dương sẵn sàng phục vụ bạn!