Hoje em dia, com o rápido desenvolvimento da ciência e da tecnologia e a melhoria contínua do nível médico, é também acompanhado pela introdução de vários equipamentos médicos avançados de grande escala, que produzem um grande número de harmónicos nestas instalações médicas, o que traz sérios danos à segurança elétrica e ao funcionamento normal de equipamentos médicos.O dispositivo de filtro ativo tornou-se o dispositivo chave para resolver este problema.
1.1 Equipamento Médico
Há um grande número de componentes eletrônicos de potência em equipamentos médicos, e esses dispositivos produzirão um grande número de harmônicos durante o trabalho, causando poluição.Os equipamentos mais comuns são ressonância magnética (instrumento de ressonância magnética nuclear), máquina de tomografia computadorizada, máquina de raio X, DSA (máquina de contraste cardiovascular) e assim por diante.Entre eles, o pulso de RF e o campo magnético alternado são gerados durante a operação de ressonância magnética para gerar ressonância magnética nuclear, e tanto o pulso de RF quanto o campo magnético alternado trarão poluição harmônica.A ponte retificadora do retificador de alta tensão na máquina de raios X produzirá grandes harmônicos quando estiver funcionando, e a máquina de raios X é uma carga transitória, a tensão pode atingir dezenas de milhares de volts, e o lado original de o transformador aumentará a carga instantânea de 60 a 70kw, o que também aumentará a onda harmônica da rede.
1.2 Equipamentos Elétricos
Equipamentos de ventilação em hospitais, como ar condicionado, ventiladores, etc., e equipamentos de iluminação, como lâmpadas fluorescentes, produzirão um grande número de harmônicos.Para economizar energia, a maioria dos hospitais utiliza ventiladores e condicionadores de ar com conversão de frequência.O conversor de frequência é uma fonte harmônica muito importante, sua taxa total de distorção de corrente harmônica THD-i atinge mais de 33%, produzirá um grande número de rede elétrica de poluição de corrente harmônica de 5, 7.Nos equipamentos de iluminação do hospital, existe um grande número de lâmpadas fluorescentes, que também produzirão um grande número de correntes harmônicas.Quando múltiplas lâmpadas fluorescentes são conectadas a uma carga trifásica de quatro fios, a linha do meio fluirá uma grande corrente de terceiro harmônico.
1.3 Equipamento de Comunicação
Atualmente, os hospitais gerenciam redes de computadores, o que significa que a quantidade de computadores, equipamentos de videovigilância e áudio é grande, e essas são fontes harmônicas típicas.Além disso, o servidor que armazena dados no sistema de gerenciamento de rede de computadores deve estar equipado com energia de backup, como UPS.O UPS primeiro retifica a energia da rede elétrica em corrente contínua, parte da qual é armazenada na bateria, e a outra parte é convertida em energia CA regulada através do inversor para fornecer energia à carga.Quando o terminal de rede é alimentado, a bateria fornece energia ao inversor para continuar funcionando e garantir o funcionamento normal da carga.E sabemos que o retificador e o inversor usarão tecnologia IGBT e PWM, então o UPS produzirá muitas correntes harmônicas de 3, 5, 7 no trabalho.
2. Danos causados por harmônicos em equipamentos médicos
A partir da descrição acima, podemos constatar que existem muitas fontes harmônicas no sistema de distribuição do hospital, que irão produzir um grande número de harmônicos (sendo 3, 5, 7 harmônicos como o máximo) e poluir seriamente a rede elétrica, causando problemas de qualidade de energia, como excesso de harmônicos e sobrecarga de harmônicos neutros.Esses problemas podem afetar o uso de equipamentos médicos.
2.1 Danos dos harmônicos aos equipamentos de aquisição de imagens
Devido ao impacto dos harmônicos, a equipe médica frequentemente sofre falhas no equipamento.Essas falhas podem causar erros de dados, imagens borradas, perda de informações e outros problemas, ou danificar componentes da placa de circuito, fazendo com que o equipamento médico não possa continuar a funcionar normalmente.Em particular, quando alguns equipamentos de imagem são afetados por harmônicos, os componentes eletrônicos internos podem registrar flutuações e alterar a saída, o que levará à deformação sobreposta ou à ambiguidade da imagem da forma de onda, o que é fácil de causar erros de diagnóstico.
2.2 Danos dos harmônicos aos instrumentos de tratamento e enfermagem
Existem muitos instrumentos eletrônicos utilizados no tratamento, sendo o instrumento cirúrgico o mais danificado pelos harmônicos.O tratamento cirúrgico refere-se ao tratamento com laser, ondas eletromagnéticas de alta frequência, radiação, micro-ondas, ultrassom, etc., isoladamente ou em conjunto com a cirurgia tradicional.Equipamentos relacionados estão sujeitos a interferência harmônica, o sinal de saída conterá confusão ou amplificará diretamente o sinal harmônico, causando forte estimulação elétrica aos pacientes, e há grandes riscos de segurança ao tratar algumas partes importantes.Instrumentos de enfermagem como ventiladores, marca-passos, monitores de ECG, etc., estão intimamente relacionados com a vida dos responsáveis, e o sinal de alguns instrumentos é muito fraco, o que pode levar à coleta incorreta de informações ou até mesmo à falha no funcionamento quando submetidos a harmônicas. interferência, causando grandes prejuízos a pacientes e hospitais.
3. Medidas de controle harmônico
De acordo com as causas dos harmônicos, as medidas de tratamento podem ser divididas aproximadamente nos três tipos a seguir: redução da impedância do sistema, limitação da fonte harmônica e instalação do dispositivo de filtro.
3.1 Reduza a impedância do sistema
Para atingir o objetivo de reduzir a impedância do sistema, é necessário reduzir a distância elétrica entre o equipamento elétrico não linear e a fonte de alimentação, ou seja, melhorar o nível de tensão de alimentação.Por exemplo, o principal equipamento de uma siderúrgica é o forno elétrico a arco, que originalmente usava fonte de alimentação de 35KV, e foi respectivamente instalada uma fonte de alimentação de linha especial de 35KV por duas subestações de 110KV, e o componente harmônico era maior no barramento de 35KV.Após a utilização de uma distância de apenas 4 quilômetros, a subestação 220KV montou 5 linhas especiais de alimentação de 35KV, os harmônicos no barramento melhoraram significativamente, além da planta também utilizar um gerador síncrono de maior capacidade, para que a distância elétrica desses não lineares as cargas foram bastante reduzidas, de modo que a planta gerou redução harmônica.Este método tem o maior investimento, precisa ser coordenado com o planejamento de desenvolvimento da rede elétrica e é adequado para projetos industriais de grande escala, e os hospitais requerem fornecimento de energia contínuo e ininterrupto, geralmente alimentado por duas ou mais subestações, portanto este método não é um prioridade.
3.2 Limitando fontes harmônicas
Este método precisa alterar a configuração das fontes harmônicas, limitar o modo de trabalho de geração de harmônicos em grandes quantidades e concentrar-se no uso de dispositivos com complementaridade harmônica para cancelar uns aos outros.A frequência dos harmônicos característicos aumenta com o aumento do número de fases do conversor e o valor efetivo da corrente harmônica é bastante reduzido.Este método necessita reorganizar o circuito do equipamento e coordenar o uso dos instrumentos, o que apresenta grandes limitações.O hospital pode se ajustar ligeiramente de acordo com sua situação, o que pode reduzir até certo ponto a quantidade de harmônicos.
3.3 Instalando o dispositivo de filtro
Atualmente, existem dois dispositivos de filtro CA comumente usados: dispositivo de filtro passivo edispositivo de filtro ativo (APF).O dispositivo de filtro passivo, também conhecido como dispositivo de filtro LC, usa o princípio da ressonância LC para criar artificialmente um ramo de ressonância em série para fornecer um canal de impedância muito baixa para o número específico de harmônicos a serem filtrados, de modo que não seja injetado na rede elétrica.O dispositivo de filtro passivo tem uma estrutura simples e um efeito óbvio de absorção de harmônicos, mas é limitado aos harmônicos da frequência natural, e as características de compensação têm grande influência na impedância da rede (em uma frequência específica, a impedância da rede e o LC dispositivo de filtro pode ter ressonância paralela ou ressonância em série).O dispositivo de filtro ativo (APF) é um novo tipo de dispositivo eletrônico de potência, usado para suprimir harmônicos dinamicamente e compensar a potência reativa.Ele pode coletar e analisar o sinal de corrente da carga em tempo real, separar cada potência harmônica e reativa e controlar a saída do conversor com amplitude igual de corrente harmônica e reativa e corrente de compensação reversa através do controlador para compensar a corrente harmônica na carga, de modo a atingir o propósito de controle harmônico.Filtro ativoO dispositivo tem as vantagens de rastreamento em tempo real, resposta rápida e compensação abrangente (potência reativa e 2 a 31 harmônicos podem ser compensados ao mesmo tempo).
4 Aplicação específica do dispositivo de filtro ativo APF em instituições médicas
Com a melhoria contínua dos padrões de vida das pessoas e a aceleração do envelhecimento da população, a procura de serviços médicos está a aumentar constantemente, e a indústria de serviços médicos está prestes a entrar num período de rápido crescimento, e o representante mais significativo e importante da indústria médica é o hospital.Devido ao especial valor social e importância do hospital, a solução do seu problema de qualidade de energia é urgente.
4.1 Seleção de APF
Os benefícios do controle harmônico, em primeiro lugar, são garantir a segurança pessoal dos pacientes e do pessoal médico, ou seja, reduzir ou eliminar o impacto adverso do controle harmônico no sistema de distribuição, para garantir o funcionamento normal de transformadores e instrumentos médicos ;Em segundo lugar, reflecte directamente os benefícios económicos, ou seja, para garantir o funcionamento normal do sistema de compensação de capacitância de baixa tensão, desempenhar o seu devido papel, reduzir o conteúdo harmónico na rede eléctrica e melhorar o factor de potência, reduzir a perda de energia reactiva. e prolongar a vida útil do equipamento.
O dano dos harmônicos para a indústria médica é muito grande, um grande número de harmônicos afetará o desempenho e o uso de instrumentos de precisão e poderá colocar em risco a segurança pessoal em casos graves;Também aumentará a perda de potência da linha e o calor do condutor, reduzirá a eficiência e a vida útil do equipamento, de modo que a importância do controle harmônico é evidente.Através da instalação defiltro ativodispositivo, o objetivo do controle harmônico pode ser bem alcançado, de modo a garantir a segurança de pessoas e equipamentos.A curto prazo, o controlo harmónico necessita de um certo investimento de capital na fase inicial;Contudo, do ponto de vista do desenvolvimento a longo prazo, o APFdispositivo de filtro ativoé conveniente para manter no período posterior e pode ser usado em tempo real, e os benefícios econômicos trazidos por ele para controlar harmônicos e os benefícios sociais da purificação da rede elétrica também são óbvios.
Horário da postagem: 30 de junho de 2023