Несколько вопросов о гармониках

Что такое гармония и как она влияет на электрическую систему?

Гармония-это та часть сигнала, частоты которого являются интегральными кратами фундаментальной частоты системы. Например, с фундаментальной частотой 50гц, мы можем ожидать гармонию 100гц, 150гц, 200гц и так далее. Определив его, мы увидим его значимость в электрических системах. Когда мы говорим о переменном напряжении или токах, мы предполагаем, что это синусоидальная форма. Но истинный синусоид идеален, и практически невозможно создать эту волну в реальности. Все формы переменного тока, как правило, отклоняются от идеальной синусоидальной формы, хотя степень отклонения может варьироваться от очень мало до большей степени. Мы называем такие волны искаженными или сложными.

Что вызывает гармонию в электрической системе?

При таком понимании гармоники мы можем теперь перейти к пониманию того, что рождает эти гармоники. Все электрические нагрузки делятся на две категории. Одним из них является линейная нагрузка, которая привлекает напряжение и ток в синусоидальной форме, но может иметь фазовое смещение. Резисторы, индукторы, конденсаторы и их комбинации подпадают под эту категорию. Другой-нелинейная нагрузка, которая привлекает ток в резких импульсах, а не гладкий синусоид, указывающий на искаженную реакцию. К этой категории относится современная электроника, состоящая из инвертирующих, корректирующих, зарядных и разрядных цепей и т.д. Именно эта нелинейная нагрузка порождает гармонию.

Некоторые из источников гармоники, которые мы видим в нашей повседневной жизни, включают в себя CFL/ флуоресцентные лампы, электронные баллончики, регуляторы вентиляторов, ибп и инверторы, дуговые сварки, трансформаторы под no/ световой нагрузки и солнечные энергетические системы.

Почему гармония плохая?

Как правило, искажение напряжения вовсе не является желательным, поскольку оно может привести к повышению эффективного пикового значения напряжения, а также может изменить среднеквадрантное значение тока и привести к увеличению потерь. В линиях электропередачи шальные емкости, которые, как правило, являются небольшими при стандартной частоте, резко возрастают из-за более высокой частотной гармоники (пропускная способность обратно пропорциональна частоте), что приводит к ухудшению качества поставляемой энергии из-за более низкого коэффициента мощности.

В трансформаторах потери железа, как правило, варьируются в зависимости от квадрата частоты. Из-за наличия высокочастотных гармонических составляющих увеличиваются потери железа в трансформаторе. Это может также привести к резонансу между индуктивностью и емкостью трансформатора, что может привести к нежелательным вибрациям трансформаторного ядра.

То же самое относится и к двигателям и генераторам. Поток гармонических составляющих в статоре генерирует шальный поток, который может привести к нагреву ротора, импульсированию крутящего момента, образованию шума, который влияет на общий срок службы. Кроме того, гармонические соединения влияют на работу измерительных приборов, реле, а также иногда могут создавать помехи в сетях связи.

Несмотря на наличие различных фильтров для удаления гармоники, в некоторых ситуациях она все еще вызывает головную боль. Так что, когда вы в следующий раз увидите ваш потолочный вентилятор, издающий странные звуки при движении на инверторе, укажите на него и скажите: "это гармония!!!".