Kas yra harmonikai elektros tinkluose

Idealiu atveju elektros tinklas turėtų turėti kintamą įtampą, kuri keičiasi pagal sinusoidinį dėsnį, kai dažnis yra 50 Hz (50 kartų per sekundę), jei mes kalbame apie vidaus tinklus. Praktiškai situacija yra kitokia - įtampa yra toli nuo sinusoidinės formos, ji yra iškreipta ne tik išilgai priekio, bet ir per visą ilgį, užpildyta įvairiais sprogimais ir triukšmu. Šis reiškinys elektros tinkluose vadinamas harmonika. Šiame straipsnyje mes atidžiau pažvelgsime, kas tai yra ir kodėl harmonikai yra pavojingi įrangai, prijungtai prie tinklo.

Turinys:

Harmoninis aptikimas
Trikdžių šaltiniai
Harmoninių trukdžių pasekmės

Harmoninis aptikimas

Signalo, kuris keičiasi pagal sinusoidinį dėsnį, grafikas turi tokią formą:

Bet tai žymiai skiriasi nuo tikrosios įtampos formos elektros tinkle:

Šiuos trūkumus ir trūkimus taip pat sukelia harmonikos. Mes bandysime kalbėti apie šį reiškinį paprastais žodžiais. Aukščiau pateiktą diagramą galima pavaizduoti kaip skirtingų dažnių ir dydžių signalų sumą. Jei visa tai sudėsime, tada rezultatas bus tik toks signalas. Signalų pridėjimo pavyzdys ir rezultatas parodytas žemiau pateiktoje diagramoje:

Harmonikos išsiskiria skaičiais, kur pirmoji harmonika yra komponentas, turintis didžiausią reikšmę. Tačiau toks apibūdinimas yra per trumpas. Todėl pateiksime formulę, kaip nustatyti harmoninę vertę. Tai įmanoma atlikus harmoninę analizę ir Furjė išplėtimą:

Iš šios formulės taip pat galima atskirti elektros tinklo harmoninių komponentų ir bet kurio kito sinusoidinio signalo dažnius ir fazes.

Trikdžių šaltiniai

Trikdžių šaltiniams gali būti priskiriama daugybė įrangos - nuo buitinių prietaisų iki galingų pramoninių elektrinių mašinų. Norėdami pradėti, trumpai apžvelkime jų atsiradimo priežastis.

Harmonikos elektriniame kintamajame tinkle atsiranda dėl elektros įrenginių savybių, pavyzdžiui, dėl jų charakteristikų netiesiškumo ar srovės suvartojimo pobūdžio.

Pavyzdžiui, trifaziuose tinkluose transformatorių magnetinėse grandinėse vidutinės ir ekstremaliosios fazių magnetinių kelių ilgis skiriasi beveik 2 kartus, todėl jų įmagnetinimo srovės skiriasi iki pusantro karto. Iš čia atsiranda harmonika trifaziuose tinkluose.

Kitas šaltinis trukdžiai elektros inžinerijoje tai yra elektros varikliai, tiek trifaziai sinchroniniai, tiek asinchroniniai, ir vienfaziai, įskaitant universaliuosius kolektorinius variklius. Pastaroji variklio rūšis naudojama daugelyje buitinių prietaisų, pavyzdžiui:

Skalbimo mašinos;
Maisto kombainai;
grąžtai, šlifuokliai, sukamieji plaktukai ir kt.

Dėl maitinimo šaltinių veikimo elektros tinkle atsiranda aukšto dažnio harmonijos (trukdžiai). Norėdami suprasti, kaip jie formuojami, turite turėti informacijos apie jų vidinę struktūrą. Taip yra dėl to, kad UPS pirminė srovė skiriasi nuo nuolatinės, ji teka tik tada, kai atidarytas galios puslaidininkio jungiklis.O pastarasis atsidaro ir užsidaro dažniu, viršijančiu 20 kHz.

Įdomus: Kai kurių šiuolaikinių perjungimo maitinimo šaltinių veikimo dažnis siekia 150 kHz.

Norint sumažinti šias harmonikas, naudojami elektromagnetinių trukdžių filtrai, tokie kaip bendrojo režimo droseliai ir kondensatoriai. Norint patobulinti srovės suvartojimą atsižvelgiant į tiekiamą vienfazę įtampą, naudojami aktyviosios galios koeficiento korektoriai (rusų KKM, anglų PFC).

Tokie maitinimo šaltiniai montuojami:

LED lempos;
Elektroniniai liuminescencinių lempų balastai;
kompiuterių maitinimo šaltiniai;
modernūs mobiliųjų telefonų įkrovikliai;
Televizoriai ir kita įranga.

Taip pat šiuose maitinimo šaltiniuose yra dažnio keitikliai.

Norėdami išmatuoti harmoniką tinkle, galite naudoti daugiafunkcinius EKF matavimo prietaisus. Be harmonikų, šie prietaisai gali išmatuoti tinklo parametrus, tokius kaip srovė, dažnis, įtampa, aktyvioji, reaktyvioji ir tariamoji galia, taip pat galios ir dažnio koeficientai. Be to, daugiafunkciai skaitikliai suteikia galimybę valdyti, analizuoti ir optimizuoti galios įrenginių, sistemų ir pramoninių grandinių veikimą. Juos gana lengva įdiegti ir juos galima konfigūruoti bet kuriam srovės transformatoriui.

Harmoninių trukdžių pasekmės

Harmonikų buvimas kintamame elektros tinkle sukelia tam tikrų problemų. Tarp jų - padidėjęs elektros variklių ir maitinimo laidų šildymas. Harmonikų poveikis yra variklio vibracija. Tolesnės pasekmės gali būti skirtingos - nuo pagreitinto variklio rotoriaus guolių nusidėvėjimo ir baigiant apvijų korpuso nutrūkimu dėl padidėjusio karščio.

Elektrikoje rastas klaidingas perjungimo ir apsauginės įrangos aliarmas - grandinės pertraukikliai, kontaktoriai ir magnetiniai starteriai. Garso įrangoje ir ryšių technologijoje trikdžiai atsiranda dėl harmonikų. Su jais kovojama vienodai - montuojant elektromagnetinių trukdžių filtrus.

Žemiau pateiktame vaizdo įraše aprašoma, kokios harmonikos ir interharmonijos yra pagrindiniame tinkle:

Baigdamas norėčiau pažymėti, kad harmonika elektros tinkluose iš principo neturi jokios naudos. Jie sukelia tik gedimus, melagingą perjungimo įrangos aliarmą ir kitas darbo nestabilumo apraiškas. Tai gali sukelti ne tik nepatogumų dirbant, bet ir ekonominių problemų, nuostolių ir kritinių situacijų, kurios gali būti pavojingos gyvybei.

Susijusios medžiagos: