Ano ang nagdudulot ng harmonics sa mga sistema ng kuryente?

Ang mga harmonics sa mga sistema ng kuryente ay dulot ng mga nonlinear na load na nagpapabuo ng hindi sinusoidal na waveform ng kuryente o boltya sa mga sistema ng alternating current. Ang mga harmonics ay mga sine wave components na may integral multiples ng frequencies na iba pa sa fundamental frequencies. Ang mga sumusunod ay ilan sa pangunahing dahilan ng mga harmonics sa mga sistema ng kuryente:

Nonlinear load

Ang mga nonlinear na load ay ang mga load kung saan ang kuryente ay hindi linear na kaugnay ng boltya. Ang uri ng load na ito ay karaniwan sa sistema ng kuryente, at ang pangunahing mga pinagmulan nito ay kinabibilangan ng:

• Rectifier: Isang aparato na ginagamit para i-convert ang alternating current sa direct current, tulad ng power adapter, frequency converter, atbp.

• Switching power supply: Ang power supply na karaniwang ginagamit sa modernong electronic equipment, tulad ng computer power supplies, mobile phone chargers, atbp.

• Inverter: Isang aparato na ginagamit para i-convert ang direct current sa alternating current, karaniwang matatagpuan sa solar photovoltaic systems, electric vehicle charging stations, atbp.

• Variable frequency driver: isang aparato na ginagamit para kontrolin ang bilis ng motor, malawakang ginagamit sa industriya ng industrial automation.

• Arc welding machine: Naglalabas ng nonlinear na kuryente sa panahon ng proseso ng pagweld.

• Gas discharge lamps: tulad ng fluorescent lamps, high-pressure sodium lamps, atbp., ay naglalabas ng harmonics sa panahon ng pagsisimula at operasyon.

Power electronic equipment

Ang mga power electronic devices na malawakang ginagamit sa modernong sistema ng kuryente ay din ang mahalagang pinagmulan ng mga harmonics:

• Frequency converter: Ginagamit upang kontrolin ang bilis at torque ng AC motor, ang prinsipyong ito ay naglalabas ng harmonics.

• UPS (Uninterruptible Power Supply) : Naglalabas ng harmonics kapag in-switch sa mode ng battery powered.

• Converter: Isang aparato na ginagamit para baguhin ang frequency ng alternating current, tulad ng converter na ginagamit sa wind power generation.

Motors and transformers

Kahit sa mga tradisyonal na motors at transformers, maaaring magkaroon ng maliit na harmonics dahil sa mga dahilan tulad ng magnetic saturation effects:

• Motors: Lalo na sa panahon ng pagsisimula, maaaring magkaroon ng harmonics dahil sa epekto ng nonlinear magnetization curves.

• Transformer: Kapag ang transformer ay gumagana sa saturated area, maaari itong maglabas ng harmonics.

Problems with the grid itself

• Unbalanced load: Ang unbalanced load sa isang three-phase system ay maaaring magresulta sa neutral current na naglalaman ng harmonics.

• Long-distance transmission: Sa proseso ng long-distance transmission, ang inductance at capacitance effects ng linya ay maaaring magdulot ng amplification ng harmonics.

Other factors

• Aging of power equipment: Ang mas matandang power equipment ay maaaring maglabas ng karagdagang harmonics dahil sa degradation ng internal components.

• Design Flaws: Ang poorly designed power systems ay maaaring magdulot ng amplification o paggawa ng harmonics.

Harmonic effect

Ang mga harmonics ay maaaring magdulot ng iba't ibang adverse effects sa mga sistema ng kuryente, kasama pero hindi limitado sa:

• Increased equipment losses: Ang mga harmonics ay maaaring magdulot ng karagdagang losses ng motors, transformers, at ibang equipment, na nakakapagtala ng buhay ng serbisyo.

• Reduce system efficiency: Ang mga harmonics ay maaaring bawasan ang system efficiency at taas ang energy consumption.

• Affect the measurement accuracy: Ang mga harmonics ay maaaring makabalisa sa measurement accuracy ng energy meter, na nagreresulta sa maling calculation ng electricity charges.

• Interference with the communication system: Ang mga harmonics ay maaaring makabalisa sa communication system at makaapekto sa kalidad ng signal transmission.

• Triggering resonance: Sa ilang kaso, ang mga harmonics ay maaaring mag-resonate sa mga inductor at capacitor sa sistema, na nagdudulot ng seryosong problema sa kalidad ng kuryente.

Harmonic suppression measure

Upang bawasan ang impact ng mga harmonics, karaniwang ginagamit ang mga sumusunod na hakbang:

• Filters: I-install ang passive o active filters upang i-absorb o i-counteract ang mga harmonics.

• Increase the inductance of the load: Sa pamamagitan ng pagtaas ng inductance ng load upang suppresin ang mga harmonics.

• Improve load characteristics: Gamitin ang load na may mababang harmonic content, tulad ng three-phase rectifier sa halip na single-phase rectifier.

• Dynamic reactive power compensation: Gamitin ang mga aparato tulad ng SVG (static reactive power generator) para sa dynamic reactive power compensation.

Sum up

Ang mga harmonics sa mga sistema ng kuryente ay pangunahing dulot ng mga nonlinear na load, tulad ng mga rectifiers, switching power supplies, inverters, variable frequency drivers, atbp. Ang mga harmonics ay maaaring negatibong makaapekto sa performance at reliability ng sistema ng kuryente, kaya kailangan ng mga angkop na hakbang upang supresin o alisin ang mga harmonics.