विद्युत प्रणालियों में हार्मोनिक का कारण क्या होता है

विद्युत प्रणालियों में हार्मोनिक गैर-सीनसोइडल वोल्टेज या धारा के तरंग रूप का उत्पादन करने वाले गैर-रैखिक लोडों के कारण होते हैं। हार्मोनिक सिनसोइडल घटक होते हैं जिनकी आवृत्ति मूलभूत आवृत्ति से इंटीग्रल गुना होती है। निम्नलिखित विद्युत प्रणालियों में हार्मोनिक के कुछ मुख्य कारण हैं:

गैर-रैखिक लोड

गैर-रैखिक लोड वे होते हैं जिनमें धारा और वोल्टेज के बीच रैखिक संबंध नहीं होता। यह प्रकार का लोड विद्युत प्रणाली में सामान्य है, और मुख्य स्रोत शामिल हैं:

• रेक्टिफायर: एक उपकरण जो विकल्पी धारा को स्थिर धारा में परिवर्तित करने का उपयोग करता है, जैसे पावर एडैप्टर, फ्रीक्वेंसी कन्वर्टर आदि।

• स्विचिंग पावर सप्लाई: आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में सामान्य रूप से प्रयोग किया जाने वाला पावर सप्लाई, जैसे कंप्यूटर पावर सप्लाई, मोबाइल फोन चार्जर आदि।

• इनवर्टर: एक उपकरण जो स्थिर धारा को विकल्पी धारा में परिवर्तित करने का उपयोग करता है, सौर फोटोवोल्टेक प्रणालियों, इलेक्ट्रिक वाहन चार्जिंग स्टेशन आदि में सामान्य रूप से पाया जाता है।

• वेरिएबल फ्रीक्वेंसी ड्राइवर: एक उपकरण जो मोटर की गति को नियंत्रित करने का उपयोग करता है, औद्योगिक ऑटोमेशन क्षेत्र में व्यापक रूप से प्रयोग किया जाता है।

• आर्क वेल्डिंग मशीन: वेल्डिंग प्रक्रिया के दौरान गैर-रैखिक धारा उत्पन्न होती है।

• गैस डिस्चार्ज लैंप: जैसे फ्लोरेसेंट लैंप, हाई-प्रेशर सोडियम लैंप आदि, शुरुआत और संचालन के दौरान हार्मोनिक उत्पन्न करते हैं।

पावर इलेक्ट्रॉनिक उपकरण

आधुनिक विद्युत प्रणालियों में व्यापक रूप से प्रयोग किए जाने वाले पावर इलेक्ट्रॉनिक उपकरण हार्मोनिक के महत्वपूर्ण स्रोत भी हैं:

• फ्रीक्वेंसी कन्वर्टर: एसी मोटर की गति और टोक़ को नियंत्रित करने के लिए उपयोग किया जाता है, इसके कार्य सिद्धांत से हार्मोनिक उत्पन्न होते हैं।

• यूपीएस (अनिर्विच्छिन्न पावर सप्लाई) : बैटरी पावर मोड पर स्विच करने पर हार्मोनिक उत्पन्न होते हैं।

• कन्वर्टर: एक उपकरण जो विकल्पी धारा की आवृत्ति को बदलने का उपयोग करता है, जैसे पवन ऊर्जा उत्पादन में उपयोग किया जाने वाला कन्वर्टर।

मोटर और ट्रांसफोर्मर

परंपरागत मोटर और ट्रांसफोर्मर में भी, चुंबकीय संतृप्ति प्रभाव जैसे कारणों से थोड़े हार्मोनिक हो सकते हैं:

• मोटर: विशेष रूप से शुरुआती चरण में, गैर-रैखिक चुंबकीय वक्रों के प्रभाव से हार्मोनिक उत्पन्न हो सकते हैं।

• ट्रांसफोर्मर: जब ट्रांसफोर्मर संतृप्त क्षेत्र में काम करता है, तो यह हार्मोनिक उत्पन्न करता है।

ग्रिड की स्वयं की समस्याएं

• असंतुलित लोड: त्रि-पार्श्वीय प्रणाली में असंतुलित लोड न्यूट्रल धारा में हार्मोनिक का कारण बन सकता है।

• लंबी दूरी का प्रसार: लंबी दूरी के प्रसार के दौरान, लाइन की इंडक्टेंस और कैपेसिटेंस प्रभाव हार्मोनिक के विस्तार का कारण बन सकते हैं।

अन्य कारक

• विद्युत उपकरणों का पुराना होना: पुराने विद्युत उपकरण आंतरिक घटकों के अवक्षय के कारण अतिरिक्त हार्मोनिक उत्पन्न कर सकते हैं।

• डिजाइन दोष: खराब डिजाइन वाले विद्युत प्रणालियाँ हार्मोनिक के विस्तार या उत्पादन का कारण बन सकती हैं।

हार्मोनिक का प्रभाव

हार्मोनिक विद्युत प्रणालियों पर विभिन्न अनिष्टकारी प्रभाव डाल सकते हैं, जिनमें लेकिन सीमित नहीं है:

• उपकरणों की हानि में वृद्धि: हार्मोनिक मोटर, ट्रांसफोर्मर और अन्य उपकरणों की अतिरिक्त हानि का कारण बन सकते हैं, जिससे उनकी सेवा जीवन कम हो सकती है।

• सिस्टम की दक्षता में कमी: हार्मोनिक सिस्टम की दक्षता को कम कर सकते हैं और ऊर्जा की खपत बढ़ा सकते हैं।

• मापन यथार्थता पर प्रभाव: हार्मोनिक ऊर्जा मीटर की मापन यथार्थता में हस्तक्षेप कर सकते हैं, जिससे बिजली शुल्क की गलत गणना हो सकती है।

• संचार प्रणाली पर हस्तक्षेप: हार्मोनिक संचार प्रणाली पर हस्तक्षेप कर सकते हैं और सिग्नल प्रसारण की गुणवत्ता पर प्रभाव डाल सकते हैं।

• रिझोनेंस को प्रेरित करना: कुछ मामलों में, हार्मोनिक प्रणाली में इंडक्टर और कैपेसिटर के साथ रिझोनेंस कर सकते हैं, जिससे गंभीर विद्युत गुणवत्ता समस्याएं हो सकती हैं।

हार्मोनिक दमन उपाय

हार्मोनिक के प्रभाव को कम करने के लिए निम्नलिखित उपाय आमतौर पर लिए जाते हैं:

• फिल्टर: पासिव या एक्टिव फिल्टर लगाकर हार्मोनिक को अवशोषित या विरोध करना।

• लोड की इंडक्टेंस बढ़ाना: लोड की इंडक्टेंस बढ़ाकर हार्मोनिक को दबाना।

• लोड विशेषताओं का सुधार: कम हार्मोनिक सामग्री वाले लोड, जैसे एकल-पार्श्वीय रेक्टिफायर के स्थान पर त्रि-पार्श्वीय रेक्टिफायर का उपयोग करना।

• डाइनामिक रिएक्टिव पावर कंपनेशन: SVG (स्टैटिक रिएक्टिव पावर जनरेटर) जैसी उपकरणों का उपयोग करके डाइनामिक रिएक्टिव पावर कंपनेशन करना।

सारांश

विद्युत प्रणालियों में हार्मोनिक गैर-रैखिक लोडों, जैसे रेक्टिफायर, स्विचिंग पावर सप्लाई, इनवर्टर, वेरिएबल फ्री