Электр жүйелерінде гармоникалардың себептері қандай?

Электр жүйелердегі гармоникалық толқындар синусоидалы емес толқындарды жасайтын сызықты емес жүктерден пайда болады. Гармоникалық толқындар - бұл негізгі толқынның көбейтіндісіне тең синусоидалы компоненттер. Электр жүйелеріндегі гармоникалық толқындардың негізгі себептері:

Сызықты емес жүк

Сызықты емес жүктер - бұл ағым мен напрямдасу ортаңғысыз байланысты. Бұл түрдегі жүктер энергиялық жүйеде жиі кездеседі, негізгі көзіктілері:

• Ректификатор: Альтернативті ағымды тура ағымға айналдыратын құрылғы, мисалы, энергия қосқышы, частота конвертері және т.б.

• Коммутациялық энергия қосқышы: Жаңағы электроникалық құрылғыларда қолданылатын энергия қосқышы, мисалы, компьютерлердің энергия қосқыштары, телефон зарядқыштары және т.б.

• Инвертор: Тура ағымды альтернативті ағымға айналдыратын құрылғы, мисалы, күн энергиясы системалары, электромобильдердің зарядқыш станциялары және т.б.

• Деңгейлендіруші: Мотордың ынтымағын және моментін басқаратын құрылғы, индустриялық автоматтандыруда кеңінен қолданылады.

• Дугалық сварка машинасы: Сварка процесінде сызықты емес ағым жасалады.

• Газды шығару лампалары: Мисалы, флуоресценттік лампalar, жогары деңгейдегі натрий лампalarы, іске қосылу және әрекеттеу уақыттарында гармоникалық толқындар жасайды.

Энергиялық электроникалық құрылғылар

Жаңағы энергиялық жүйелерде кеңінен қолданылатын энергиялық электроникалық құрылғылар да гармоникалық толқындардың маңызды көзіктілері:

• Частота конвертері: Альтернативті мотордың ынтымағын және моментін басқаратын құрылғы, оның жұмыс принципі гармоникалық толқындарды жасайды.

• Бесперерывті энергия қосқышы (UPS): Батареяға өту кезінде гармоникалық толқындар жасалады.

• Конвертер: Альтернативті ағымдың частотасын өзгертуге арналған құрылғы, мисалы, шамал энергиясын өндіретін конвертер.

Моторлар және трансформаторлар

Олар әдетте магниттік насытылу әсерінен үшін немесе басқа себептермен таңдаулы гармоникалық толқындарды жасай алады:

• Моторлар: Ерекше іске қосылу кезінде, сызықты емес магниттік қисықтардың әсерінен гармоникалық толқындар жасалуы мүмкін.

• Трансформатор: Трансформатор насытылған аймақта жұмыс істегенде де гармоникалық толқындар жасалады.

Жүйенің өзіндегі проблемалары

• Сызықты емес жүк: Үшфазалы жүйедегі сызықты емес жүк нейтраль ағымында гармоникалық толқындарды жасай алады.

• Узақ қашықтыққа өндіру: Узақ қашықтыққа өндіру процессінде жолдың индуктивтік және капацитивті әсерлері гармоникалық толқындарды қалыптасуына әкелуі мүмкін.

Басқа факторлар

• Энергия құрылғыларының ескелеуі: Жақырта құрылғылар ішкі құрылым элементтерінің қытайынуынан өтуі мүмкін.

• Проекттің қатастары: Жөндеуі және құрылған энергиялық жүйелер гармоникалық толқындарды қалыптасуына әкелуі мүмкін.

Гармоникалық толқындардың әсері

Гармоникалық толқындар энергиялық жүйелерге артықчылық әсерлерін әкелуі мүмкін, оның ішінде, бірақ оларға шектелмейді:

• Құрылғылардың жоғалтуы артық: Гармоникалық толқындар моторлар, трансформаторлар және басқа құрылғылардың қосымша жоғалтуына әкеледі, олардың өмір мерзімін қысқартады.

• Жүйенің эффективтілігін азайту: Гармоникалық толқындар жүйенің эффективтілігін азайтуы мүмкін, энергия жұмсуын арттыруы мүмкін.

• Өлшену точностісіне әсер ету: Гармоникалық толқындар энергия өлшерілерінің өлшену точностісіне әсер етуі мүмкін, электр энергиясы төлемдерінің қате есептелуіне әкелуі мүмкін.

• Хабарлау жүйесіне әсер ету: Гармоникалық толқындар хабарлау жүйесіне әсер етуі мүмкін, сигнал өту сапасына әсер етуі мүмкін.

• Резонансқа әкелу: Бірнеше жағдайларда, гармоникалық толқындар жүйедегі индуктивтік және капацитивті құрылғылармен резонансқа әкелуі мүмкін, бұл күрделі энергия сапасы проблемаларына әкелуі мүмкін.

Гармоникалық толқындарды басу әдістері

Гармоникалық толқындардың әсерін азайту үшін келесі әдістер қолданылады:

• Фильтрлер: Пассивті немесе активті фильтрлерді қосу, гармоникалық толқындарды қабылдау немесе бағыттау үшін.

• Жүктің индуктивтігін арттыру: Жүктің индуктивтігін арттыру арқылы гармоникалық толқындарды басу.

• Жүк қасиеттерін жақсарту: Төмен гармоникалық толқындарды қамтамасыз ету үшін, мысалы, бірфазалы ректификатор орнына үшфазалы ректификатор қолдану.

• Динамикалық реактивті қуатты компенсациялау: SVG (статикалық реактивті қуат құралы) сияқты құралдар арқылы динамикалық реактивті қуатты компенсациялау.

Жалпылау

Электр жүйелеріндегі гармоникалық толқындар әдетте ректификаторлар, коммутациялық энергия қосқыштары, инверторлар, деңгейлендірушілер сияқты сызықты емес жүктерден пайда болады. Гармоникалық толқындар энергиялық жүйенің жұмыс істеу қабілеті мен икемділігіне теріс әсер етуі мүмкін, сондықтан оларды басу немесе жою үшін қажетті әдістер қолдану қажет.