Kas izraisa harmonikas elektrības sistēmās?

Elektroenerģijas sistēmās harmoniskie triecieni tiek izraisīti nelīnējiem slodēm, kas izraisa nesinusoidālas strāvas vai sprieguma formas maiņstrāvas sistēmās. Harmoniskie triecieni ir sinusoidālas komponentes ar veselu skaitļu reizinājumu no bāzes frekvencēm. Šeit ir dažas galvenās elektrosistēmu harmonisko triecieni izraisošās cēloņa:

Nelīnēja slodze

Nelīnējās slodzes ir tādas, kurās strāva nav lineāri saistīta ar spriegumu. Šāda veida slodze ir bieži sastopama enerģijas sistēmā, un galvenie avoti ietver:

• Rektificētājs: Ierīce, kas tiek izmantota, lai pārveidotu maiņstrāvu par vienvirziena strāvu, piemēram, uzlādētājs, frekvences maiņa, utt.

• Impulsmodulētais pārveidotājs: Pārveidotājs, ko plaši izmanto modernajā elektronikā, piemēram, datoru pārveidotājos, mobilto tālruņu uzlādētājos, utt.

• Invertors: Ierīce, kas tiek izmantota, lai pārveidotu vienvirziena strāvu par maiņstrāvu, plaši izmantots saules fotovoltaikā, elektromobiļu uzlādēšanas stacijās, utt.

• Maināmais frekvenču pārveidotājs: ierīce, kas tiek izmantota, lai kontrolētu dzinēja ātrumu, plaši izmantots rūpnieciskās automatizācijas jomā.

• Lokspiegušanās mašīna: Nelīnēja strāva tiek izveidota lokspiegušanas procesā.

• Gāzes izplūdes lampas: piemēram, plazmas lampas, augstsprieguma natrija lampas, utt., radīs harmoniskos triecienus uzsākot darbību un strādājot.

Spēka elektronika

Spēka elektronikas ierīces, plaši izmantotas modernajās enerģijas sistēmās, ir arī svarīgi harmonisko triecieni izraisošie avoti:

• Frekvenču pārveidotājs: izmantots, lai kontrolētu AC dzinēja ātrumu un momentu, tā darbības princips radīs harmoniskos triecienus.

• UPS (Neapturāmais enerģijas avots) : Harmoniski triecieni tiek radīti, mainoties uz akumulatoru apgādi.

• Pārveidotājs: Ierīce, kas tiek izmantota, lai mainītu maiņstrāvas frekvenci, piemēram, pārveidotājs, ko izmanto vēja enerģijas ražošanā.

Dzinēji un transformatori

Pat tradicionālos dzinējos un transformatoros var rasties mazi harmoniski triecieni, piemēram, dēļ magnētiskā satura efekta:

• Dzinēji: īpaši uzsākot darbību, harmoniski triecieni var tikt radīti dēļ nelīnējas magnetizācijas līknes ietekmes.

• Transformators: Kad transformators strādā satura zonā, tas arī radīs harmoniskus triecienus.

Tīkla paša problēmas

• Neesamērota slodze: Neesamērotā slodze trīsstarpējā sistēmā var izraisīt, ka neitrālā strāva satur harmoniskus triecienus.

• Attālais pārnese: Attālās pārnešanas procesā līnijas induktīvā un kapacitīvā efekts var novest pie harmonisko triecieni amplifikācijas.

Citi faktori

• Enerģijas ierīču novecošana: Vecākas enerģijas ierīces var radīt papildu harmoniskus triecienus dēļ iekšējo komponenstu degradācijas.

• Projektēšanas trūkumi: Slikti izstrādātas enerģijas sistēmas var novest pie harmonisko triecieni amplifikācijas vai radīšanas.

Harmonisku triecieni ietekme

Harmoniski triecieni var izraisīt daudzveidīgas negatīvas ietekmes enerģijas sistēmā, tostarp, bet ne tikai:

• Palielinātie ierīču zaudējumi: Harmoniski triecieni var izraisīt papildu zaudējumus dzinējos, transformatoros un citās ierīcēs, saīsinot to izmantošanas ilgumu.

• Samazināta sistēmas efektivitāte: Harmoniski triecieni var samazināt sistēmas efektivitāti un palielināt enerģijas patēriņu.

• Mērījumu precizitātes ietekme: Harmoniski triecieni ietekmēs enerģijas skaitītāju mērījumu precizitāti, dēļ kura notiks nepareiza elektroenerģijas maksas aprēķināšana.

• Sakaru sistēmas ietekme: Harmoniski triecieni izraisīs sakaru sistēmai interferenci un ietekmēs signāla pārraides kvalitāti.

• Resonances izraisīšana: Dažos gadījumos, harmoniski triecieni var rezonēt ar sistēmā esošajiem induktoru un kondensatoru, izraisot nopietnas enerģijas kvalitātes problēmas.

Harmonisko triecieni novēršanas pasākumi

Lai samazinātu harmonisko triecieni ietekmi, parasti tiek veikti šādi pasākumi:

• Filtri: Instalē passīvus vai aktīvus filtrus, lai absorbu vai kompensētu harmoniskus triecienus.

• Slodzes induktivitātes paaugstināšana: Paaugstinot slodzes induktivitāti, lai samazinātu harmoniskus triecienus.

• Slodzes raksturojuma uzlabošana: Izmantot slodzi ar zemu harmonisko triecieni saturu, piemēram, trīsstarpējo rektificētāju, nevis vienvirziena rektificētāju.

• Dinamiska reaktivā spēka kompensācija: Izmantot ierīces, piemēram, SVG (statiskais reaktivā spēka ģeneratora), lai veiktu dinamisko reaktivā spēka kompensāciju.

Kopsavilkums

Elektrosistēmu harmoniskie triecieni galvenokārt tiek izraisīti nelīnējām slodzēm, piemēram, rektificētājiem, impulsmodulētiem pārveidotājiem, invertoriem, maināmajiem frekvenču pārveidotājiem, utt. Harmoniskie triecieni negatīvi ietekmē enerģijas sistēmas veiktspēju un uzticamību, tāpēc ir nepieciešams veikt atbilstošus pasākumus, lai tos novērstu vai eliminētu.