Ni zinazoweza kusababisha harmoniki katika mifumo ya umeme?

Mfano wa harmoniki katika mifumo ya umeme unategemea na nyuzi zisizolinieri ambazo hutoa miongozo ya umeme au vizio isiyohesabiwa kwenye mfano wa sine. Harmoniki ni sehemu za mwanga yenye mara kamili tofauti kutoka kwenye kiwango cha msingi. Hapa kuna sababu muhimu za harmoniki katika mifumo ya umeme:

Nyuzi sio lineri

Nyuzi sio lineri ni hizo ambazo hujumuisha utangulizi wa umeme kwa njia lineri. Aina hii ya nyuzi ni ya kawaida katika mifumo ya umeme, na chanzo muhimu yatafsiriwa kama ifuatavyo:

• Rectifier: kifaa kinachotumika kubadilisha umeme wenye mzunguko kwa umeme wenye mzunguko moja tu, kama vile adaptor ya umeme, converter ya kiwango, na vyenyingi.

• Switching power supply: Umeme wa kutosha unatumika kwa ujumla katika vifaa vya umeme vya kisasa, kama vile umeme wa kompyuta, charger za simu, na vyenyingi.

• Inverter: kifaa kinachotumika kubadilisha umeme wenye mzunguko moja tu kwa umeme wenye mzunguko, kama vile katika mifumo ya jua la photovoltaic, steshoni za kupaka umeme wa magari ya umeme, na vyenyingi.

• Variable frequency driver: kifaa kinachotumika kudhibiti mwendo wa motori, linalotumiwa kwa ujumla katika nyanja ya usimamizi wa kiotomatiki.

• Arc welding machine: Umeme sio lineri unahusiana na prosesi ya kufuli.

• Gas discharge lamps: kama vile taa za fluorescent, taa za sodium ya kiwango cha juu, na vyenyingi, hutokana na harmoniki wakati wa kuanza na kutumika.

Vifaa vya umeme

Vifaa vya umeme vinayotumiwa kwa ujumla katika mifumo ya umeme ya kisasa pia ni chanzo muhimu kwa harmoniki:

• Frequency converter: unatumika kudhibiti kiwango na nguvu ya motori ya AC, utaratibu wake hutokana na harmoniki.

• UPS (Uninterruptible Power Supply) : Harmoniki hutokana wakati wa kutumia battery.

• Converter: Kifaa kinachotumika kubadilisha kiwango cha umeme wenye mzunguko, kama vile katika utengenezaji wa umeme wa jua.

Mikono na transformers

Hata katika mikono na transformers ya kawaida, harmoniki fupi zinaweza kutokea kwa sababu kama matukio ya magnetic saturation:

• Mikono: Hasa katika hatua ya kuanza, harmoniki zinaweza kutokea kwa sababu ya muktadha ya magnetization curves.

• Transformer: Wakati transformer unaendelea katika eneo lake lililo sahani, hutokana na harmoniki.

Matatizo ya grid yenyewe

• Nyuzi isiyo sawa: Nyuzi isiyo sawa katika mifano ya thalatha phase zinaweza kutokea kwa sababu ya umeme wa neutral kutokana na harmoniki.

• Uchambuzi wa mbali: Katika mchakato wa kutuma umeme kwa umbali, athari za inductance na capacitance zinaweza kusababisha uzalishaji wa harmoniki.

Sababu nyingine

• Maombi ya umeme yanayopungua: Vifaa vya umeme vilivyopungua vinaweza kutokana na harmoniki zaidi kwa sababu ya upungufu wa vitu vya ndani.

• Matatizo ya ufumbuzi: Mifumo ya umeme isiyofanikiwa yasababisha uzalishaji au ukubwa wa harmoniki.

Athari za harmoniki

Harmoniki zinaweza kusababisha athari mbalimbali za hasi kwa mifumo ya umeme, ikiwa si tu:

• Athari za vifaa: Harmoniki zinaweza kusababisha athari za mikono, transformers, na vifaa vingine, kushoto muda wa kutumika.

• Kurudisha ufanisi wa mifumo: Harmoniki zinaweza kurudisha ufanisi wa mifumo na kuongeza matumizi ya nishati.

• Kuharibu ufanisi wa kutathmini: Harmoniki zitakusanya ufanisi wa kutathmini ya meter ya umeme, kutokana na hesabu isiyosafi ya gharama za umeme.

• Kuharibu mifumo ya mawasiliano: Harmoniki zitakusanya mifumo ya mawasiliano na kutokana na ubora wa kutuma taarifa.

• Kutokana na uwiano: Mara nyingi, harmoniki zitakusanya na inductors na capacitors katika mifumo, kutokana na matatizo makubwa ya ubora wa umeme.

Hatua za kudhibiti harmoniki

Ili kupunguza athari za harmoniki, hatua zifuatazo zinaweza kutumiwa:

• Filters: Tenganisha filters pasivyoweza kusafisha au kusababisha harmoniki.

• Ongeza inductance ya nyuzi: Kwa ongeza inductance ya nyuzi ili kudhibiti harmoniki.

• Peleka nyuzi bora: Tumia nyuzi yenye harmoniki chache, kama vile rectifier wa thalatha phase badala ya rectifier wa phase moja tu.

• Udhibiti wa reactive power: Tumia vifaa kama SVG (static reactive power generator) kwa udhibiti wa reactive power.

Kuchukua mlinganyo

Harmoniki katika mifumo ya umeme zinazozalishwa kwa kutumia nyuzi sio lineri, kama vile rectifiers, switching power supplies, inverters, variable frequency drivers, na vyenyingi. Harmoniki zinaweza kusababisha athari za hasi kwa mifumo ya umeme, kwa hiyo ni muhimu kutumia hatua sahihi kudhibiti au kugawanya harmoniki.