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 nagpapalikha ng hindi sinusoidal na anyo ng kuryente o boltya sa mga sistema ng alternating current. Ang mga harmonics ay mga komponente ng sine wave na may integral multiples ng frequency na iba 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 kung saan ang kuryente ay hindi linear na nauugnay sa boltya. Ang uri ng load na ito ay karaniwan sa power system, at ang pangunahing 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, madalas nakikita 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 automation.

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

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

Power electronic equipment

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

• Frequency converter: ginagamit para kontrolin ang bilis at torque ng AC motor, ang prinsipyong ito ay naglilikha ng harmonics.

• UPS (Uninterruptible Power Supply) : Naglilikha ng harmonics kapag nasa battery powered mode.

• 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 kaunting harmonics dahil sa mga kadahilanan tulad ng magnetic saturation effects:

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

• Transformer: Kapag ang transformer ay nagsisiwalat, ito ay naglilikha rin ng harmonics.

Problems with the grid itself

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

• 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 maglilikha ng karagdagang harmonics dahil sa degradation ng internal components.

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

Harmonic effect

Ang mga harmonics ay maaaring magdulot ng iba't ibang negative na epekto sa mga power systems, kabilang dito pero hindi limitado sa:

• Increased equipment losses: Ang harmonics ay maaaring magdulot ng karagdagang losses ng motors, transformers, at iba pang equipment, na nagbabawas ng service life.

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

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

• Interference with the communication system: Ang harmonics ay maaaring magdulot ng interference sa communication system at maaapektuhan ang kalidad ng signal transmission.

• Triggering resonance: Sa ilang kaso, ang harmonics ay maaaring mag-resonate sa mga inductors at capacitors sa system, na nagdudulot ng seryosong power quality problems.

Harmonic suppression measure

Upang mabawasan ang impact ng harmonics, ang mga sumusunod na hakbang ay karaniwang inilapat:

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

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

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

• Dynamic reactive power compensation: Gumamit ng equipment 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 rectifiers, switching power supplies, inverters, variable frequency drivers, atbp. Ang mga harmonics ay maaaring negatibong maapektuhan ang performance at reliability ng power system, kaya kinakailangan ang tamang mga hakbang upang suppres o alisin ang mga harmonics.