Какви са хармониците в електрическите системи и какво ги причинява?

В електрическа система хармониците се отнасят за компонентите с честоти, които са цели числа, по-големи от основната честота, получена чрез разлагане на периодична несинусоидална променлива величина чрез ред на Фурие, и обикновено се наричат високи хармоници.

Основните причини за хармониците са следните:

• Съществуване на нелинейни натоварвания: Това е основната причина за генерирането на хармоници. Например, електронните уреди за управление на енергията, включително выпрямители, инвертори и преобразуватели на честота, полупроводниковите устройства в тях ще деформират формата на тока и напрежението по време на работа, генерирайки хармоници. Вземете за пример выпрямителя. Той преобразува алтернативен ток в директен. По време на процеса на преобразуване входящият ток ще показва несинусоидална форма и ще съдържа голямо количество хармонични компоненти. Освен това, оборудване като дугови пещи и флуоресцентни лампи са също често срещани нелинейни натоварвания. В процеса на производство на стомана в дугова пещ, нестабилността на дъгата води до колебания на тока и генериране на хармоници. Заради функцията на баласта в флуоресцентната лампа, формата на тока също ще бъде деформирана, генерирайки хармоници.

• Екситационен ток на трансформаторите: Когато трансформатор работи, в желязната му ядро се появява магнитна насыщение, което води до това, че экситационният ток вече не е синусоидален, пораждайки хармоници. Особено когато трансформаторът се включи без натоварване или работи при леко натоварване, хармоничните компоненти в экситационния ток ще бъдат по-очевидни.

• Неизравненост на системата за доставка на електроенергия: Когато натоварванията на всяка фаза в тритефазна система за доставка на електроенергия са неизравнени, това води до асиметрия на тока и напрежението, пораждайки хармоници. Например, на някои индустриални обекти, поради различното оборудване, свързано с всяка фаза, може да се появи ситуация на неизравненост на тритефазните натоварвания, което предизвиква появата на хармоници в системата за доставка на електроенергия.

Хармониците могат да доведат до увеличено загряване и по-големи загуби в електрическото оборудване, влияейки на нормалната работа и продължителността на живота на оборудването. Те могат също да пречат на комуникационните системи и да предизвикват резонанс в електроенергийната система и други проблеми. Затова са необходими съответни мерки за обработка.