विद्युत प्रणालियों में हार्मोनिक क्या हैं, और वे किसके कारण होते हैं?

विद्युत प्रणाली में, हार्मोनिक्स फंडामेंटल आवृत्ति से अधिक गुना की आवृत्तियों वाले घटकों को कहते हैं, जो एक आवर्ती गैर-साइनसोइडल वैद्युत राशि को फूरिये श्रेणी के माध्यम से विघटित करने पर प्राप्त होते हैं, और इन्हें आमतौर पर उच्च हार्मोनिक्स कहा जाता है।

हार्मोनिक्स के मुख्य कारण निम्नलिखित हैं:

• गैर-रैखिक लोडों का अस्तित्व: यह हार्मोनिक्स उत्पन्न करने का प्राथमिक कारण है। उदाहरण के लिए, पावर इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस, जिनमें रेक्टिफायर, इनवर्टर, और फ्रीक्वेंसी कन्वर्टर शामिल हैं, इनके भीतरी सेमीकंडक्टर डिवाइस कार्य करते समय विद्युत धारा और वोल्टेज वेवफ़ॉर्म को विकृत करते हैं, जिससे हार्मोनिक्स उत्पन्न होते हैं। रेक्टिफायर के उदाहरण को लें, यह एक्सिलेटिंग करंट को डायरेक्ट करंट में परिवर्तित करता है। परिवर्तन की प्रक्रिया के दौरान, इनपुट करंट में गैर-साइनसोइडल वेवफ़ॉर्म दिखाई देती है और इसमें बड़ी संख्या में हार्मोनिक घटक शामिल होते हैं। इसके अतिरिक्त, आर्क फर्नेस और फ्लोरेसेंट लैंप जैसी उपकरण भी सामान्य गैर-रैखिक लोड होते हैं। आर्क फर्नेस में स्टील बनाने की प्रक्रिया के दौरान, आर्क की अस्थिरता धारा की उतार-चढ़ाव का कारण बनती है और हार्मोनिक्स उत्पन्न होते हैं। फ्ल्योरेसेंट लैंप में बॉलास्ट के कार्य के कारण, धारा वेवफ़ॉर्म विकृत हो जाती है, जिससे हार्मोनिक्स उत्पन्न होते हैं।

• ट्रांसफार्मर की एक्साइटेशन करंट: ट्रांसफार्मर कार्य करते समय, इसके आयरन कोर में चुंबकीय संतृप्ति होती है, जिससे एक्साइटेशन करंट साइनसोइडल वेव नहीं रहता, इसलिए हार्मोनिक्स उत्पन्न होते हैं। विशेष रूप से, जब ट्रांसफार्मर बिना लोड के या हल्के लोड पर संचालित होता है, तो एक्साइटेशन करंट में हार्मोनिक घटक अधिक स्पष्ट होते हैं।

• पावर सप्लाई प्रणाली का असंतुलन: जब तीन-धारा पावर सप्लाई प्रणाली के प्रत्येक धारा में लोड असंतुलित होते हैं, तो यह धारा और वोल्टेज की असममिति का कारण बनता है, जिससे हार्मोनिक्स उत्पन्न होते हैं। उदाहरण के लिए, कुछ औद्योगिक स्थलों पर, प्रत्येक धारा से जुड़े विभिन्न उपकरणों के कारण, तीन-धारा लोड का असंतुलन हो सकता है, जिससे पावर सप्लाई प्रणाली में हार्मोनिक्स दिखाई देते हैं।

हार्मोनिक्स विद्युत उपकरणों में गर्मी और नुकसान की वृद्धि का कारण बन सकते हैं, जिससे उपकरणों के सामान्य संचालन और उपयोग की अवधि प्रभावित होती है। वे संचार प्रणालियों में हस्तक्षेप कर सकते हैं और पावर सिस्टम में रिझोनेंस और अन्य समस्याओं को प्रेरित कर सकते हैं। इसलिए, इनके उपचार के लिए संबंधित उपाय लिए जाने चाहिए।