Mik a harmonikusok az elektromos rendszerekben, és mi okozza őket?

Az elektromos rendszerben a harmonikusok olyan komponensekre utalnak, amelyeknek frekvenciája egész számú többszöröse a Fourier-sor segítségével lebontott periódikus, nem szinuszos váltakozó mennyiség alapfrekvenciájának. Ezeket általában magasabb harmonikusoknak nevezik.

A harmonikusok főbb okai a következők:

• Nemlineáris terhelések létezése: Ez a harmonikusok generálásának fő oka. Például, a határváltó berendezések, beleértve a rectifikátorokat, invertereket és frekvenciaátalakítókat, a belső fémeszközök torzítják az áram- és feszültség hullámformáját a működés során, ami harmonikusokat eredményez. Vegyünk például egy rectifikátort. Ez a berendezés váltóáramot egyenesárrá alakít. Az átalakítás során a bejövő áram nem szinuszos hullámformát mutat, és nagy mennyiségű harmonikus komponenst tartalmaz. Ezenkívül az ívesütők és a fluoreszcens lámpák is gyakori nemlineáris terhelések. Az ívesütőben a szirofán készítés során az ív instabilitása áramfluktuációhoz és harmonikusokhoz vezethet. A fluoreszcens lámpák esetében a ballast függvénye miatt az áramhullámforma torzul, ami harmonikusokat eredményez.

• Tranzformátorok indítóáramai: Amikor egy tranzformátor működik, a vaskernében megjelenik a mágneses telítettség, ami azt eredményezi, hogy az indítóáram már nem szinuszos hullám, így harmonikusokat generál. Különösen, ha a tranzformátort üresen kapcsolják be vagy könnyű terhelés mellett működik, az indítóáram harmonikus komponensei még nyilvánvalóbbak lesznek.

• Az ellátórendszer egyensúlytalansága: Ha egy háromfázisú ellátórendszer fázisainak terhelései egyensúlytalanok, ez az áram- és feszültség aszimmetriáját eredményezi, ami harmonikusokat generál. Például, néhány ipari helyszínen, azzal a körülménnyel, hogy különböző berendezések vannak csatlakoztatva minden fázishoz, háromfázisú terhelés egyensúlytalanság fordulhat elő, ami harmonikusokat okoz az ellátórendszerben.

A harmonikusok növelhetik a hőtartást és a veszteségeket az elektromos berendezésekben, ami befolyásolja a berendezések normális működését és élettartamát. Lehetnek zavaró tényezők a kommunikációs rendszerekben, és rezonanciát okozhatnak az ellátórendszerben, valamint más problémákat. Ezért szükségesek a kezeléshez megfelelő intézkedések.