Kaj so harmoniki v električnih sistemih in kaj jih povzroča?

V električnem sistemu se harmoniki nanašajo na komponente z frekvencami, ki so večkratniki osnovne frekvence, pridobljeni s razcepom periodične ne-sinusne spremenljive količine preko Fourierove vrste, in se običajno imenujejo višji harmoniki.

Glavni vzroki za nastanek harmonikov so naslednji:

• Obstoj nelinearnih optok: To je glavni vzrok nastanka harmonikov. Na primer, naprave elektronskega pripomočja, kot so rektifikatorji, inverterji in pretvorniki frekvence, semikonduktorske naprave znotraj teh naprav pri delovanju izkrivijo valčne oblike toka in napetosti, kar povzroča nastanek harmonikov. Vzemimo za primer rektifikator. Ta pretvarja izmenični tok v enosmeren tok. Med postopkom pretvorbe bo vhodni tok pokazal ne-sinusno valčno obliko in vseboval veliko število harmonskih komponent. Poleg tega so oprema, kot so luknaste pečnice in fluore scentne svetilke, tudi pogoste nelinearne optoke. Med procesom taljenja v luknasti pečnici bo nestabilnost luka vodila do fluktuacij toka in nastanka harmonikov. Zaradi funkcije balasta v fluores centni svetilki bo valčna oblika toka tudi ona izkrivljena, kar bo povzročilo nastanek harmonikov.

• Nagnitveni tok transformatorjev: Ko je transformator v delovanju, se v njegovem železnem jedru pojavi magnetna nasitost, zaradi česar nagnitveni tok ni več sinusna valčna oblika, kar povzroča nastanek harmonikov. Zlasti, ko je transformator vklopljen brez optoge ali deluje pod lahkimi optogami, bodo harmonske komponente v nagnitvenem toku bolj očitne.

• Neravnovesje v sistem skrbi: Ko so optoge v vsaki fazi trofaznega sistema skrbi neravnotežni, bo to vodilo do asimetrije toka in napetosti, kar bo povzročilo nastanek harmonikov. Na primer, na nekaterih industrijskih lokacijah, zaradi različne opreme, povezane z vsako fazio, se lahko zgodi situacija neravnotežja optogov med fazami, kar bo vodilo do nastanka harmonikov v sistemu skrbi.

Harmoniki lahko povzročijo večji segrevanje in večje izgube v električnih napravah, kar vpliva na normalno delovanje in življenjsko dobo opreme. Lahko tudi motijo komunikacijske sisteme in sprožijo resonancne stanje v sistemu skrbi ter druge težave. Zato je potrebno, da se sprejmejo ustrezne ukrepe za njihovo odpravljanje.