Vad är harmoniska i elektriska system, och vad orsakar dem?

I ett elektriskt system refererar harmoniska komponenter till de delar som har frekvenser som är heltalsmultipel av grundfrekvensen, erhållen genom att dekomponera en periodisk icke-sinusformad växelstorhet med hjälp av Fourierserie, och de kallas vanligtvis för högre harmoniska.

De huvudsakliga orsakerna till harmoniska komponenter är följande:

• Tillvaron av icke-linjära belastningar: Detta är den primära orsaken till generering av harmoniska. Till exempel, styr elektrotekniska enheter, inklusive rektifierare, inverterare och frekvensomvandlare, vilka innehar halvledarkomponenter, ström- och spänningsvågor under drift, vilket ger upphov till harmoniska. Ta en rektifierare som exempel. Den omvandlar växelström till likström. Under omvandlingsprocessen kommer inmatningsströmmen att visa en icke-sinusformad vågform och innehålla en stor mängd harmoniska komponenter. Dessutom är apparater som bågugnar och fluorescentlamper också vanliga icke-linjära belastningar. När det gäller stålframställning i en bågugn leder instabiliteten i bågen till strömsvängningar och genererar harmoniska. På grund av ballastfunktionen i en fluorescentlampa kommer strömvågen också att distorsioneras, vilket genererar harmoniska.

• Omföringsström i transformer: När en transformator är i drift uppstår magnetisk mättnad i dess järnkärna, vilket resulterar i att omföringsströmmen inte längre är sinusformad, vilket genererar harmoniska. Särskilt när transformatorn slås på utan last eller fungerar vid lätta laster, blir de harmoniska komponenterna i omföringsströmmen mer uppenbara.

• Obalans i elförsörjningssystemet: När belastningarna i varje fas i ett trefasigt elförsörjningssystem är obalanserade, leder det till asymmetri i ström och spänning, vilket genererar harmoniska. Till exempel, på vissa industriella platser, kan det på grund av olika utrustning kopplad till varje fas, uppstå situationer med trefasig lastobalans, vilket leder till att harmoniska dyker upp i elförsörjningssystemet.

Harmoniska kan orsaka ökad uppvärmning och större förluster i elektriska anläggningar, vilket påverkar den normala drift och livslängden av anläggningen. De kan också störa kommunikationssystem och utlösa resonans i elförsörjningssystemet och andra problem. Därför behöver motsvarande åtgärder tas för behandling.