چه خطراتی از هارمونیک‌های مرتبه بالا برای تجهیزات الکتریکی وجود دارد

تغییر شکل ولتاژ در سیستم‌های توان متناوب باعث فاصله‌های نامساوی بین پالس‌های تحریک زاویه کنترل در تبدیل‌کننده‌های معمولی می‌شود و از طریق بازخورد مثبت، تغییر شکل ولتاژ سیستم را تقویت کرده و عملکرد ناپایدار مستقیم‌ساز را به دنبال دارد. در وارونه‌ها، شکست‌های مداوم جابجایی ممکن است رخ دهد که مانع عملکرد عادی و حتی آسیب به تجهیزات جابجایی می‌گردد.

در ترانسفورماتورهای متصل به ستاره، هارمونیک‌های مرتبه سوم و مضرب سوم می‌توانند با توجه به زمین شدن نقطه خنثی پیچش، وجود ظرفیت توزیع شده بزرگ در شبکه یا نصب خازنهای موازی با زمین شدن خنثی، نوسان هارمونیک سوم را ایجاد کنند که به طور قابل توجهی ضرر جانبی ترانسفورماتور را افزایش می‌دهد. در ترانسفورماتورهای متصل به مثلث، این هارمونیک‌ها به صورت جریان‌های حلقه‌ای در داخل پیچش‌ها حرکت می‌کنند و باعث گرم شدن می‌شوند؛ علاوه بر این، جریان‌های هارمونیک به طور قابل توجهی هر دو نوع ضرر مسی و آهنی ترانسفورماتور را افزایش می‌دهند.

در موتورها، جریان‌های هارمونیک مرتبه بالا اثر پوست و جریان‌های دایره‌ای مغناطیسی را ایجاد می‌کنند. با افزایش فرکانس، ضرر اضافی در هسته و پیچش‌های موتور افزایش می‌یابد. در زمان روشن شدن موتور، نوسانات گشتاور به راحتی رخ می‌دهند و گشتاورهای تداخلی صدای قابل توجهی تولید می‌کنند. چون موتورها غالباً بارهای سنگینی را تحمل می‌کنند، ضرر اضافی ناشی از هارمونیک‌های مرتبه بالا تحت شرایط بار توان سنگین تأثیر قابل توجهی دارد.

وسایل اندازه‌گیری و مترها همه تحت شرایط ایده‌آل موج سینوسی استاندارد ۵۰ هرتز طراحی شده‌اند. وقتی ولتاژ یا جریان تغذیه حاوی مؤلفه‌های هارمونیک مرتبه بالا است، دقت اندازه‌گیری تحت تأثیر قرار می‌گیرد و عملکرد عادی مترهای القایی انرژی آسیب می‌بیند.

جریان‌های هارمونیک با فرکانس کم و دامنه بزرگ که از خطوط توان عبور می‌کنند، به صورت مغناطیسی به خطوط ارتباطی مجاور متصل می‌شوند و تداخل ایجاد می‌کنند. تحت تأثیر ترکیبی هارمونیک‌ها و موج اساسی، رنگ‌زن‌های تلفن ممکن است به طور غیرصحیح فعال شوند، عملکرد عادی سیستم ارتباطی را اختلال می‌دهند و کیفیت انتقال صدا را تحت تأثیر قرار می‌دهند. در شرایط خاص، این تداخل می‌تواند حتی خطری برای تجهیزات ارتباطی و امنیت کارکنان ایجاد کند.

هارمونیک‌های مرتبه بالا به طور شدید بر محافظ‌های رله و دستگاه‌های خودکار در سیستم‌های توان تأثیر می‌گذارند و انواع مختلف از اختلالات را ایجاد می‌کنند که تهدیدی برای عملکرد ایمن سیستم توان هستند.

در سیستم‌های روشنایی که با بالاستارت‌های شروع و خازنهای تصحیح عامل توان مجهز شده‌اند، هارمونیک‌های مرتبه بالا می‌توانند ولتاژهای رزونانسی ایجاد کنند که بالاستارت‌ها و خازنهای را آسیب می‌بینند. هارمونیک‌های مرتبه بالا همچنین تصویر تلویزیون‌ها و مانیتورهای کامپیوتر را تحریف می‌کنند، نوسانات روشنایی صفحه نمایش را ایجاد می‌کنند، اجزای داخلی را گرم می‌کنند و منجر به خطاهای داده کامپیوتر می‌شوند.

هارمونیک‌های مرتبه بالا ضرر دی الکتریک خازنهای را افزایش می‌دهند، باعث گرم شدن و کوتاه شدن عمر مفید آنها می‌شوند. پس از جذب هارمونیک‌ها، خازنهای ممکن است جریان بیش از حد تجربه کنند و فیوزها را باز کنند. وقتی خازنهای و المان‌های القایی یک رزونانس سری تشکیل می‌دهند، هارمونیک‌ها تقویت می‌شوند و ممکن است خازنهای را سوزانند.

تغییر شکل ولتاژ در سیستم‌های توان متناوب باعث فاصله‌های نامساوی بین پالس‌های تحریک زاویه کنترل در تبدیل‌کننده‌های معمولی می‌شود و از طریق بازخورد مثبت، تغییر شکل ولتاژ سیستم را تقویت کرده و عملکرد ناپایدار مستقیم‌ساز را به دنبال دارد. در وارونه‌ها، شکست‌های مداوم جابجایی ممکن است رخ دهد که مانع عملکرد عادی و حتی آسیب به تجهیزات جابجایی می‌گردد.