Wat zijn de gevaren van hoge harmonischen voor elektrische apparatuur?

Spanningsvervorming in wisselstroomsystemen veroorzaakt ongelijke intervallen tussen de vuurpulsen van de controlehoek in conventionele converters, en door positieve feedback wordt de systeemspanningsvervorming versterkt, wat leidt tot een onstabiele werking van de rectifier. In inverters kunnen er voortdurende commutatiefouten optreden, waardoor normale werking wordt verhinderd en zelfs schade kan worden toegebracht aan commutatieapparatuur.

Voor ster-verbonden transformatoren kunnen derde-orde en drievoudige harmonischen derdeharmonische oscillatie veroorzaken wanneer het windingneutrale punt is aangesloten, het netwerk een grote verdeelde capaciteit heeft of parallel condensatoren met neutrale aarding zijn geïnstalleerd, waardoor de verstrooide verliezen van de transformatoren sterk toenemen. Bij delta-verbonden transformatoren circuleren deze harmonischen als lusstromen binnen de windingen, wat oververhitting veroorzaakt; bovendien verhogen harmonische stromen zowel koper- als ijzerverliezen in transformatoren aanzienlijk.

In motoren produceren hoge-orde harmonische stromen skin-effect en magnetomotieve draaikringstromen. Naarmate de frequentie toeneemt, nemen extra verliezen in de motorcore en -windingen toe. Tijdens het opstarten van de motor treden krachtpulsaties gemakkelijk op, en genereren interferentiekrachten aanzienlijk geluid. Aangezien motoren vaak zware belastingen dragen, hebben de extra verliezen die door hoge-orde harmonische golven worden veroorzaakt, onder zwaar vermogensbelastings omstandigheden een duidelijke impact.

Meetinstrumenten en meters worden allemaal ontworpen onder ideale omstandigheden van een standaard sinusgolf van 50 Hz. Wanneer de netspanning of -stroom hoge-orde harmonische componenten bevat, wordt de meetnauwkeurigheid beïnvloed, en wordt de normale werking van inductieve energiemeters aangetast.

Grote-amplitude laagfrequente harmonische stromen die door elektriciteitsleidingen stromen, koppelen magnetisch naar nabijgelegen communicatielijnen, waardoor storingen ontstaan. Onder het gecombineerde effect van harmonische golven en de grondgolf kunnen telefoonbellen vals worden getriggerd, wat de normale werking van communicatiesystemen verstoort en de stemoverdrachtskwaliteit beïnvloedt. Onder bepaalde omstandigheden kan deze storing zelfs de veiligheid van communicatieapparatuur en personeel in gevaar brengen.

Hoge-orde harmonische golven beïnvloeden de relaisbescherming en automatische apparaten in elektriciteitsnetwerken ernstig, waardoor verschillende soorten storingen ontstaan die de veilige werking van het elektriciteitsnet bedreigen.

In verlichtingssystemen die zijn uitgerust met startballast en cosinus-correctiecondensatoren, kunnen hoge-orde harmonische golven resonantie-overvoltages veroorzaken die ballast en condensatoren beschadigen. Hoge-orde harmonische golven vervormen ook afbeeldingen op televisies en computerschermen, veroorzaken flikkeringen in schermbrightness, leiden tot oververhitting van interne componenten en resulteren in computerdatafouten.

Hoge-orde harmonische golven verhogen de diëlektrische verliezen in condensatoren, waardoor verhitting en verkorting van de levensduur optreedt. Na het absorberen van harmonische golven kunnen condensatoren overstroom ervaren, waardoor vuses springen. Wanneer condensatoren en inductieve elementen een serie-resonantie vormen, worden harmonische golven versterkt, wat potentiële brandrisico's voor de condensatoren kan creëren.

Spanningsvervorming in wisselstroomsystemen veroorzaakt ongelijke intervallen tussen de vuurpulsen van de controlehoek in conventionele converters, en door positieve feedback wordt de systeemspanningsvervorming versterkt, wat leidt tot een onstabiele werking van de rectifier. In inverters kunnen er voortdurende commutatiefouten optreden, waardoor normale werking wordt verhinderd en zelfs schade kan worden toegebracht aan commutatieapparatuur.