Jakie są zagrożenia wynikające z wysokich harmonicznych dla sprzętu elektrycznego

Zniekształcenia napięcia w systemach zasilania przemiennego powodują nierówne przedziały między impulsami wyzwalającymi kąta sterowania w tradycyjnych konwerterach, co poprzez dodatnią sprzężenie zwrotne powiększa zniekształcenia napięcia systemu, prowadząc do niestabilnej pracy prostownika. W odwracaczach mogą wystąpić ciągłe awarie komutacji, uniemożliwiające prawidłową pracę i nawet uszkadzające urządzenia komutacji.

Dla transformatorów połączonych w gwiazdę, harmoniczne trzeciego rzędu i podwójne mogą powodować drgania trzeciej harmonicznej, gdy punkt neutralny cewek jest uziemiony, sieć ma dużą rozłożoną pojemność lub są zainstalowane kondensatory szeregowe z uziemieniem neutralnego, co znacznie zwiększa straty poboczne transformatora. W transformatorach połączonych w trójkąt, te harmoniczne krążą jako prądy pętlowe w cewkach, powodując przeogrzanie; ponadto, prądy harmoniczne znacznie zwiększają straty miedziane i żelazne w transformatorach.

W silnikach, prądy harmoniczne wysokiego rzędu powodują efekt skórny i wirujące prądy wirowe. Zwiększenie częstotliwości prowadzi do wzrostu dodatkowych strat w rdzeniu i cewkach silnika. Podczas startu silnika łatwo występują pulsacje momentu, a torque zakłócające generują znaczny hałas. Ponieważ silniki często pracują przy dużych obciążeniach, dodatkowe straty spowodowane harmonikami wysokiego rzędu mają wyraźny wpływ w warunkach dużego obciążenia mocy.

Przyrządy pomiarowe i liczniki są projektowane w idealnych warunkach sinusoidalnego napędu o częstotliwości 50 Hz. Gdy napięcie zasilające lub prąd zawiera składniki harmoniczne wysokiego rzędu, dokładność pomiaru jest narażona, a prawidłowa praca indukcyjnych liczników energii jest utrudniona.

Duże amplitudy niskoczęstotliwościowych prądów harmonicznych przepływających przez linie energetyczne magnetycznie sprzęgają się z sąsiednimi liniami telekomunikacyjnymi, powodując zakłócenia. W wyniku połączonego działania harmonicznych i fali podstawowej, dzwonki telefonów mogą być fałszywie uruchamiane, zaburzając normalną pracę systemu komunikacyjnego i wpływając na jakość transmisji głosowej. W określonych warunkach, to zakłócenie może nawet zagrozić bezpieczeństwu urządzeń komunikacyjnych i personelu.

Harmoniczne wysokiego rzędu poważnie wpływają na relays ochronne i urządzenia automatyczne w systemach energetycznych, powodując różne rodzaje błędów, które zagrażają bezpiecznej pracy systemu energetycznego.

W systemach oświetleniowych wyposażonych w balast startingowy i kondensatory korekcji współczynnika mocy, harmoniczne wysokiego rzędu mogą powodować przetarcia napięcia, które uszkadzają balasty i kondensatory. Harmoniczne wysokiego rzędu powodują także zniekształcenia obrazu na ekranach telewizorów i monitorów komputerowych, prowadzą do fluktuacji jasności ekranu, nadmiernego nagrzewania elementów wewnętrznych i błędów danych komputerowych.

Harmoniczne wysokiego rzędu zwiększają straty dielektryczne w kondensatorach, powodując ich nagrzewanie i skracanie okresu użytkowania. Po wchłonięciu harmonicznych, kondensatory mogą doświadczyć przeciążenia prądowego, powodując przepalone bezpieczniki. Gdy kondensatory i elementy indukcyjne tworzą rezonans szeregowy, harmoniczne są wzmocnione, potencjalnie spalając kondensatory.

Zniekształcenia napięcia w systemach zasilania przemiennego powodują nierówne przedziały między impulsami wyzwalającymi kąta sterowania w tradycyjnych konwerterach, co poprzez dodatnią sprzężenie zwrotne powiększa zniekształcenia napięcia systemu, prowadząc do niestabilnej pracy prostownika. W odwracaczach mogą wystąpić ciągłe awarie komutacji, uniemożliwiające prawidłową pracę i nawet uszkadzające urządzenia komutacji.