Što je THD? Kako utječe na kvalitetu struje i opremu

U elektrotehnici su stabilnost i pouzdanost električnih sistema izuzetno važne. S napredkom tehnologije snage, široko korištenje nelinearnih opterećenja dovelo je do sve ozbiljnijeg problema harmonijskog iskrivljenja u električnim sistemima.

Definicija THD

Totalna harmonijska distorzija (THD) definira se kao omjer efektivne vrijednosti (RMS) svih harmonijskih komponenti i efektivne vrijednosti (RMS) osnovne komponente u periodičkom signalu. To je bezdimenzionalna veličina, obično izražena u postocima. Niža THD upućuje na manje harmonijsko iskrivljenje u signalu i višu kvalitetu snage.

Metode mjerenja THD

THD se često mjeri koristeći tehnologiju brze Fourierove transformacije (FFT). Analizom signala FFT-om dobiva se njegov frekvencijski spektar, što omogućuje određivanje amplituda i faza svake harmonijske komponente. Na temelju definicije THD-a, zatim se izračunava ukupna vrijednost harmonijskog iskrivljenja.

Utjecaji THD-a

• Povećana gubitci opreme: Harmonijsko iskrivljenje uzrokuje dodatne gubitke u opremi, posebno u induktivnim opterećenjima poput transformatora i motora, gdje harmonijski strujni tokovi dovode do dodatnih gubitaka bakra i željeza.

• Pregrejanje opreme: Harmonijski strujni tokovi uzrokuju prekomjerno zagrijavanje, smanjujući vijek trajanja i pouzdanost opreme.

• Elektromagnetska interferencija (EMI): Harmonici generiraju elektromagnetsku interferenciju, ometajući sustave komunikacije i osjetljive elektroničke uređaje.

• Smanjena stabilnost električnog sustava: Harmonijsko iskrivljenje smanjuje ukupnu stabilnost sustava i povećava vjerojatnost grešaka.

• Smanjena kvaliteta snage: Visoka THD smanjuje kvalitetu snage, utječe na pouzdanost prijenosa i iskustvo krajnjeg korisnika.

Mjere za smanjenje THD-a

• Instalacija harmonijskih filtera: Pasivni ili aktivni harmonijski filteri mogu učinkovito smanjiti razine harmonika u električnim sustavima.

• Optimizacija elektroničke opreme za snagu: Dizajniranje i optimizacija elektroničke opreme za snagu kako bi se smanjila generacija harmonika na izvornom mjestu.

• Pravilna raspodjela sustava: Strateško planiranje arhitekture električnog sustava kako bi se ograničilo širenje i superpozicija harmonika.

• Korištenje uređaja za kompenzaciju reaktivne snage: Uređaji poput banki kondenzatora poboljšavaju faktor snage i pomažu u smanjenju učinaka harmonika.

• Unapređenje nadzora i održavanja: Redoviti nadzor i održavanje omogućuju rano otkrivanje i rješavanje problema s harmonikama.

Primjene THD-a u različitim industrijskim granama

• Dizajn električnih sustava: Razmatranje THD-a tijekom faze dizajna omogućuje optimizaciju stabilnosti i pouzdanosti sustava.

• Proizvodnja električne opreme: Kontrola THD-a tijekom proizvodnje poboljšava kvalitetu i performanse proizvoda.

• Operativnost i održavanje električnih sustava: Neprekidni nadzor THD-a pomaže u brzom identificiranju i rješavanju problema s harmonikama.

• Trgovanje na tržištu električne energije: Uzimanje u obzir kvalitete snage (uključujući THD) na tržištima energije omogućuje učinkovitije raspoređivanje resursa i cijenjenje.

Zaključak

Kao ključni pokazatelj harmonijskog iskrivljenja u električnim sustavima, THD igra ključnu ulogu u elektrotehnici. Efektivnim mjerenjem i kontrolom THD-a, inženjeri mogu unaprijediti stabilnost sustava, zaštititi opremu i poboljšati kvalitetu snage. Stoga je nužno da stručnjaci za elektrotehniku daju prioritet upravljanju THD-om kako bi osigurali siguran, stabilan i učinkovit rad električnih sustava.