ทำไมไม่ใช้สัญญาณคลื่นรูปสี่เหลี่ยมสำหรับสายส่งไฟฟ้า
เหตุผลที่สายส่งไม่ใช้สัญญาณคลื่นสี่เหลี่ยมและเลือกใช้สัญญาณคลื่นไซน์มีหลายแง่มุมทางวิศวกรรมไฟฟ้า รวมถึงประสิทธิภาพ การเข้ากันได้ของอุปกรณ์ ความรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า ความเสถียรของระบบ และการควบคุมและการวัด ดังรายละเอียดต่อไปนี้:
1. ประสิทธิภาพและความสูญเสีย
การบิดเบือนฮาร์โมนิก: สัญญาณคลื่นสี่เหลี่ยมมีองค์ประกอบฮาร์โมนิกที่มาก ฮาร์โมนิกเหล่านี้ทำให้เกิดความสูญเสียเพิ่มเติมเมื่อส่งผ่านสายส่งไฟฟ้า รวมถึงความสูญเสียจากการต้านทานในสายนำและความสูญเสียจากเหล็กและทองแดงในหม้อแปลงและมอเตอร์
ปรากฏการณ์ผิว: ฮาร์โมนิกความถี่สูงทำให้กระแสไฟฟ้ากระจุกตัวอยู่บนผิวของสายนำ ซึ่งเรียกว่า "ปรากฏการณ์ผิว" ปรากฏการณ์ผิวทำให้ความต้านทานจริงของสายนำเพิ่มขึ้น นำไปสู่ความสูญเสียในการส่งที่สูงขึ้น
2. การเข้ากันได้ของอุปกรณ์
หม้อแปลงและมอเตอร์: อุปกรณ์ไฟฟ้าส่วนใหญ่ เช่น หม้อแปลงและมอเตอร์ ถูกออกแบบมาสำหรับสัญญาณคลื่นไซน์ สัญญาณคลื่นไซน์ทำให้อุปกรณ์เหล่านี้ทำงานได้อย่างเหมาะสม ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพและยืดอายุการใช้งาน
อุปกรณ์ป้องกัน: เครื่องป้องกันแบบรีเลย์และอุปกรณ์ป้องกันอื่น ๆ ก็ถูกออกแบบมาสำหรับสัญญาณคลื่นไซน์ สัญญาณคลื่นสี่เหลี่ยมสามารถทำให้อุปกรณ์เหล่านี้ทำงานผิดพลาด กระทบต่อความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือของระบบ
3. ความรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า
ความรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI): ฮาร์โมนิกลำดับสูงในสัญญาณคลื่นสี่เหลี่ยมสร้างความรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าที่แรง กระทบต่อการทำงานปกติของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์โดยรอบ ตัวอย่างเช่น การสื่อสารทางวิทยุ อุปกรณ์ทางการแพทย์ และคอมพิวเตอร์อาจประสบกับความรบกวน
ความรบกวนจากการแผ่รังสี: ขอบขึ้นและลงอย่างรวดเร็วของสัญญาณคลื่นสี่เหลี่ยมสร้างความรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าที่แรง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสายส่งระยะไกล ซึ่งอาจทำให้อุปกรณ์เสียหายและเกิดข้อผิดพลาดในการส่งข้อมูล
4. ความเสถียรของระบบ
มลพิษจากฮาร์โมนิก: องค์ประกอบฮาร์โมนิกในสัญญาณคลื่นสี่เหลี่ยมทำให้ระบบไฟฟ้าถูกปนเปื้อน กระทบต่อความเสถียรของระบบและคุณภาพไฟฟ้า ฮาร์โมนิกสามารถทำให้เกิดการบิดเบือนแรงดัน การเปลี่ยนแปลงความถี่ และปัญหาอื่น ๆ นำไปสู่การร้อนเกินและเสียหายของอุปกรณ์
พลังงานปฏิกิริยา: ฮาร์โมนิกยังเพิ่มความต้องการพลังงานปฏิกิริยาของระบบ ลดแฟคเตอร์พาวเวอร์และเพิ่มโหลดของระบบ ซึ่งอาจทำให้เกิดการลดแรงดันและการโหลดเกินของอุปกรณ์
5. การควบคุมและการวัด
ความแม่นยำในการวัด: สัญญาณคลื่นไซน์ง่ายต่อการวัดและควบคุมอย่างแม่นยำ อุปกรณ์วัดและเครื่องมือมาตรฐานถูกออกแบบมาสำหรับสัญญาณคลื่นไซน์ ให้ข้อมูลที่แม่นยำมากขึ้น
อัลกอริธึมการควบคุม: อัลกอริธึมการควบคุมและตรรกะการป้องกันในระบบไฟฟ้าส่วนใหญ่ถูกออกแบบตามสมมติฐานของสัญญาณคลื่นไซน์ สัญญาณคลื่นสี่เหลี่ยมสามารถทำให้อัลกอริธึมเหล่านี้ล้มเหลวหรือทำให้เกิดข้อผิดพลาด
6. ระยะทางการส่ง
การส่งระยะไกล: สัญญาณคลื่นไซน์เหมาะสมสำหรับการส่งระยะไกล สายส่งระยะไกลมักใช้การส่งไฟฟ้าแรงสูง และสัญญาณคลื่นไซน์สามารถรักษาแรงดันและกระแสให้คงที่ได้ดีขึ้น ลดความสูญเสียในการส่ง
สรุป
เหตุผลที่สายส่งไม่ใช้สัญญาณคลื่นสี่เหลี่ยมและเลือกใช้สัญญาณคลื่นไซน์ ได้แก่:
ประสิทธิภาพและความสูญเสีย: สัญญาณคลื่นไซน์ลดการบิดเบือนฮาร์โมนิกและปรากฏการณ์ผิว ทำให้การส่งมีประสิทธิภาพมากขึ้น
การเข้ากันได้ของอุปกรณ์: สัญญาณคลื่นไซน์ทำให้อุปกรณ์ไฟฟ้าทำงานได้อย่างเหมาะสม ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพและยืดอายุการใช้งาน
ความรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า: สัญญาณคลื่นไซน์ลดความรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า ปกป้องการทำงานปกติของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์โดยรอบ
ความเสถียรของระบบ: สัญญาณคลื่นไซน์ลดมลพิษจากฮาร์โมนิก ทำให้ระบบไฟฟ้ามีความเสถียรและคุณภาพไฟฟ้าที่ดีขึ้น
การควบคุมและการวัด: สัญญาณคลื่นไซน์ทำให้การวัดและควบคุมเป็นไปอย่างแม่นยำ รับประกันความน่าเชื่อถือและความปลอดภัยของระบบ
ระยะทางการส่ง: สัญญาณคลื่นไซน์เหมาะสมสำหรับการส่งระยะไกล ลดความสูญเสียในการส่ง
