Τι είναι οι αρμονικές στα ηλεκτρικά δίκτυα

Στην ιδανική περίπτωση, το ηλεκτρικό δίκτυο θα πρέπει να έχει εναλλασσόμενη τάση, η οποία αλλάζει σύμφωνα με έναν ημιτονοειδή νόμο με συχνότητα 50 Hz (50 φορές ανά δευτερόλεπτο), εάν μιλάμε για οικιακά δίκτυα. Στην πράξη, η κατάσταση είναι διαφορετική - η τάση απέχει πολύ από ένα ημιτονοειδές σχήμα, παραμορφώνεται, όχι μόνο κατά μήκος των μετώπων, αλλά σε όλο το μήκος της είναι γεμάτο με διάφορες εκρήξεις και θόρυβο. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται αρμονικές στα ηλεκτρικά δίκτυα. Σε αυτό το άρθρο θα ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στο τι είναι και γιατί οι αρμονικές είναι επικίνδυνες για τον εξοπλισμό που είναι συνδεδεμένος στο δίκτυο.

Περιεχόμενο:

Αρμονική ανίχνευση
Πηγές παρεμβολών
Συνέπειες των αρμονικών παρεμβολών

Αρμονική ανίχνευση

Το γράφημα του σήματος, το οποίο ποικίλλει σύμφωνα με τον ημιτονοειδή νόμο, έχει τη μορφή:

Αλλά αυτό διαφέρει σημαντικά από την πραγματική μορφή τάσης στο ηλεκτρικό δίκτυο:

Αυτά τα σκουπίδια και εκρήξεις προκαλούνται επίσης από αρμονικές. Θα προσπαθήσουμε να μιλήσουμε για αυτό το φαινόμενο με απλά λόγια. Το παραπάνω γράφημα μπορεί να αναπαρασταθεί ως το άθροισμα των σημάτων διαφορετικών συχνοτήτων και μεγεθών. Εάν όλα αυτά προστεθούν, τότε το αποτέλεσμα θα είναι ένα τέτοιο σήμα. Ένα παράδειγμα και αποτέλεσμα της προσθήκης σημάτων φαίνεται στο παρακάτω γράφημα:

Οι αρμονικές διακρίνονται από τους αριθμούς, όπου το πρώτο αρμονικό είναι το συστατικό με τη μεγαλύτερη τιμή. Ωστόσο, μια τέτοια περιγραφή είναι πολύ σύντομη. Επομένως, ας δώσουμε έναν τύπο για τον προσδιορισμό της αρμονικής τιμής. Αυτό είναι δυνατό με αρμονική ανάλυση και επέκταση Fourier:

Από αυτόν τον τύπο, μπορεί κανείς να διακρίνει επίσης τις συχνότητες και τις φάσεις των αρμονικών εξαρτημάτων του ηλεκτρικού δικτύου και οποιουδήποτε άλλου ημιτονοειδούς σήματος.

Πηγές παρεμβολών

Ένας αριθμός εξοπλισμού μπορεί να αποδοθεί σε πηγές παρεμβολών, από οικιακές συσκευές έως ισχυρά βιομηχανικά ηλεκτρικά μηχανήματα. Αρχικά, ας εξετάσουμε εν συντομία τις αιτίες της εμφάνισής τους.

Οι αρμονικές σε ένα ηλεκτρικό δίκτυο AC προκύπτουν λόγω των χαρακτηριστικών του ηλεκτρικού εξοπλισμού, για παράδειγμα, λόγω της μη γραμμικότητας των χαρακτηριστικών τους ή της φύσης της τρέχουσας κατανάλωσης.

Για παράδειγμα, σε τριφασικά δίκτυα στα μαγνητικά κυκλώματα των μετασχηματιστών, τα μήκη των μαγνητικών διαδρομών της μέσης και ακραίας φάσης διαφέρουν σχεδόν 2 φορές, και επομένως τα ρεύματα μαγνητισμού τους διαφέρουν έως και ενάμιση φορές. Από εδώ προκύπτουν αρμονικές σε τριφασικά δίκτυα.

Μια άλλη πηγή παρέμβαση Στην ηλεκτρολογική μηχανική, αυτοί είναι ηλεκτρικοί κινητήρες, τόσο τριφασικοί συγχρονισμένοι όσο και ασύγχρονοι, και μονοφασικοί, συμπεριλαμβανομένων των κινητήρων καθολικής συλλογής. Ο τελευταίος τύπος κινητήρα χρησιμοποιείται στις περισσότερες οικιακές συσκευές, για παράδειγμα:

πλυντήρια
επεξεργαστές τροφίμων
τρυπάνια, μύλοι, περιστροφικά σφυριά κ.λπ.

Ως αποτέλεσμα της λειτουργίας εναλλαγής τροφοδοτικών, συμβαίνουν αρμονικές υψηλής συχνότητας (παρεμβολές) στο ηλεκτρικό δίκτυο. Για να καταλάβετε πώς σχηματίζονται, πρέπει να έχετε πληροφορίες σχετικά με την εσωτερική τους δομή. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το πρωτεύον ρεύμα του UPS είναι διαφορετικό από το συνεχές, ρέει μόνο όταν ο διακόπτης ημιαγωγού ισχύος είναι ανοιχτός.Και το τελευταίο ανοίγει και κλείνει με συχνότητα άνω των 20 kHz.

Ενδιαφέρον: Η συχνότητα λειτουργίας ορισμένων σύγχρονων τροφοδοτικών μεταγωγής φτάνει τα 150 kHz.

Για τη μείωση αυτών των αρμονικών, χρησιμοποιούνται φίλτρα ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών, όπως πνιγμοί και πυκνωτές κοινής λειτουργίας. Για τη βελτίωση του γραφήματος της τρέχουσας κατανάλωσης σε σχέση με την τροφοδοσία μονοφασικής τάσης, χρησιμοποιούνται διορθωτές ενεργού συντελεστή ισχύος (Russian KKM, English PFC).

Τέτοια τροφοδοτικά εγκαθίστανται σε:

Λυχνίες LED;
Ηλεκτρονικά στραγγαλιστικά πηνία για λαμπτήρες φθορισμού.
τροφοδοτικά υπολογιστή
σύγχρονοι φορτιστές για κινητά τηλέφωνα.
Τηλεοράσεις και άλλος εξοπλισμός.

Επίσης, αυτά τα τροφοδοτικά περιλαμβάνουν μετατροπείς συχνότητας.

Για τη μέτρηση αρμονικών στο δίκτυο, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε πολυλειτουργικά όργανα μέτρησης από το EKF. Εκτός από τις αρμονικές, αυτά τα όργανα μπορούν να μετρήσουν παραμέτρους δικτύου όπως ρεύμα, συχνότητα, τάση, ενεργό, άεργο και φαινομενική ισχύ, καθώς και παράγοντες ισχύος και συχνότητας. Επιπλέον, οι μετρητές πολλαπλών λειτουργιών επιτρέπουν τον έλεγχο, την ανάλυση και τη βελτιστοποίηση της λειτουργίας εξοπλισμού ισχύος, συστημάτων και βιομηχανικών κυκλωμάτων. Είναι αρκετά εύκολο στην εγκατάσταση και μπορούν να διαμορφωθούν για οποιονδήποτε τρέχοντα μετασχηματιστή.

Συνέπειες των αρμονικών παρεμβολών

Η παρουσία αρμονικών σε ένα ηλεκτρικό δίκτυο AC προκαλεί ορισμένα προβλήματα. Μεταξύ αυτών - αυξημένη θέρμανση ηλεκτρικών κινητήρων και καλωδίων ισχύος. Τα αποτελέσματα των αρμονικών είναι οι κραδασμοί του κινητήρα. Περαιτέρω συνέπειες μπορεί να διαφέρουν - από την επιταχυνόμενη φθορά των ρουλεμάν του ρότορα του κινητήρα, που τελειώνει με μια βλάβη στο σώμα των περιελίξεων από αυξημένη θερμότητα.

Στα ηλεκτρικά, εντοπίζονται ψευδείς συναγερμοί μεταγωγής και προστατευτικός εξοπλισμός - διακόπτες κυκλώματος, επαφές και μαγνητικοί εκκινητές. Σε εξοπλισμό ήχου και τεχνολογία επικοινωνιών, οι παρεμβολές συμβαίνουν λόγω αρμονικών. Παλεύουν μαζί τους με τον ίδιο τρόπο - εγκαθιστώντας φίλτρα ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών.

Το παρακάτω βίντεο περιγράφει τι αρμονικές και interharmonics είναι στο κύριο:

Εν κατακλείδι, θα ήθελα να σημειώσω ότι οι αρμονικές στα ηλεκτρικά δίκτυα, κατ 'αρχήν, δεν έχουν κανένα όφελος. Προκαλούν μόνο δυσλειτουργίες, ψευδείς συναγερμούς αλλαγής εξοπλισμού και άλλες εκδηλώσεις αστάθειας στην εργασία. Αυτό μπορεί να προκαλέσει όχι μόνο ταλαιπωρία στη λειτουργία, αλλά και οικονομικά προβλήματα, απώλειες και καταστάσεις έκτακτης ανάγκης που μπορεί να είναι απειλητικές για τη ζωή.

Σχετικά υλικά: