Co jsou harmonické systémy napájení?

Harmonické výkonové systémy jsou vedlejší produkty elektronických zařízení, ke kterým dochází, když jsou určité typy připojeny k energetickým systémům. Zařízení, jako jsou nepřerušitelné zdroje napájení, osobní počítače a měniče kmitočtu, vytvářejí harmonické výkonové soustavy, když odebírají energii v krátkých impulzech místo hladkým způsobem. Účinky těchto harmonických vedou ke zkreslenému napětí a problémům, které negativně ovlivňují výkonnost systémů.

Cílem zdrojů elektrického napájení je soustavné dodávání sinusových napětí. Pokud jsou k zdroji energie připojeny nelineární zátěže nebo jakékoli zařízení, které používá polovodičové zdroje pro spínání napájení k transformaci střídavého proudu na stejnosměrný proud, vede to k harmonickým výkonům systému. Lineární zátěž má souvislý proudový vztah, ve kterém je výkon úměrný napětí, přičemž obě vlny mají stejný tvar. Žárovky, motory a ohřívače jsou některé příklady lineárního zatížení.

Zátěž vytvářející harmonický proud je nelineární, kde se průběhy proudu a napětí liší tvarem. Když takové zatížení odebírá energii, generuje se harmonická napětí impedancí v systému. Příkladem nelineárních zátěží jsou feromagnetická zařízení, výbojkové osvětlovací jednotky a oblouková zařízení. Účinky harmonických výkonových systémů mohou být docela závažné v závislosti na velikosti zkreslení napětí.

V mnoha ohledech je jeho účinek srovnatelný s tím, jak stres nepříznivě působí na lidské tělo. Vysoká úroveň harmonického zkreslení může mít za následek provoz sporadického zařízení, neefektivitu energetického systému a dokonce i vypnutí. Celý systém distribuce nástrojů a všechna připojená zařízení mohou být ovlivněna na různých úrovních několika způsoby. Například harmonické výkonové soustavy mohou zkrátit životnost kondenzátorů nebo způsobit jejich selhání nebo prasknutí. Komponenty se mohou rozeznat, vyhodit do vzduchu nebo poškodit bez jakékoli zjevné příčiny.

Harmonické zkreslení napětí způsobuje, že generátory pracují nestabilním způsobem a přehřívají vinutí v transformátorech. Zařízení, jako jsou telefony a počítače, mohou občas selhávat nebo vykazovat rušení. Uživatelé mohou skončit s přílišnými účty za elektřinu, protože měřiče spotřeby zaznamenávají měření výkonu nesprávně.

Technici používají mnoho metod ke snížení harmonických výkonových systémů, od účinnějších návrhů až po použití transformátorů izolace a delta-delta. S lepším designem mohou být harmonické sníženy omezením nelineárního zatížení na určité procento kapacity transformátoru. Transformátory delta-delta posunují fázové vztahy pomocí různých technik, které jsou také prospěšné. Izolační transformátory se snaží problém vyřešit zvýšením a snížením síťového napětí tak, aby odpovídalo.