Co to są harmoniczne w systemie elektroenergetycznym?
Harmoniczne w systemie elektroenergetycznym są produktami ubocznymi urządzeń elektronicznych, które występują, gdy pewne typy są podłączone do systemów elektroenergetycznych. Urządzenia takie jak zasilacze bezprzerwowe, komputery osobiste i napędy o zmiennej częstotliwości wytwarzają harmoniczne w systemie elektroenergetycznym, gdy pobierają energię w krótkich impulsach zamiast w płynny sposób. Skutki tych harmonicznych powodują zniekształcenie napięcia i problemy, które negatywnie wpływają na działanie systemów.
Źródła zasilania elektrycznego mają na celu konsekwentne dostarczanie sinusoidalnych napięć. Gdy do źródła zasilania podłączone są nieliniowe obciążenia lub dowolne urządzenie, które wykorzystuje półprzewodnikowe zasilacze impulsowe do przekształcania prądu przemiennego w prąd stały, powoduje to harmoniczne w systemie elektroenergetycznym. Obciążenie liniowe ma ciągły stosunek prądu, w którym moc jest proporcjonalna do napięcia, przy czym obie fale mają ten sam kształt. Żarówki, silniki i grzejniki to niektóre przykłady obciążeń liniowych.
Obciążenia wytwarzające harmoniczny prąd są nieliniowe, przy czym przebiegi prądu i napięcia różnią się między sobą kształtem. Kiedy takie obciążenie pobiera energię, napięcia harmoniczne są generowane przez impedancję w systemie. Urządzenia ferromagnetyczne, lampy wyładowcze i urządzenia łukowe to niektóre przykłady obciążeń nieliniowych. Wpływ harmonicznych w systemie elektroenergetycznym może być dość poważny w zależności od wielkości odkształcenia napięcia.
Pod wieloma względami jego działanie jest porównywalne do negatywnego wpływu stresu na ludzkie ciało. Wysoki poziom zniekształceń harmonicznych może powodować sporadyczne działanie urządzeń, nieefektywność systemu zasilania, a nawet awarie. Na cały system dystrybucji mediów i dowolne podłączone urządzenia można oddziaływać na różnych poziomach na wiele sposobów. Na przykład harmoniczne systemu elektroenergetycznego mogą skrócić żywotność kondensatorów lub spowodować ich uszkodzenie lub pęknięcie. Komponenty mogą się potknąć, wysadzić w powietrze lub zostać uszkodzone bez wyraźnej przyczyny.
Harmoniczne zniekształcenia napięcia powodują, że generatory pracują w niestabilny sposób i przegrzewają uzwojenia w transformatorach. Urządzenia takie jak telefony i komputery mogą ulegać okresowym awariom lub powodować zakłócenia. Użytkownicy mogą skończyć z nadmiernymi rachunkami za energię, ponieważ mierniki mediów nieprawidłowo rejestrują pomiary mocy.
Technicy stosują wiele metod zmniejszania harmonicznych systemu elektroenergetycznego, od bardziej wydajnych projektów po stosowanie transformatorów separacyjnych i delta-delta. Dzięki lepszej konstrukcji harmoniczne można obniżyć, ograniczając obciążenia nieliniowe do określonego procentu pojemności transformatora. Transformatory trójkąt-trójkąt przesuwają zależności fazowe przy użyciu różnych technik, które również są korzystne. Transformatory izolacyjne próbują rozwiązać problem, zwiększając i zmniejszając napięcie systemowe, aby dopasować.