Что такое гармоники энергосистемы?

Гармоники энергосистемы - это побочные продукты электронных устройств, возникающие при подключении определенных типов к энергосистемам. Такие устройства, как источники бесперебойного питания, персональные компьютеры и преобразователи частоты, создают гармоники системы питания, когда они подают энергию короткими импульсами, а не плавно. Эффекты этих гармоник приводят к искаженным напряжениям и проблемам, которые негативно влияют на производительность систем.

Источники электропитания направлены на постоянное синусоидальное напряжение. Если к источнику питания подключены нелинейные нагрузки или любое устройство, использующее твердотельные переключающие источники питания для преобразования переменного тока в постоянный, это приводит к появлению гармоник в энергосистеме. Линейная нагрузка имеет постоянную зависимость тока, в которой мощность пропорциональна напряжению, при этом обе волны имеют одинаковую форму. Лампы накаливания, моторы и обогреватели являются некоторыми примерами линейных нагрузок.

Гармонические токовые нагрузки являются нелинейными, где формы тока и напряжения отличаются друг от друга по форме. Когда такая нагрузка потребляет энергию, гармонические напряжения генерируются полным сопротивлением в системе. Ферромагнитные устройства, разрядные осветительные приборы и дуговые устройства являются примерами нелинейных нагрузок. Влияние гармоник энергосистемы может быть довольно сильным в зависимости от величины искажения напряжения.

Во многих отношениях его влияние сопоставимо с тем, как стресс негативно влияет на организм человека. Высокие уровни гармонических искажений могут привести к случайной работе оборудования, неэффективности энергосистемы и даже к отключению. На всю систему распределения утилит и любые подключенные устройства можно воздействовать на разных уровнях различными способами. Например, гармоники энергосистемы могут сократить срок службы конденсаторов или привести к их выходу из строя или разрыву. Компоненты могут сработать, взорваться или повредиться без какой-либо видимой причины.

Гармонические искажения напряжения приводят к нестабильной работе генераторов и перегреву обмоток в трансформаторах. Такие устройства, как телефоны и компьютеры, могут периодически выходить из строя или создавать помехи. Пользователи могут столкнуться с чрезмерными счетами за электроэнергию из-за того, что коммунальные счетчики записывают измерения мощности неправильно

Технические специалисты используют множество методов для уменьшения гармоник энергосистемы, от более эффективных конструкций до использования изолирующих и дельта-дельта-трансформаторов. При улучшенной конструкции гармоники могут быть снижены путем ограничения нелинейных нагрузок до определенного процента от мощности трансформатора. Дельта-дельта-трансформаторы сдвигают фазовые отношения, используя различные методы, которые также полезны. Изолирующие трансформаторы пытаются решить проблему, повышая и понижая напряжение системы, чтобы соответствовать.