Hvad er harmoniske i elektriske netværk

I det ideelle tilfælde skal det elektriske netværk have en vekslingsspænding, der ændres i henhold til en sinusformet lov med en frekvens på 50 Hz (50 gange pr. Sekund), hvis vi taler om indenlandske netværk. I praksis er situationen anderledes - spændingen er langt fra sinusformen, den er forvrænget, ikke kun langs fronterne, men langs hele længden er den fyldt med forskellige bursts og støj. Dette fænomen kaldes harmoniske i elektriske netværk. I denne artikel vil vi se nærmere på, hvad det er, og hvorfor harmonika er farlige for udstyr, der er tilsluttet netværket.

Indhold:

Harmonisk detektion
Kilder til interferens
Konsekvenser af harmonisk interferens

Harmonisk detektion

Grafen af signalet, der varierer i henhold til sinusformet lov, har formen:

Men dette adskiller sig markant fra den reelle spændingsform i det elektriske netværk:

Disse jag og bursts er også forårsaget af harmonier. Vi vil prøve at tale om dette fænomen i enkle ord. Grafen ovenfor kan repræsenteres som summen af signaler med forskellige frekvenser og størrelser. Hvis alt dette er lagt sammen, vil resultatet være netop et sådant signal. Et eksempel og resultat af tilføjelse af signaler er vist i nedenstående graf:

Harmonik adskiller sig med tal, hvor den første harmoniske er komponenten med den største værdi. En sådan beskrivelse er imidlertid for kort. Lad os derfor give en formel til bestemmelse af den harmoniske værdi. Dette er muligt med harmonisk analyse og Fourier-udvidelse:

Fra denne formel kan man også skelne frekvenser og faser af de harmoniske komponenter i det elektriske netværk og ethvert andet sinusformet signal.

Kilder til interferens

Et antal udstyr kan tilskrives forstyrrelseskilder, fra husholdningsapparater til kraftfulde industrielle elektriske maskiner. For at begynde med, lad os kort overveje årsagerne til deres forekomst.

Harmonik i et elektrisk vekselstrømsnet opstår på grund af egenskaberne ved elektrisk udstyr, for eksempel på grund af ikke-lineariteten af deres egenskaber eller arten af det aktuelle forbrug.

For eksempel i tre-fase netværk i magnetiske kredsløb for transformatorer er længderne af magnetstierne i mellem- og ekstreme faser næsten 2 gange forskellige, og derfor er deres magnetiseringstrømme forskellige op til halvanden gang. Herfra opstår harmoniske i trefasede netværk.

En anden kilde interferens inden for elektroteknik er dette elektromotorer, både trefasede synkrone og asynkrone, og enfasede, inklusive universelle kollektormotorer. Den sidstnævnte type motor bruges i de fleste husholdningsapparater, for eksempel:

vaskemaskiner;
fødevareprocessorer;
såmaskiner, slibemaskiner, roterende hamre osv.

Som et resultat af betjeningen af switching-strømforsyninger forekommer høyfrekvente harmoniske (interferens) i det elektriske netværk. For at forstå, hvordan de er dannet, skal du have oplysninger om deres interne struktur. Dette skyldes det faktum, at UPS's primære strøm er forskellig fra kontinuerlig, og den flyder kun, når strøm halvlederledningen er åben.Sidstnævnte åbner og lukker med en frekvens over 20 kHz.

Jeg undre: Driftsfrekvensen for nogle moderne switching-strømforsyninger når 150 kHz.

For at reducere disse harmonikker bruges elektromagnetiske interferensfiltre, som fx chok og kondensatorer i almindelig tilstand. For at forbedre grafen over strømforbrug i forhold til den leverede enfasespænding bruges aktive effektfaktorkorrigerere (russisk KKM, engelsk PFC).

Sådanne strømforsyninger er installeret i:

LED-lamper;
Elektroniske forkoblinger til lysstofrør;
computer strømforsyninger;
moderne opladere til mobiltelefoner;
Fjernsyn og andet udstyr.

Disse strømforsyninger inkluderer også frekvensomformere.

For at måle harmoniske i netværket kan du bruge multifunktionelle måleinstrumenter fra EKF. Foruden harmoniske kan disse instrumenter måle netværksparametre som strøm, frekvens, spænding, aktiv, reaktiv og tilsyneladende effekt samt effekt- og frekvensfaktorer. Derudover gør multifunktionelle målere det muligt at kontrollere, analysere og optimere driften af kraftudstyr, systemer og industrikredsløb. De er ret lette at installere og kan konfigureres til enhver aktuel transformer.

Konsekvenser af harmonisk interferens

Tilstedeværelsen af harmoniske i et elektrisk vekselstrømsnetværk medfører visse problemer. Blandt dem - øget opvarmning af elektriske motorer og strømkabler. Effekten af harmoniske er motorens vibrationer. Yderligere konsekvenser kan være forskellige - fra fremskyndet slid på lejerne i motorens rotor, der ender med et nedbrud på viklingens krop fra øget varme.

Inden for elektricitet findes falske alarmer til koblings- og beskyttelsesudstyr - afbrydere, kontaktorer og magnetiske starter. I lydudstyr og kommunikationsteknologi forekommer interferens på grund af harmonier. De kæmper med dem på samme måde - ved at installere elektromagnetiske interferensfiltre.

Videoen nedenfor beskriver, hvad harmonikker og interharmonik er i hovednettet:

Afslutningsvis vil jeg bemærke, at harmoniske i elektriske net i princippet ikke er til gavn. De forårsager kun funktionsfejl, falske alarmer ved skifteudstyr og andre manifestationer af ustabilitet i arbejdet. Dette kan ikke kun forårsage ulemper ved drift, men også økonomiske problemer, tab og nødsituationer, der kan være livstruende.

Relaterede materialer: