Mitkä ovat harmoniset osat sähköverkoissa

Ihannetapauksessa sähköverkolla tulisi olla vaihtojännite, joka muuttuu sinimuotoisen lain mukaan taajuudella 50 Hz (50 kertaa sekunnissa), jos puhumme kotimaan verkoista. Käytännössä tilanne on erilainen - jännite on kaukana sinimuotoisesta muodosta, se on vääristynyt, ei vain rintamerkkejä pitkin, vaan koko pituuden ajan se on täynnä erilaisia purskeita ja melua. Tätä ilmiötä kutsutaan harmonisiksi sähköverkoissa. Tässä artikkelissa tarkastellaan lähemmin mitä se on ja miksi harmoniset ovat vaarallisia verkkoon kytketyille laitteille.

sisältö:

Harmoninen havaitseminen
Häiriöiden lähteet
Harmonisen häiriön seuraukset

Harmoninen havaitseminen

Signaalin kuvaaja, joka vaihtelee sinimuotoisen lain mukaan, on muodossa:

Mutta tämä eroaa huomattavasti jännitteen todellisesta muodosta sähköverkossa:

Nämä räjähdys ja murtumat johtuvat myös harmonisista. Yritämme puhua tästä ilmiöstä yksinkertaisin sanoin. Yllä oleva kaavio voidaan esittää eri taajuuksien ja suuruusasteiden signaalien summana. Jos kaikki tämä summataan yhteen, niin tulos on juuri sellainen signaali. Esimerkki ja tulos signaalien lisäämisestä esitetään alla olevassa kaaviossa:

Harmonikot erotetaan numeroilla, joissa ensimmäinen harmoninen on komponentti, jolla on suurin arvo. Tällainen kuvaus on kuitenkin liian lyhyt. Siksi annetaan kaava harmonisen arvon määrittämiseksi. Tämä on mahdollista harmonisella analyysillä ja Fourier-laajennuksella:

Tästä kaavasta voidaan erottaa myös sähköverkon harmonisten komponenttien ja minkä tahansa muun sinimuotoisen signaalin taajuudet ja vaiheet.

Häiriöiden lähteet

Häiriölähteisiin voidaan liittää useita laitteita, kodinkoneista voimakkaisiin teollisiin sähkökoneisiin. Aluksi tarkastellaan lyhyesti niiden esiintymisen syitä.

Sähköisen vaihtovirtaverkon harmoniset harmoniset tekijät johtuvat sähkölaitteiden ominaisuuksista, esimerkiksi niiden ominaisuuksien epälineaarisuudesta tai virrankulutuksen luonteesta.

Esimerkiksi muuntajan magneettipiireissä olevissa kolmivaiheisissa verkoissa keskivaiheen ja äärivaiheen magneettisten reittien pituudet eroavat melkein kaksi kertaa, ja siksi niiden magnetointivirrat eroavat jopa puolitoista kertaa. Tästä eteenpäin syntyy harmonisia kolmivaiheisissa verkoissa.

Toinen lähde häiriö sähkötekniikassa nämä ovat sähkömoottoreita, sekä kolmivaiheisia synkronisia että asynkronisia, ja yksivaiheisia, mukaan lukien yleiskollektorimoottorit. Jälkimmäistä moottorityyppiä käytetään useimmissa kodinkoneissa, esimerkiksi:

pesukoneet;
ruoanvalmistajat;
porat, hiomakoneet, pyörivät vasarat jne.

Kytkevien teholähteiden toiminnan seurauksena sähköverkossa esiintyy korkeataajuisia harmonisia (kohinaa). Jotta ymmärrät kuinka ne muodostuvat, sinulla on oltava tietoa niiden sisäisestä rakenteesta. Tämä johtuu siitä, että UPS: n ensiövirta eroaa jatkuvasta, se virtaa vain, kun tehopuolijohdekytkin on auki.Ja jälkimmäinen avautuu ja sulkeutuu yli 20 kHz: n taajuudella.

Ihmettelen: Joidenkin nykyaikaisten kytkentävirtalähteiden toimintataajuus saavuttaa 150 kHz.

Näiden yliaaltojen vähentämiseksi käytetään sähkömagneettisia häiriönsuodattimia, kuten tavallisen tilan kuristimia ja kondensaattoreita. Virrankulutuskaavion parantamiseksi suhteessa syöttävään yksivaiheiseen jännitteeseen käytetään aktiivitehokertoimen korjaajia (venäjän KKM, englanti PFC).

Tällaiset virtalähteet asennetaan:

LED-valaisimet;
Loistelamppujen elektroniset liitäntälaitteet;
tietokoneen virtalähteet;
nykyaikaiset matkapuhelinten laturit;
Televisiot ja muut laitteet.

Nämä virtalähteet sisältävät myös taajuusmuuttajat.

Mittaaksesi verkon harmonisia, voit käyttää EKF: n monitoimilaitteita. Harmonisten lisäksi nämä instrumentit voivat mitata verkkoparametreja, kuten virta, taajuus, jännite, aktiivinen, reaktiivinen ja näennäisteho sekä teho- ja taajuuskertoimet. Lisäksi monitoimimittarit mahdollistavat voimalaitteiden, järjestelmien ja teollisuuspiirien toiminnan hallinnan, analysoinnin ja optimoinnin. Ne ovat melko helppo asentaa, ja ne voidaan konfiguroida mihin tahansa virtamuuntajaan.

Harmonisen häiriön seuraukset

Yliaaltojen läsnäolo sähköisessä vaihtovirtaverkossa aiheuttaa tiettyjä ongelmia. Niistä - lisääntynyt sähkömoottorien ja virtajohtojen lämmitys. Yliaaltojen vaikutukset ovat moottorin värähtely. Lisävaikutukset voivat olla erilaisia - moottorin roottorin laakereiden nopeutetusta kulumisesta päättyen käämien rungon rikkoutumiseen lisääntyneestä kuumuudesta.

Sähköalalla havaitaan kytkentä- ja suojalaitteiden väärät hälytykset - katkaisijat, kontaktorit ja magneettiset käynnistimet. Äänentoistolaitteissa ja viestintätekniikassa häiriöitä esiintyy harmonisten ominaisuuksien takia. He taistelevat heidän kanssaan samalla tavalla - asentamalla sähkömagneettisia häiriösuodattimia.

Seuraava video kuvaa, mitkä harmoniset ja harmoniset ovat verkossa:

Yhteenvetona haluaisin huomauttaa, että sähköverkkojen harmonisista harmoniasta ei periaatteessa ole hyötyä. Ne aiheuttavat vain toimintahäiriöitä, väärät kytkentälaitteiden hälytykset ja muut ilmenemismuodot työn epävakaudesta. Tämä voi aiheuttaa toiminnan aiheuttamien haitojen lisäksi myös taloudellisia ongelmia, menetyksiä ja hätätilanteita, jotka voivat olla hengenvaarallisia.

Aiheeseen liittyvät materiaalit: