Hva er harmonikk i elektriske nettverk

I det ideelle tilfellet bør det elektriske nettverket ha en vekslende spenning, som endres i henhold til en sinusformet lov med en frekvens på 50 Hz (50 ganger per sekund), hvis vi snakker om hjemlige nettverk. I praksis er situasjonen en annen - spenningen er langt fra sinusformen, den er forvrengt, ikke bare langs frontene, men langs hele lengden er den fylt med forskjellige utbrudd og støy. Dette fenomenet kalles harmoniske i elektriske nettverk. I denne artikkelen vil vi se nærmere på hva det er og hvorfor harmoniske er farlige for utstyr koblet til nettverket.

Innhold:

Harmonisk påvisning
Innblandingskilder
Konsekvenser av harmonisk interferens

Harmonisk påvisning

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

Men dette er betydelig forskjellig fra den reelle spenningsformen i det elektriske nettverket:

Disse jag og bursts er også forårsaket av harmoniske. Vi vil prøve å snakke om dette fenomenet i enkle ord. Grafen over kan representeres som summen av signaler med forskjellige frekvenser og størrelser. Hvis alt dette er lagt sammen, vil resultatet være nettopp et slikt signal. Et eksempel og resultat av tillegg av signaler er vist i grafen nedenfor:

Harmonikk kjennetegnes ved tall, der den første harmonikken er komponenten med størst verdi. En slik beskrivelse er imidlertid for kort. La oss derfor gi en formel for å bestemme den harmoniske verdien. Dette er mulig med harmonisk analyse og Fourier utvidelse:

Fra denne formelen kan man også skille frekvensene og fasene til de harmoniske komponentene i det elektriske nettverket og ethvert annet sinusformet signal.

Innblandingskilder

En rekke utstyr kan tilskrives forstyrrelseskilder, fra husholdningsapparater til kraftige industrielle elektriske maskiner. For å begynne, la oss kort vurdere årsakene til at de oppstår.

Harmonikk i et elektrisk AC-nett oppstår på grunn av egenskapene til elektrisk utstyr, for eksempel på grunn av ikke-lineariteten til deres egenskaper, eller arten av strømforbruket.

For eksempel, i trefase-nettverk i magnetiske kretser for transformatorer, varierer lengdene på magnetiske baner i midtre og ekstreme faser nesten to ganger, og derfor varierer magnetiseringsstrømmene deres opp til halvannen gang. Herfra oppstår harmoniske i trefase-nettverk.

En annen kilde innblanding innen elektroteknikk er dette elektriske motorer, både trefaset synkron og asynkron, og enfase, inkludert universelle kollektormotorer. Sistnevnte type motor brukes i de fleste husholdningsapparater, for eksempel:

vaskemaskiner;
Matprosessorer;
bor, kverner, rotasjonshammer, etc.

Som et resultat av driften av å bytte strømforsyninger, oppstår høyfrekvente harmonikker (interferens) i det elektriske nettverket. For å forstå hvordan de er dannet, må du ha informasjon om deres interne struktur. Dette skyldes det faktum at primærstrømmen til UPS er forskjellig fra kontinuerlig, den flyter bare når den halvledende bryteren er åpen.Og sistnevnte åpnes og lukkes med en frekvens over 20 kHz.

Interessant: Driftsfrekvensen til noen moderne strømforsyninger når 150 kHz.

For å redusere disse harmonikkene brukes elektromagnetiske interferensefiltre, for eksempel choker og kondensatorer i vanlig modus. For å forbedre grafen over strømforbruk i forhold til den tilførende enfasespenningen, brukes aktive effektfaktorkorrigerere (russisk KKM, engelsk PFC).

Slike strømforsyninger er installert i:

LED-lamper;
Elektroniske forkoblinger for lysrør;
datamaskin strømforsyninger;
moderne ladere for mobiltelefoner;
TV-er og annet utstyr.

Disse strømforsyningene inkluderer også frekvensomformere.

For å måle harmoniske i nettverket kan du bruke multifunksjonelle måleinstrumenter fra EKF. I tillegg til harmoniske kan disse instrumentene måle nettverksparametere som strøm, frekvens, spenning, aktiv, reaktiv og tilsynelatende effekt, så vel som effekt- og frekvensfaktorer. I tillegg gjør multifunksjonsmåler det mulig å kontrollere, analysere og optimalisere driften av kraftutstyr, systemer og industrikretser. De er ganske enkle å installere og kan konfigureres for enhver strømtransformator.

Konsekvenser av harmonisk interferens

Tilstedeværelsen av harmoniske i et elektrisk AC-nettverk forårsaker visse problemer. Blant dem - økt oppvarming av elektriske motorer og strømledninger. Effektene av harmoniske er motorens vibrasjoner. Ytterligere konsekvenser kan være forskjellige - fra akselerert slitasje av lagrene til rotoren til motoren, som ender med et sammenbrudd på viklingenes kropp fra økt varme.

I elektronikk finnes falske alarmer for koblings- og verneutstyr - effektbrytere, kontaktorer og magnetiske startere. I lydutstyr og kommunikasjonsteknologi forekommer interferens på grunn av harmonikk. De kjemper med dem på samme måte - ved å installere elektromagnetiske interferensfiltre.

Videoen nedenfor beskriver hva harmonikk og interharmonikk er i hovednettet:

Avslutningsvis vil jeg merke at harmonikk i elektriske nettverk i prinsippet ikke er til nytte. De forårsaker bare funksjonsfeil, falske alarmer om koblingsutstyr og andre manifestasjoner av ustabilitet i arbeid. Dette kan forårsake ikke bare ulemper i drift, men også økonomiske problemer, tap og nødssituasjoner som kan være livstruende.

Relaterte materialer: