Ce sunt armonicele în rețelele electrice

În cazul ideal, rețeaua electrică ar trebui să aibă o tensiune alternativă, care se schimbă conform unei legi sinusoidale cu o frecvență de 50 Hz (50 de ori pe secundă), dacă vorbim despre rețele interne. În practică, situația este diferită - tensiunea este departe de o formă sinusoidală, este distorsionată, nu numai de-a lungul fronturilor, ci de-a lungul întregii lungimi este umplută cu diverse rafale și zgomot. Acest fenomen se numește armonice în rețelele electrice. În acest articol vom arunca o privire mai atentă despre ce este vorba și de ce armoniile sunt periculoase pentru echipamentele conectate la rețea.

Conţinut:

Detecție armonică
Surse de interferență
Consecințele interferenței armonice

Detecție armonică

Graficul semnalului, care variază în funcție de legea sinusoidală, are forma:

Dar acest lucru este semnificativ diferit de forma reală a tensiunii în rețeaua electrică:

Aceste zgomote și explozii sunt cauzate și de armonice. Vom încerca să vorbim despre acest fenomen în cuvinte simple. Graficul de mai sus poate fi reprezentat ca suma semnalelor de frecvențe și mărimi diferite. Dacă se adaugă toate acestea, atunci rezultatul va fi doar un astfel de semnal. Un exemplu și rezultatul adăugării de semnale este prezentat în graficul de mai jos:

Armonicele se disting prin numere, unde primul armonic este componenta cu cea mai mare valoare. Totuși, o astfel de descriere este prea succintă. Prin urmare, să oferim o formulă pentru determinarea valorii armonice. Acest lucru este posibil cu analiza armonică și expansiunea Fourier:

Din această formulă, se pot distinge, de asemenea, frecvențele și fazele componentelor armonice ale rețelei electrice și orice alt semnal sinusoidal.

Surse de interferență

O serie de echipamente pot fi atribuite surselor de interferență, de la electrocasnice la mașini electrice industriale puternice. Pentru început, să analizăm pe scurt cauzele apariției lor.

Armonicele dintr-o rețea electrică de curent electric se datorează caracteristicilor echipamentelor electrice, de exemplu, datorită neliniarității caracteristicilor acestora sau a naturii consumului curent.

De exemplu, în rețelele trifazate din circuitele magnetice ale transformatoarelor, lungimile traseelor magnetice ale fazelor mijlocii și extreme diferă aproape de 2 ori și, prin urmare, curenții lor de magnetizare diferă de până la 1 și jumătate. De aici apar armonicile în rețelele trifazate.

O altă sursă amestec în domeniul ingineriei electrice, acestea sunt motoare electrice, atât sincrone, cât și asincrone, trifazate și monofazate, inclusiv motoare cu colector universal. Acest din urmă tip de motor este utilizat în majoritatea aparatelor de uz casnic, de exemplu:

mașini de spălat;
Procesoare alimentare;
burghie, polizoare, ciocane rotative etc.

Ca urmare a funcționării surselor de alimentare comutatoare, în rețeaua electrică apar armonice (interferențe) de înaltă frecvență. Pentru a înțelege modul în care sunt formate, trebuie să aveți informații despre structura lor internă. Acest lucru se datorează faptului că curentul primar al UPS-ului este diferit de cel continuu, acesta curge doar atunci când întrerupătorul de semiconductor este deschis.Iar acesta din urmă se deschide și se închide cu o frecvență de peste 20 kHz.

Interesant: Frecvența de funcționare a unor surse de alimentare moderne de comutare ajunge la 150 kHz.

Pentru a reduce aceste armonice, se folosesc filtre de interferență electromagnetică, cum ar fi șocurile și condensatoarele în mod obișnuit. Pentru a îmbunătăți graficul consumului curent în raport cu tensiunea monofazată care se alimentează, se utilizează corectoare de factor de putere activă (rusă KKM, engleză PFC).

Astfel de surse de alimentare sunt instalate în:

Lămpi cu LED;
Balasturi electronice pentru lămpi fluorescente;
surse de alimentare cu computer;
Încărcătoare moderne pentru telefoane mobile;
Televizoare și alte echipamente.

De asemenea, aceste surse de alimentare includ convertoare de frecvență.

Pentru a măsura armonicile în rețea, puteți utiliza instrumente de măsurare multifuncționale de la EKF. Pe lângă armonice, aceste instrumente pot măsura parametrii rețelei, cum ar fi curentul, frecvența, tensiunea, puterea activă, reactivă și aparentă, precum și factorii de putere și frecvență. În plus, contoarele multifuncționale permit controlul, analiza și optimizarea funcționării echipamentelor electrice, sistemelor și circuitelor industriale. Sunt destul de ușor de instalat și pot fi configurate pentru orice transformator curent.

Consecințele interferenței armonice

Prezența armonicilor într-o rețea de curent electric provine anumite probleme. Printre ele - încălzirea crescută a motoarelor electrice și a cablurilor de putere. Efectele armonicilor sunt vibrațiile motorului. Consecințe suplimentare pot fi diferite - de uzura accelerată a rulmenților rotorului motorului, care se termină cu o defecțiune pe corpul înfășurărilor din cauza căldurii crescute.

În electricitate, se găsesc alarme false ale echipamentelor de comutare și protecție - întrerupătoare de circuit, contactoare și demaratoare magnetice. În echipamentele de sunet și tehnologia de comunicare, interferențele apar din cauza armonicilor. Se luptă cu ei în același mod - prin instalarea filtrelor de interferență electromagnetică.

Videoclipul de mai jos descrie ce sunt armonicele și interarmonice în rețea:

În concluzie, aș dori să notez că armonicile din rețelele electrice, în principiu, nu au niciun beneficiu. Ele provoacă doar defecțiuni, alarme false ale echipamentelor de comutare și alte manifestări de instabilitate în muncă. Acest lucru poate provoca nu numai inconveniente în funcționare, ci și probleme economice, pierderi și situații de urgență care pot pune viața în pericol.

Materiale conexe: