Које су хармонике у електричним мрежама

Хармонска детекција

Граф сигнала, који варира у складу са синусоидним законом, има облик:

Али то се значајно разликује од стварног облика напона у електричној мрежи:

Ови чупци и рафали су такође изазвани хармоником. Покушаћемо да причамо о овој појави једноставним речима. Графикон изнад може се представити као збир сигнала различитих фреквенција и величина. Ако се све то зброји, резултат ће бити управо такав сигнал. Пример и резултат додавања сигнала је приказан на графикону испод:

Хармонике се разликују бројевима, где је прва хармоника компонента са највећом вредношћу. Међутим, такав је опис превише кратак. Стога ћемо дати формулу за одређивање хармоничне вредности. То је могуће хармоничном анализом и Фоуриеровом експанзијом:

Из ове формуле такође се могу разликовати фреквенције и фазе хармоничних компонената електричне мреже и било који други синусоидни сигнал.

Извори сметњи

Бројни уређаји могу се приписати изворима сметњи, од кућанских апарата до моћних индустријских електричних машина. За почетак, размотримо укратко узроке њихове појаве.

Хармонике у електричној АЦ мрежи настају због карактеристика електричне опреме, на пример, због нелинеарности њихових карактеристика или природе тренутне потрошње.

На пример, у трофазним мрежама у магнетним круговима трансформатора, дужине магнетних стаза средње и крајње фазе се разликују скоро 2 пута, и због тога се њихове струје магнетизације разликују до једног и по пута. Одатле настају хармонике у трофазним мрежама.

Други извор сметње у електротехници, то су електромоторни, трофазни синхрони и асинхрони и једнофазни, укључујући универзалне колекторе. Последњи тип мотора се користи у већини кућанских апарата, на пример:

• машине за прање веша;
• Прерађивачи хране;
• бушилице, брусилице, ротациони чекићи итд.

Као резултат рада прекидачких напајања, у електричној мрежи се јављају високофреквентне хармонике (сметње). Да бисте схватили како се формирају, морате да имате информације о њиховој унутрашњој структури. То је због чињенице да је примарна струја УПС-а различита од континуираног, она тече само кад је прекидач за напајање полуводичем отворен.Потоњи се отвара и затвара са фреквенцијом изнад 20 кХз.

Занимљиво: Радна фреквенција неких модерних склопних напајања досеже 150 кХз.

Да би се смањиле ове хармонике, користе се електромагнетни интерференцијски филтери, попут пригушница и кондензатора у уобичајеном режиму. Да би се побољшао графикон потрошње струје у односу на напајање једнофазног напона, користе се коректори фактора снаге (руски ККМ, енглески ПФЦ).

Таква напајања су инсталирана у:

• ЛЕД лампе;
• Електронске пригушнице за флуоресцентне сијалице;
• рачунарска напајања;
• савремени пуњачи за мобилне телефоне;
• ТВ и друга опрема.

Такође, ови извори напајања укључују претвараче фреквенције.

Последице хармоничних сметњи

Присутност хармоника у електричној АЦ мрежи узрокује одређене проблеме. Међу њима - повећано загревање електромотора и струјних жица. Ефекти хармоника су вибрације мотора. Даљње последице могу бити различите - од убрзаног трошења лежајева ротора мотора, завршавајући прекидом на телесу намотаја од повећане топлоте.

У струји се налазе лажни аларми склопке и заштитне опреме - прекидачи, склопници и магнетни стартери. У звучној опреми и комуникацијској технологији долази до сметњи због хармоника. Они се с њима боре на исти начин - постављањем филтера за електромагнетне интерференције.

Нижи видео описује хармонике и интерхармонике у мрежи:

Закључно желим напоменути да хармонике у електричним мрежама у принципу немају никакве користи. Они изазивају само кварове, лажне аларме преклопне опреме и друге манифестације нестабилности у раду. То може проузроковати не само непријатности у раду, већ и економске проблеме, губитке и ванредне ситуације које могу бити опасне по живот.

Сродни материјали:

• Зашто се искључује прекидач
• Каблови напона опадају
• Разлози за изгарање ЛЕД лампе