Harmoniskas parādības elektriskajās sistēmās: cēloņi, sekas un riski

Harmonikasir kritiska, bet bieži aizmirsta parādība elektriskajās sistēmās. Tie attēlo sprieguma vai strāvas ideālās sinusoidālās viļņu formas kropļojumus, kas rodas frekvencēs, kas ir fundamentālās frekvences skaitļi (piemēram, 50 Hz vai 60 Hz). Kaut arī harmonikas ir raksturīgas mūsdienu enerģijas sistēmām, to nekontrolētā klātbūtne var izraisīt smagas darbības un finansiālas sekas. Šajā rakstā tiks izpētīti to cēloņi, sekas un riski.

Kas izraisa harmoniku?

HarmonikasGalvenokārt rodas nelineāras slodzes - pamatnes, kur strāva neatbilst sinusoidālā sprieguma viļņu formai. Parastie piemēri ir:

Mainīgas frekvences piedziņas (VFD) rūpnieciskos motoros, slēdžu režīma barošanas avotos (piemēram, datori, serveri, LED apgaismojums), atjaunojamās enerģijas invertori (saules enerģijas/vēja sistēmas), nepārtrauktas strāvas padeves (UPS) un elektrisko transportlīdzekļu uzlādes stacijas. Šīs slodzes izjauc vienmērīgu strāvas plūsmu, radot izkropļotas viļņu formas. Piemēram, VFD var izraisīt strāvu īsos impulsos, nevis nepārtrauktā sinusā viļņā, kā rezultātā rodas tādas harmonikas kā 3. (150 Hz), 5. (250 Hz) vai 7. (350 Hz) harmonika.

Kāda ir harmoniku ietekme?  

Harmonikas pasliktina enerģijas kvalitāti un uzliek ievērojamas slēptās izmaksas enerģijas infrastruktūrai:  

Harmonika izraisa enerģijas zaudēšanu un palielinātas izmaksas. Piemēram, piektās kārtas harmoniskās strāvas var izraisīt līdz 15% papildu enerģijas atkritumu izplatīšanas sistēmās (ASV Enerģētikas pētījumu departaments). Šī neefektivitāte var izraisīt lielākus rēķinus par elektrību.  

Tas var izraisīt aprīkojuma bojājumus un samazinātu kalpošanas laiku, jo harmoniskās strāvas rada virpuļus un histerēzes zaudējumus, izraisot pārkaršanu. Transformatori, kas darbojas augstas harmoniskās vides vidē, var neizdoties 30–50% ātrāk nekā to novērtētais dzīves ilgums. Turklāt harmonikas var izraisīt rezonansi, izraisot kondensatora pārslodzi un iespējamus sprādzienus vai ugunsgrēkus. Turklāt trīsfāžu sistēmās trešās kārtas harmonikas (3., 9. utt.) Uzkrājas uz neitrālās līnijas, potenciāli izraisot tā pārkaršanu.  

Harmonikas var izraisīt arī darbības traucējumus, jo īpaši sensitīvās iekārtās, piemēram, medicīnas ierīcēs, laboratorijas instrumentos vai datu centra serveros, kas paļaujas uz tīru jaudu. Sprieguma kropļojumi, ko izraisa harmonikas, var izraisīt aprīkojuma kļūmi, datu korupciju vai neplānotu dīkstāvi.

Kritiski ir arī atbilstības un drošības riski, kas saistīti ar harmonikām. Pārsniedzot harmoniskos ierobežojumus, kas norādīti tādos standartos kā IEEE 519-2022, var rasties naudas sods. Turklāt aprīkojuma pārkaršana var radīt ugunsbīstamības un drošības riskus.

Kā profesionāls ražotājs un piegādātājs mēs piedāvājam augstas kvalitātes produktus. Ja jūs interesē mūsu produkti vai jums ir kādi jautājumi, lūdzu, nekautrējietiesSazinieties ar mums.