Što su harmonike u električnim mrežama

Harmonska detekcija

Graf signala, koji varira u skladu sa sinusoidnim zakonom, ima oblik:

Ali to se značajno razlikuje od stvarnog oblika napona u električnoj mreži:

Ove kvrge i provale uzrokovane su i harmonikom. Pokušat ćemo razgovarati o ovom fenomenu jednostavnim riječima. Gornji graf može se prikazati kao zbroj signala različitih frekvencija i veličina. Ako se sve to zbroji, rezultat će biti upravo takav signal. Primjer i rezultat dodavanja signala prikazan je na donjem grafikonu:

Harmonika se razlikuje brojevima, gdje je prva harmonika komponenta s najvećom vrijednošću. Međutim, takav je opis previše kratak. Stoga ćemo dati formulu za određivanje harmoničke vrijednosti. To je moguće pomoću harmonične analize i Fourierove ekspanzije:

Iz ove formule može se razlikovati i frekvencije i faze harmoničnih komponenata električne mreže i bilo koji drugi sinusoidni signal.

Izvori smetnji

Brojni uređaji mogu se pripisati izvorima smetnji, od kućanskih aparata do moćnih industrijskih električnih strojeva. Za početak, razmotrimo ukratko uzroke njihove pojave.

Harmonika u električnoj izmjeničnoj mreži nastaje zbog karakteristika električne opreme, na primjer, zbog nelinearnosti njihovih karakteristika ili prirode trenutne potrošnje.

Na primjer, u trofaznim mrežama u magnetskim krugovima transformatora, duljine magnetskih staza srednje i krajnje faze razlikuju se gotovo 2 puta, i zbog toga se njihove struje magnetiziranja razlikuju do jednog i pol puta. Odatle proizlaze harmonike u trofaznim mrežama.

Drugi izvor interferencija u elektrotehnici, to su elektromotorni, trofazni, sinhroni i asinkroni, i jednofazni, uključujući univerzalne kolektore. Potonji tip motora koristi se u većini kućanskih aparata, na primjer:

• perilice rublja;
• prerađivači hrane;
• bušilice, brusilice, rotacijski čekići itd.

Kao rezultat rada sklopnih napajanja, u električnoj se mreži javljaju visokofrekventne harmonike (buka). Da biste razumjeli kako se formiraju, morate imati podatke o njihovoj unutarnjoj strukturi. To je zbog činjenice da se primarna struja UPS-a razlikuje od kontinuirane, teče samo kad je prekidač za napajanje naponom otvoren.A potonji se otvara i zatvara s frekvencijom iznad 20 kHz.

Pitam se: Radna frekvencija nekih modernih sklopnih napajanja doseže 150 kHz.

Da bi se smanjile ove harmonike, koriste se filteri s elektromagnetskim smetnjama, kao što su prigušnice i kondenzatori u običnom načinu rada. Da bi se poboljšao grafikon potrošnje struje u odnosu na opskrbni jednofazni napon, koriste se korektori faktora snage (ruski KKM, engleski PFC).

Takvi izvori napajanja ugrađeni su u:

• LED svjetiljke;
• Elektronske predstikalne naprave za fluorescentne svjetiljke;
• računalna napajanja;
• moderni punjači za mobilne telefone;
• TV i druga oprema.

Također, ovi izvori napajanja uključuju pretvarače frekvencije.

Posljedice harmonijskih smetnji

Prisutnost harmonika u električnoj izmjeničnoj mreži uzrokuje određene probleme. Među njima - pojačano zagrijavanje elektromotora i strujnih žica. Učinci harmonika su vibracije motora. Daljnje posljedice mogu biti različite - od ubrzanog trošenja ležajeva rotora motora, završavajući slomom na tijelu namotaja od povećane topline.

U elektricama se nalaze lažni alarmi sklopnih i zaštitnih uređaja - prekidači, sklopnici i magnetski pokretači. U zvučnoj opremi i komunikacijskoj tehnologiji dolazi do smetnji zbog harmonika. Oni se s njima bore na isti način - instaliranjem filtera s elektromagnetskim smetnjama.

Donji video opisuje harmonike i interharmonike u mrežnoj mreži:

Zaključno želim napomenuti da harmonike u električnim mrežama u principu nemaju nikakve koristi. Oni samo uzrokuju kvarove, lažne alarme sklopne opreme i druge manifestacije nestabilnosti u radu. To može uzrokovati ne samo neugodnosti u radu, već i ekonomske probleme, gubitke i izvanredne situacije koje mogu biti opasne po život.

Srodni materijali:

• Zašto se isključuje sklopka
• Mrežni naponi padaju
• Razlozi izgaranja LED žarulje