Harmonics Causes & Effects

yliaallot määritellään sen signaalin sisällöksi, jonka taajuus on perustaajuuksien järjestelmätaajuuden kiinteä kerrannainen. Minkä tahansa epälineaarisen kuormituksen synnyttämä yliaaltovirta virtaa kuormasta sähköjärjestelmään. Nämä harmoniset virrat heikentävät sähköjärjestelmän suorituskykyä ja luotettavuutta ja voivat myös aiheuttaa turvallisuusongelmia. Harmoniset yliaallot on sijoitettava selvästi, lähteet on tunnistettava ja niiden estämiseksi on toteutettava korjaavia toimenpiteitä.

sähkökuorma luokitellaan kahteen luokkaan

1. lineaarinen kuormitus: tällainen kuormitus vetää jännitteen ja virran pääosin siniaaltomuotoon, mutta vaihtelevaan vaihesiirtoon (tehokerroin). Esimerkki: vastukset, induktorit, kondensaattorit ja niiden yhdistelmät luokitellaan lineaariseksi kuormitukseksi. Lineaarisilla kuormituksilla on sileä, suora ja ennustettava vaste.
2. epälineaarinen kuormitus: teholähteet epälineaarisessa kuormitusvirrassa äkillisissä pulsseissa eikä sileässä sinimuotoisessa aallossa. Se osoittaa vääristynyttä tai äkillisesti muuttuvaa vastetta. Esimerkki-nykyaikaiset elektroniset / sähkölaitteet, jotka koostuvat oikaisusta, latauksesta / purkamisesta ja vaiheohjauspiireistä.

yliaallot: sinimuotoisessa aallossa esiintyvä särö määritellään yleensä erilaisten yliaaltokomponenttien avulla. Yliaalloilla tarkoitetaan sellaisen signaalin sisältöä, jonka taajuus on perustavanlaatuisen systeemitaajuuden integraalikerroin. Tyypillisiä 50 Hz: n järjestelmän (perustaajuus) yliaaltoja ovat 5: S (250 Hz), 7: S (350 Hz), 9: S (450 Hz).

jaksollisen aallon yliaallot voidaan esittää Fourier ‘ n sarjalla:
f(wt) = ao + a1coswt + A2 cos2wt + B1sinwt + B2 sin2wt + —
f(wt) = annettu ei-sinimuotoinen jaksollinen aaltomuoto, jonka kulmanopeus w = 2 Σ F
A0 = Konst.
A1, A2, A3 – – – – kosinitermien kerroin, nth on harmonisen kertaluvun mukainen.
B1, B2, B3, – – – Bn kerroin sinin ehdoilla, nth on harmonisen kertaluvun.

yliaaltojen vaikutukset: epälineaarisen kuormituksen synnyttämä Yliaaltovirta virtaa kuormasta sähköjärjestelmään. Nämä harmoniset virrat heikentävät sähköjärjestelmän suorituskykyä ja luotettavuutta ja voivat myös aiheuttaa turvallisuusongelmia. Yliaallot on sijoitettava selkeästi, lähteet on yksilöitävä ja korjaavat toimenpiteet on toteutettava näiden ongelmien ehkäisemiseksi. THD (Total Harmonic Distortion) voidaan laskea kohti IEE-519 standardi:

missä hn on n: nnen kertaluvun yksittäiset harmoniat.

harmonisten Source: (1) muuntajat kuormittamattomat ja kevyet kuormat (2) tyydyttyneet reaktorit (3) Tyristerin ohjaamat moottorikäytöt (4) Kaariuunit (5) Kaarihitsaajat (6) Johtosuunit (7) Kaasunpurkausvalaistus-matalapaine/ Suurpainenatriumhöyrylamput (8) korkeapaine-Elohopeahöyrylamput (9) pienloistelamput/loisteputkivalaisimet (10) energiansäästölaitteet, esim.pehmeät käynnistimet, elektroniikan virranrajoittimet ja puhaltimen säätimet (11) Tasasuuntaajat (12) UPS (13) Staattinen VAR-kompensaattori (14) HVDC-siirtojärjestelmä (15) aurinkoenergian muuntaminen.

miksi huolehtia harmonioista: Jännitteen vääristyminen on yleensä erittäin haitallista, koska se voi lisätä tehokasta huippuarvoa ja myös RMS-virtaa joissakin verkkoon kytketyissä laitteissa. Kondensaattori, impedanssi pienenee rajusti, koska se on kääntäen verrannollinen taajuus. Normaalioloissa jännitteen vääristyminen primaarisessa sähkönjakeluverkossa on vähäistä ja se voidaan yleensä jättää huomiotta käytännön näkökulmasta. Toisaalta nykyisen aaltomuodon vääristyminen on yleistä erityisesti silloin, kun sähkölaitteet on kytketty verkkoon tai kun epälineaarisia kuormia on kytketty. Nykyinen vääristymä aiheuttaa yleensä ylikuumenemista johtuen häviöiden lisääntymisestä ja vaikuttaa kaikkiin sähkökoneisiin, muuntajiin jne. Tämä aiheuttaa laitteiden pilkantekoa. Derating määrä riippuu siitä, mitkä harmoniset ovat läsnä ja suuruus yksittäisen nykyisen ja vastus.

positiivisen sekvenssin harmoninen komponentti synnyttäisi magneettikentän, joka pyörii samaan suuntaan kuin perusosa. Negatiivinen sekvenssi harmoninen synnyttäisi pyörivän magneettikentän päinvastaiseen suuntaan. Nollasekvenssi harmoninen ei pyörittäisi magneettikenttää mihinkään suuntaan.

harmonisten tasojen rajat: järjestelmäverkosta riippuen eri maat ovat ottaneet käyttöön erilaisia rajoja harmonisen vääristymän toleranssitasojen määrittämiseksi. Yleisesti hyväksytyt raja-arvot on esitetty jäljempänä.

on tarpeen vahvistaa harmonisten generointitasojen rajat ja tehdä käyttäjille pakolliseksi. Maassamme ei kuitenkaan ole vielä tehty asiasta mitään säädöksiä. Säätö koskee vain nimellisjännitteen vaihtelua, joka on ± 10% ja ± 2% taajuudesta.

harmoninen virta

harmonisen virran teoreettinen arvo = I / h
I = virran perusarvo
h = harmonisten harmonioiden Järjestys

sähköinen aaltomuoto harmoninen vääristymä…

harmoniset vaikutukset eri komponentteihin

1. muuntajat:harmoniset muuntajat aiheuttavat raudan ja kuparin häviöiden lisääntymistä. Jännitevääristymä lisää hystereesistä ja pyörrevirroista johtuvia häviöitä ja aiheuttaa käytetyn eristemateriaalin ylikuormitusta. Muuntajan voimajohtojen yliaaltojen ensisijainen vaikutus on, jolloin syntyy lisälämpöä. Muita ongelmia ovat mahdollinen resonanssi muuntajan induktanssin ja järjestelmän kapasitanssin välillä, lämpötilasyklistä johtuva lämpöväsymys ja mahdolliset ytimen värähtelyt.
2. moottori ja generaattorit:harmoninen jännite ja virta aiheuttavat pyörivissä koneissa lisääntynyttä lämmitystä johtuen ylimääräisistä rauta-ja kuparihäviöistä harmonisilla taajuuksilla. Tämä alentaa koneen hyötysuhdetta ja vaikuttaa kehitettyyn vääntömomenttiin. Staattorissa virtaavat harmoniset virrat indusoivat roottorissa virtaavan virran. Tämä johtaa roottorin kuumenemiseen ja sykkivään tai pienempään vääntömomenttiin. Roottorin lämmitys vähentää koneen hyötysuhdetta ja käyttöikää, kun taas sykkivä tai pienentynyt vääntömomentti aiheuttaa mekaanista värähtelyä, joka aiheuttaa akselin väsymistä ja mekaanisten osien lisääntynyttä ikääntymistä.

iii. Thyrister-taajuusmuuttajat: VAIHTOVIRTATAAJUUDET, joissa on thyrister-muunnin, kun niitä käytetään hitaalla nopeudella, johtavat yleensä heikkoon tehokertoimeen.

1. virtajohto:normaali harmonisten virtojen taso aiheuttaa kuumentumista kaapeleissa. Järjestelmän resonanssitilassa mukana olevat kaapelit voivat kuitenkin altistua jännitejännitykselle ja koronalle, mikä voi johtaa eristysvikaan.
2. Mittauslaitteet: yleensä induktiotyyppisissä mittauslaitteissa virtaavat yliaallot synnyttävät lisäkytkentäreittejä, jolloin kiekon nopeus kasvaa ja kustannukset nousevat selvästi.
3. kytkinlaitteet ja rele:Yliaaltovirta lisää lämmitystä ja häviöitä kytkinlaitteissa alentamalla sen normaalia virrankapasiteettia ja lyhentämällä jännitesulakkeiden aiheuttamaa käyttöikää vaativat yliaaltojen tuottaman lämmön vuoksi.

vii. maadoitusjärjestelmä ja tietokoneen suorituskyky: 3 – vaiheisessa ja neutraalissa järjestelmässä-kun 3.yliaallot ja kerrannaiset ovat odotettavissa, neutraalijohtimen koon tulee olla sama kuin vaihejohtimen koko.
tietokoneen roikkuminen, ohjeiden kadottaminen, datan tai huonosti toimiminen voi johtua yhtä paljon heikosta teholaadusta. Eearthing atk-laitteiden olisi oltava riippumattomia ja kiinnitettävä verkkovirtaan maadoitus yhdessä pisteessä – mieluiten sisääntulokohdassa vain. Multipoint maadoitus esittelee kytkentä erilaisiin muihin laitteisiin.

viii tietoliikenneverkko: yliaaltoja sisältävien VAIHTOVIRTAJOHTOJEN ja viereisen tietoliikenneverkon välinen induktiokytkentä, joka aiheuttaa korkeita melutasoja.

1. kondensaattori: tehokertoimen korjaamiseen tarkoitettuja kondensaattoreita on aina teollisuuslaitoksissa, ja ne kärsivät pahiten harmonisista häiriöistä. Kondensaattorit eivät tuota harmonisia, mutta tarjoavat verkkosilmukan mahdollista resonanssia varten. Kapasitiivinen reaktanssi pienenee taajuuden myötä, kun taas induktiivinen reaktanssi kasvaa suoraan taajuuden myötä. Minkä tahansa induktiivisen kapasitanssin (LC) piirin resonanssitaajuudella induktiivinen reaktanssi vastaa kapasitiivista reaktanssia. Tehokertoimen korjauskondensaattoria hyödyntävässä varsinaisessa sähköjärjestelmässä voi esiintyä sekä sarja-että parrelelresonanssi ja näiden yhdistelmä. Sarjapiirin tapauksessa kokonaisimpedanssi resonanssitaajuudella pienenee vain järjestelmän resistiiviseen komponenttiin. Jos tämä komponentti on pieni, suuri nykyinen magnitudi johtaa resonanssitaajuudella. Kun kyseessä on rinnakkainen piiri, kokonaisimpedanssi resonanssitaajuudella on erittäin korkea (lähestyy hypoteettisesti ääretön) siten, kun innoissaan pienestäkin lähteestä resonanssitaajuudella; korkea kiertovirta virtaa rinnakkain kondensaattori ja induktori. Rinnakkaisen yhdistelmän jännite voi olla melko korkea. Näin ollen, jos resonanssipiste jompikumpi tai molemmat tämäntyyppisten piirien sattuu olemaan lähellä yhtä taajuuksia syntyy harmoninen lähteistä järjestelmässä, tuloksena voi virtaus liiallinen määrä harmonisen virran ja / tai ulkonäkö liiallinen harmoninen jännite. Nämä tapahtumat voivat aiheuttaa ongelmia, kuten kondensaattoripankin vikoja; liiallinen kondensaattorin sulake toiminta ja eristettyjen kaapeleiden Dielektrinen hajoaminen. Useimmissa pienjännitelaitteissa voidaan noudattaa seuraavia ohjeita:
   1. Jos harmonisten tuottavien kuormien KVA on alle 10% muuntajan kVA-luokituskondensaattorista voidaan asentaa ilman huolta resonanssista.
   2. Jos harmonisen tuottavan kuormituksen KVA on alle 30% kVA-luokituksesta ja kondensaattorin KVAR on alle 20% muuntajan kVA-luokituksesta, kondensaattori voidaan asentaa ilman huolta resonanssista.
   3. Jos harmonisen tuottavan kuormituksen KVA on yli 30% muuntajan kVA-luokituskondensaattoreista, niitä on käytettävä suodattimina.
   edellä mainittuja ohjeita sovelletaan, kun käytetään muuntajia, joiden impedanssi on 5-6% ja järjestelmän impedanssi muuntajan pohjassa on alle 1%.

harmonisten soihtujen Suodattimet

sähköjärjestelmän terveen toiminnan ohjenuorana toimii kaksi asiaa:

1. kuluttaja on vastuussa nykyisen vääristymän säilyttämisestä sallituilla / hyväksyttävillä tasoilla.
   2. Sähkölauta vastaa jännitteen vääristymisen säilyttämisestä sallituilla / hyväksyttävillä tasoilla.
   on olemassa erityyppisiä suodattimia:
   – Yksiviritteisiä suodattimia.
   – ylipäästö (ensimmäinen, toinen tai kolmas järjestys jne.)

kondensaattori, jolla on sarjan reaktanssi, voidaan suunnitella siten, että se virittyy annettuun harmoniseen. Se tarjoaa lähes nolla impedanssi rinnakkainen polku ja absorboi tietyn harmoninen. Perustaajuudella se auttaa myös tehokertoimen korjaamisessa. Siten, missä suodattimia tarvitaan, osa P. F. kondensaattoripankista muunnetaan suodattimeksi tai suodattimiksi. Suodatinpankki lisää kondensaattorin asennuksen kustannuksia ylimääräisten katkaisijoiden ja reaktorien vuoksi.

ei-toivottua harmonista virtaa estetään virtaamalla sähköjärjestelmään käyttämällä suurta sarjan impedanssia niiden estämiseen tai niiden ohjaamiseen matalan impedanssin sunttiradan avulla.

sarjasuodattimet olisi suunniteltava kuljettamaan täyttä kuormitusvirtaa, ja ne olisi eristettävä järjestelmän täyteen nimellisjännitteeseen, kun taas vaihtosuodattimet ovat halvempia ja tarjoavat reaktiivisen kompensaation perustaajuudella. Siksi on yleensä suositeltavaa käyttää shunt-suodattimia.