Harmonics Årsaker Og Effekter

Harmonics er definert som innholdet i signalet hvis frekvens er et integrert flertall av systemfrekvensen til grunnleggende. Harmoniske strøm generert av en ikke-lineær belastning strømmer fra lasten inn i kraftsystemet. Disse harmoniske strømmene forringer kraftsystemets ytelse og pålitelighet og kan også forårsake sikkerhetsproblemer. Harmonics må være tydelig plassert, kilder identifisert og korrigerende tiltak for å hindre dem.

Elektrisk belastning er kategorisert under to kategorier

1. Lineær belastning: slik belastning trekker spenning og strøm i hovedsak sinusbølgeform, men ved variert faseforskyvning (effektfaktor). Eksempel: motstander, induktorer, kondensatorer og deres kombinasjoner er klassifisert som lineær belastning. Lineære belastninger har jevn, rett og forutsigbar respons.
2. Ikke-lineær belastning: Strømforsyninger i ikke-lineær belastning trekker strøm i brå pulser i stedet for i jevn sinusformet bølge. Det indikerer forvrengt eller plutselig skiftende respons. Eksempel-moderne elektronisk / elektrisk utstyr som består av likeretting, lading / lossing og fase kontroll kretser.

Harmoniske: forvrengningen i en sinusformet bølge er generelt definert i form av ulike harmoniske komponenter. Harmonics er definert som innholdet av signal hvis frekvens er et integrert flertall av systemfrekvensen til det grunnleggende. Typiske harmoniske for et 50 Hz system (grunnfrekvens) er 5. (250 Hz), 7. (350 Hz), 9. (450 Hz).

harmonikken i en periodisk bølge kan representeres av En Fourier-serie:
f (wt) = AO + A1coswt + A2 cos2wt + B1sinwt + B2 sin2wt + – – –
f ( wt) = Gitt ikke-sinusformet periodisk bølgeform med vinkelhastighet w = 2 Σ f
A0 = Const.
A1, A2, A3 – – – – en koeffisient av cosinus vilkår, nth er rekkefølgen av harmonisk.
B1, B2, B3, – – – bn koeffisient av sinus vilkår, nth er rekkefølgen av harmonisk.

Effekter av harmoniske: Harmoniske strøm generert av enhver ikke-lineær last strømmer fra lasten inn i kraftsystemet. Disse harmoniske strømmene forringer kraftsystemets ytelse og pålitelighet og kan også forårsake sikkerhetsproblem. Harmonics må være tydelig plassert, kilder identifisert og korrigerende tiltak for å forhindre disse problemene. THD (Total Harmonisk Forvrengning) kan beregnes i HENHOLD til IEE – 519 standard som:

hvor hn er de individuelle harmoniene i nte orden.

kilde til harmoniske: (1) Transformatorer uten belastning og lette belastninger (2) Mettede Reaktorer (3) Tyristerstyrte motordrev (4) Lysbueovner (5) Lysbue Sveiser (6) Ledningsovner (7) gassutladningsbelysning-lavt trykk/ høytrykks natriumdamplamper (8) Høytrykks Kvikksølvdamplamper (9) CFL/lysrør lys (10) energisparingsanordninger f.eks. mykstartere, elektronikkballast og vifteregulatorer (11) Likerettere (12) UPS (13) Statisk VAR-kompensator (14) HVDC-transmisjonssystem (15) solenergi Konvertering .

hvorfor bekymre seg for harmoniske: Spenningsforvrengning er generelt svært skadelig fordi den kan øke den effektive toppverdien og OGSÅ rms-strømmen i enkelte enheter som er koblet til nettverket. For en kondensator reduseres impedansen drastisk da den er omvendt proporsjonal med frekvensen. Under normale omstendigheter er spenningsforvrengningen i det primære elektriske distribusjonsnettet minimal og kan vanligvis ignoreres fra et praktisk synspunkt. På den annen side er forvrengning av nåværende bølgeform vanlig, spesielt når elektronisk utstyr er koblet til nettverket eller når ikke-lineære belastninger er koblet til. Nåværende forvrengning, generelt, forårsaker overoppheting på grunn av økning i tapene og påvirker alle elektriske maskiner, transformatorer etc. Dette fører til derering av utstyr. Mengden av derating vil avhenge av hvilke harmoniske er tilstede og størrelsen på den enkelte strøm og motstand.

Positiv sekvens harmonisk komponent ville generere et magnetfelt, som roterer i samme retning som den grunnleggende. En negativ sekvensharmonisk ville generere det roterende magnetfeltet i motsatt retning. Null sekvens harmonisk ville ikke rotere magnetfeltet i noen retning.

Grenser for harmoniske nivåer: avhengig av systemnettverket har forskjellige land vedtatt forskjellige grenser for å bestemme toleransenivåene for harmonisk forvrengning. Områdene av grenser som generelt er vedtatt, er angitt nedenfor.

det er nødvendig å fastsette grensene for harmoniske generasjonsnivåer og gjøre obligatorisk for brukerne. Men i vårt land er det fortsatt ikke gjort noen regler i denne forbindelse. Forskriften gjelder kun for variasjon av nominell spenning som er ± 10% og ± 2% av frekvens.

Harmonisk strøm

Teoretisk verdi av harmonisk strøm = I / h
i = grunnleggende verdi av strømmen
h = Rekkefølge av harmoniske

Elektrisk bølgeform med harmonisk forvrengning…

Harmoniske effekter på ulike komponenter

1. Transformatorer:Harmoniske i transformatorer føre til en økning i jern og kobber tap. Spenningsforvrengning øker tap på grunn av hysterese og eddystrømmer og forårsaker overbelastning av isolasjonsmaterialet som brukes. Den primære effekten av kraftledningsharmonikk i transformator er dermed den ekstra varmen som genereres. Andre problemer inkluderer mulig resonans mellom transformatorinduktansen og systemkapasitansen, termisk tretthet på grunn av temperatursykling og mulige kjernevibrasjoner.
2. Motor og generatorer:Harmonisk spenning og strøm forårsaker økt oppvarming i roterende maskiner på grunn av ytterligere jern – og kobbertap ved harmoniske frekvenser. Dette reduserer maskinens effektivitet og påvirker dreiemomentet som utvikles. Strømmen av harmoniske strømmer i statoren induserer strømmen i rotoren. Dette resulterer i rotoroppvarming og pulserende eller redusert dreiemoment. Rotoroppvarming reduserer maskinens effektivitet og levetid, mens pulserende eller redusert dreiemoment resulterer i mekanisk svingning som forårsaker akselutmattelse og økt aldring av mekaniske deler.

iii. Thyristerdrifter: AC – frekvensomformere med tyristeromformer når de drives med lav hastighet, resulterer vanligvis i dårlig effektfaktor.

1. Strømkabel:Normalt nivå av harmoniske strømmer forårsaker oppvarming i kabler. Kabler involvert under systemresonans tilstand kan imidlertid bli utsatt for spenningsspenning og korona, noe som kan føre til isolasjonsfeil.
2. Måling utstyr: generelt vil harmoniske strømmer i induksjon type måling utstyr generere flere koblingsbaner dermed øke hastigheten på platen og dermed en tilsynelatende økning av kostnader.
3. Koblingsutstyr og rele:Harmoniske strøm øker oppvarming og tap i koblingsutstyr der ved å senke sin normale strømkapasitet og forkorte levetiden på grunn av spenningsspenning sikringer krever derating på grunn av varmen som genereres av harmoniske.

vii. Jordingssystem og datamaskinens ytelse: i et 3-faset og nøytralt system – når 3. harmoniske og multipler forventes, bør den nøytrale lederstørrelsen være den samme størrelsen som faselederstørrelsen.
Datamaskin som henger opp, mister instruksjoner, data eller dårlig oppførsel kan like mye tilskrives dårlig kraftkvalitet. Earthing av datautstyr bør være uavhengig og festes i strømnettet jording på ett punkt-fortrinnsvis ved inngangspunktet bare. Multipoint jording introduserer kobling til diverse annet utstyr.

viii. Kommunikasjonsnettverk: induksjonskoblingen mellom VEKSELSTRØMSOVERFØRINGSLINJENE som inneholder harmoniske og nabokommunikasjonsnettverket forårsaker høye støynivåer.

1. Kondensator:Kondensatorer for effektfaktorkorreksjon er alltid til stede i industrielle installasjoner og påvirkes verst hvis harmoniske er til stede. Kondensatorer genererer ikke harmoniske, men gir nettverkssløyfe for mulig resonans. Kapasitiv reaktans avtar med frekvens, mens induktiv reaktans øker direkte med frekvens. Ved resonansfrekvensen til en hvilken som helst induktiv kapasitans (LC) krets, vil den induktive reaktansen være lik den kapasitive reaktansen. I et faktisk elektrisk system som bruker effektfaktorkorrigeringskondensator, kan både serie og parrelel resonans og en kombinasjon av de to forekomme. I tilfelle av en seriekrets reduseres den totale impedansen ved resonansfrekvensen til bare den resistive komponenten av systemet. Hvis denne komponenten er liten, vil høye strømstørrelser resultere ved resonansfrekvensen. I tilfelle av en parallellkrets er den totale impedansen ved resonansfrekvensen svært høy (nærmer seg hypotetisk uendelig), og når den er eksitert fra selv en liten kilde ved resonansfrekvensen; en høy sirkulerende strøm vil strømme mellom parallell kondensator og induktor. Spenningen over parallellkombinasjonen kan være ganske høy. Følgelig, hvis resonanspunktet til en eller begge disse kretsene skjer for å være nær en av frekvensene som genereres av de harmoniske kildene i systemet, kan resultatet bli strømmen av overdreven mengde harmonisk strøm og/ eller utseendet av overdreven harmonisk spenning. Disse forekomstene kan forårsake slike problemer som kondensator bank feil; overdreven kondensator sikring drift og dielektrisk bryte ned isolerte kabler. I de fleste lavspenningsinstallasjoner kan følgende retningslinjer følges:
   1. HVIS KVA av harmonisk generere laster er mindre enn 10% av transformatoren KVA vurdering kondensator kan installeres uten bekymring for resonans.
   2. HVIS KVA av harmonisk genererende belastning er mindre enn 30% AV KVA rating og kondensatoren KVAR er mindre enn 20% av transformatoren KVA rating, kondensator kan installeres uten bekymring for resonans.
   3. HVIS KVA av harmonisk genererende belastning er mer enn 30% av transformatoren KVA rating kondensatorer bør brukes som filtre.
   retningslinjene ovenfor gjelder når transformatorer med 5 til 6% impedans brukes og systemimpedansen er mindre enn 1% ved transformatorbasen.

Filtre for harmoniske

for sunn drift av kraftsystemet, to ting tjene som retningslinjer:

1. forbrukeren er ansvarlig for å opprettholde gjeldende forvrengning innenfor tillatte / akseptable nivåer.
   2. Strømkortet er ansvarlig for å opprettholde spenningsforvrengning innenfor tillatte/akseptable nivåer.
   det finnes forskjellige typer filtre:
   – enkelt innstilt filtre.
   – Høypass (første, 2.eller tredje rekkefølge etc.)

en kondensator med en serie reaktans kan være utformet slik at den tune til en gitt harmonisk. Den tilbyr nesten en null impedans parallell bane og absorberer en bestemt harmonisk. Ved grunnfrekvensen bidrar det også til effektfaktorkorreksjon. Således, hvor filtre er påkrevd, omdannes en del Av Pf kondensatorbanken til et filter eller filtre. En filterbank øker kostnadene ved kondensatorinstallasjon på grunn av ekstra effektbrytere og reaktorer.

Uønsket harmonisk strøm forhindres i å strømme inn i kraftsystemet ved bruk av høy serieimpedans for å blokkere dem eller lede dem ved hjelp av lav impedans shuntbane.

Seriefiltre skal utformes for å bære full laststrøm og bør isoleres til full nominell spenning i systemet, mens shuntfiltre er billigere og gir reaktiv kompensasjon i grunnfrekvens. Derfor er det generelt foretrukket å bruke shuntfiltre.