armonici cauze & efecte

armonica este definită ca conținutul semnalului a cărui frecvență este un multiplu integral al frecvenței sistemului fundamentelor. Armonici curentul generat de orice sarcină neliniară curge din sarcină în sistemul de alimentare. Acești curenți armonici degradează performanța și fiabilitatea sistemului de alimentare și pot provoca, de asemenea, probleme de siguranță. Armonicile trebuie să fie clar localizate, sursele identificate și măsurile corective luate pentru a le preveni.

sarcina electrică este clasificată în două categorii

1. sarcină liniară:o astfel de sarcină atrage tensiunea și curentul în formă de undă sinusoidală, dar la schimbare de fază variată (factor de putere). Exemplu: rezistențele, inductoarele, condensatoarele și combinațiile lor sunt clasificate ca sarcină liniară. Sarcinile liniare au un răspuns neted, drept și previzibil.
2. sarcină neliniară:sursele de alimentare în sarcină neliniară atrag curentul în impulsuri abrupte, mai degrabă decât în undă sinusoidală netedă. Indică un răspuns distorsionat sau care se schimbă brusc. Exemplu-echipamente electronice / electrice moderne constând în circuite de rectificare, încărcare /descărcare și control de fază.

armonici: distorsiunea într-o undă sinusoidală este în general definită în termeni de diferite componente armonice. Armonicele sunt definite ca conținutul semnalului a cărui frecvență este un multiplu integral al frecvenței sistemului fundamental. Armonicele tipice pentru un sistem de 50 Hz (Frecvența fundamentală) sunt a 5-a (250 Hz), a 7-a (350 Hz), a 9-a (450 Hz).

armonicele unei unde periodice pot fi reprezentate printr-o serie Fourier:
f(wt) = AO + a1coswt + A2 cos2wt + B1sinwt + B2 sin2wt + – – –
f(wt) = dată formă de undă periodică neinusoidală cu viteză unghiulară W = 2 Octoctu f
A0 = Const.
A1, A2, A3 —- un coeficient de termeni cosinus, nth este ordinea armonică.
B1, B2, B3, – – – coeficientul BN al termenilor sinusoidali, nth este ordinea armonică.

efectele armonicelor: curentul armonicilor generat de orice sarcină neliniară curge din sarcină în sistemul de alimentare. Acești curenți armonici degradează performanța și fiabilitatea sistemului de alimentare și ar putea provoca, de asemenea, probleme de siguranță. Armonicile trebuie să fie clar localizate, sursele identificate și măsurile corective luate pentru a preveni aceste probleme. THD (distorsiunea armonică totală) poate fi calculată conform standardului IEE-519 ca:

unde hn este armonicile individuale de ordinul n.

sursa armonicelor: (1) transformatoare sub sarcină și sarcini ușoare (2) reactoare saturate (3) acționări cu motor controlate de tiristor (4) Cuptoare cu Arc (5) sudori cu Arc (6) Cuptoare de conducere (7) iluminat cu descărcare de gaz-lămpi cu vapori de sodiu de joasă presiune/ înaltă presiune (8) lămpi cu vapori de mercur de înaltă presiune (9) lămpi cu tuburi fluorescente CFL (10) dispozitive de conservare a energiei, de exemplu, demaroare moi, Regulatoare electronice de balast și ventilator (11) Redresoare (12) UPS (13) compensator) conversia energiei solare.

de ce să vă faceți griji pentru armonici: Distorsiunea tensiunii este, în general, foarte dăunătoare, deoarece poate crește valoarea maximă efectivă și, de asemenea, curentul RMS în unele dispozitive conectate la rețea. Pentru un condensator, impedanța scade drastic, deoarece este invers proporțională cu frecvența. În condiții normale, distorsiunea tensiunii în rețeaua de distribuție electrică primară este minimă și poate fi de obicei ignorată din punct de vedere practic. Pe de altă parte, distorsiunea formei undei curente este frecventă în special atunci când echipamentele electronice sunt conectate la rețea sau când sunt conectate SARCINI neliniare. Distorsiunea curentului, în general, provoacă supraîncălzirea datorită creșterii pierderilor și afectează toate mașinile electrice, transformatoarele etc. Acest lucru determină scăderea echipamentului. Cantitatea de reducere va depinde de armonicile prezente și de magnitudinea curentului individual și a rezistenței.

secvență pozitivă componentă armonică ar genera un câmp magnetic, care se rotește în aceeași direcție ca și fundamentale. O secvență negativă armonică ar genera câmpul magnetic rotativ în direcția inversă. Armonica secvenței zero nu ar roti câmpul magnetic în nicio direcție.

limitele nivelurilor armonice: în funcție de rețeaua de sistem, diferite țări au adoptat limite diferite pentru a decide nivelurile de toleranță ale distorsiunii armonice. Intervalele de limite adoptate în general sunt indicate mai jos.

este necesar să se stabilească limitele nivelurilor de generare a armonicelor și să se facă obligatorii pentru utilizatori. Cu toate acestea, în țara noastră încă nu s-au făcut reglementări în acest sens. Regulamentul este numai pentru variația tensiunii nominale care este de 10% și de 2% din frecvență.

curent armonic

valoarea teoretică a curentului armonic = I / h
I = valoarea fundamentală a curentului
h = ordinea armonicelor

forma de undă electrică cu distorsiune armonică…

efecte armonice asupra diferitelor componente

1. transformatoare:armonicele din transformatoare determină o creștere a pierderilor de fier și cupru. Distorsiunea de tensiune crește pierderile datorate histerezisului și curenților turbionari și determină suprasolicitarea materialului izolator utilizat. Efectul principal al armonicilor liniei electrice în transformator este, astfel, căldura suplimentară generată. Alte probleme includ posibila rezonanță între inductanța transformatorului și capacitatea sistemului, oboseala termică datorată ciclării temperaturii și posibilele vibrații ale miezului.
2. Motor și generatoare:tensiunea și curentul armonic determină creșterea încălzirii în mașinile rotative din cauza pierderilor suplimentare de fier și cupru la frecvențe armonice. Acest lucru scade eficiența mașinii și afectează cuplul dezvoltat. Fluxul de curenți armonici în stator induce fluxul de curent în rotor. Acest lucru are ca rezultat încălzirea rotorului și cuplul pulsatoriu sau redus. Încălzirea rotorului reduce eficiența și durata de viață a mașinii, în timp ce cuplul pulsatoriu sau redus are ca rezultat oscilația mecanică care provoacă oboseala arborelui și îmbătrânirea crescută a pieselor mecanice.

III. unități Thyrister: unități de frecvență variabilă AC cu convertor thyrister atunci când funcționează la viteză mică, în general, duce la factor de putere slabă.

1. cablu de alimentare:nivelul normal al curenților armonici determină încălzirea cablurilor. Cu toate acestea, cablurile implicate în condiții de rezonanță a sistemului pot fi supuse stresului de tensiune și corona, ceea ce poate duce la defectarea izolației.
2. echipamente de măsurare:în general, armonicele care curg în echipamentele de măsurare de tip inducție vor genera căi de cuplare suplimentare, crescând astfel viteza discului și, prin urmare, o creștere aparentă a costurilor.
3. aparataj și releu:Armonici curent crește de încălzire și pierderi în aparataj acolo prin scăderea capacității sale normale de curent și scurtarea duratei de viață din cauza tensiunilor de tensiune siguranțe necesită scăderea din cauza căldurii generate de armonici.

vii. performanța sistemului de împământare și a computerului: într – un sistem cu 3 faze și neutru-când se așteaptă armonici și multipli 3, dimensiunea conductorului neutru ar trebui să aibă aceeași dimensiune ca dimensiunea conductorului de fază.
închiderea computerului, pierderea instrucțiunilor, a datelor sau a comportamentului necorespunzător pot fi atribuite la fel de mult calității slabe a puterii. Earthing de echipamente informatice ar trebui să fie independent și să fie fixate în rețeaua de împământare la un moment dat – preferabil la punctul de intrare numai. Multipunct de împământare introduce cuplare la diverse alte echipamente.

viii. rețea de comunicații: cuplajul de inducție între liniile de transmisie a energiei electrice de curent alternativ care conțin armonice și rețeaua de comunicații vecină care provoacă niveluri ridicate de zgomot.

1. condensator:condensatoarele pentru corecția factorului de putere sunt întotdeauna prezente în instalațiile industriale și sunt cel mai grav afectate dacă sunt prezente armonice. Condensatoarele nu generează armonici, ci oferă buclă de rețea pentru rezonanța posibilă. Reactanța capacitivă scade odată cu frecvența, în timp ce reactanța inductivă crește direct cu frecvența. La frecvența de rezonanță a oricărui circuit de capacitate inductivă (LC), reactanța inductivă va fi egală cu reactanța capacitivă. Într-un sistem electric real care utilizează condensatorul de corecție a factorului de putere, pot apărea atât rezonanța în serie, cât și rezonanța parrelel și o combinație a celor două. În cazul unui circuit în serie, impedanța totală la frecvența rezonantă se reduce doar la componenta rezistivă a sistemului. Dacă această componentă este mică, magnitudinile mari ale curentului vor rezulta la frecvența de rezonanță. În cazul unui circuit paralel, impedanța totală la frecvența rezonantă este foarte mare (apropiindu-se ipotetic de infinit) astfel, atunci când este excitat chiar de la o sursă mică la frecvența rezonantă; un curent circulant ridicat va curge între condensatorul paralel și inductor. Tensiunea în combinația paralelă ar putea fi destul de mare. În consecință, dacă punctul rezonant al unuia sau ambelor tipuri de circuite se întâmplă să fie aproape de una dintre frecvențele generate de sursele armonice din sistem, rezultatul poate fi fluxul unei cantități excesive de curent armonic și/ sau apariția unei tensiuni armonice excesive. Aceste apariții pot provoca probleme cum ar fi eșecuri ale Băncii condensatorului; funcționarea excesivă a siguranței condensatorului și descompunerea dielectrică a cablurilor izolate. În majoritatea instalațiilor de joasă tensiune, pot fi respectate următoarele instrucțiuni:
   1. Dacă KVA a sarcinilor generatoare armonice este mai mică de 10% din transformator kVA condensator de rating poate fi instalat fără îngrijorare pentru rezonanță.
   2. Dacă KVA a sarcinii generatoare armonice este mai mică de 30% din ratingul KVA, iar condensatorul KVAR este mai mic de 20% din ratingul kVA al transformatorului, condensatorul poate fi instalat fără îngrijorare pentru rezonanță.
   3. Dacă KVA a sarcinii generatoare armonice este mai mare de 30% din transformatorul kVA condensatori de rating ar trebui să fie aplicate ca filtre.
   liniile directoare de mai sus sunt aplicabile atunci când se utilizează transformatoare cu impedanță de 5 până la 6%, iar impedanța sistemului este mai mică de 1% la baza transformatorului.

Filtre pentru armonici

pentru funcționarea sănătoasă a sistemului de alimentare, două lucruri servesc drept linii directoare:

1. consumatorul este responsabil pentru menținerea distorsiunii actuale în limitele nivelurilor admise / acceptabile.
   2. Consiliul de energie electrică este responsabil pentru menținerea distorsiunii tensiunii în limitele nivelurilor admise/acceptabile.
   există diferite tipuri de filtre:
   – filtre cu un singur reglaj.

un condensator cu o reactanță în serie poate fi proiectat astfel încât să se adapteze la o armonică dată. Oferă aproape o cale paralelă cu impedanță zero și absoarbe o anumită armonică. La frecvența fundamentală, ajută și la corectarea factorului de putere. Astfel, ori de câte ori sunt necesare filtre, o porțiune din P. F. banca condensatorului este transformată într-un filtru sau filtre. O bancă de filtrare crește costul instalării condensatorului din cauza întreruptoarelor și reactoarelor suplimentare.

curentul armonic nedorit este împiedicat să curgă în sistemul de alimentare prin utilizarea impedanței de serie ridicată pentru a le bloca sau a le direcționa prin intermediul căii de șunt cu impedanță redusă.

filtrele de serie trebuie proiectate pentru a transporta curent de sarcină completă și trebuie izolate la tensiunea nominală completă a sistemului, în timp ce filtrele de șunt sunt mai puțin costisitoare și oferă compensații reactive în frecvența fundamentală. Prin urmare, este în general preferat să se utilizeze filtre de șunt.