Harmonikus jelenségek az elektromos rendszerekben: okok, hatások és kockázatok

Harmonikuskritikus, mégis gyakran figyelmen kívül hagyott jelenség az elektromos rendszerekben. Ezek képviselik az ideális szinuszos feszültség- vagy áram hullámformájának torzulásait, amelyek olyan frekvenciákon fordulnak elő, amelyek az alapfrekvencia egészének többszöröse (például 50 Hz vagy 60 Hz). Noha a harmonikusok a modern energiarendszerekben rejlenek, ellenőrizetlen jelenlétük súlyos működési és pénzügyi következményekkel járhat. Ez a cikk feltárja okait, hatásait és kockázatait.

Mi okozza a harmonikusokat?

HarmonikusElsősorban a nemlineáris terhelésekből származik - olyan eltérések, amelyekben az áram nem igazodik a szinuszos feszültség hullámformájához. Általános példák a következők:

Változó frekvencia-meghajtók (VFD) ipari motorokban, kapcsoló üzemmódú tápegységekben (például számítógépek, szerverek, LED-es világítás), megújuló energia-inverterek (napenergia/szélrendszerek), szünetmentes tápegységek (UPS) és elektromos járművek töltőállomásai. Ezek a terhelések megzavarják az áram sima áramlását, torz hullámformákat eredményezve. Például egy VFD rövid impulzusokon húzhat áramot, nem pedig egy folyamatos szinuszhullámot, amely olyan harmonikusokhoz vezet, mint a 3. (150 Hz), az 5. (250 Hz) vagy a 7. (350 Hz) harmonikus.

Milyen hatások vannak a harmonikusoknak?  

A harmonikusok rontják az energiaminőséget, és jelentős rejtett költségeket ró a hatalmi infrastruktúrára:  

A harmonikusok energiaveszteséget és megnövekedett költségeket okoznak. Például, az ötödik rendű harmonikus áramok akár 15% -kal további energiahulladékot eredményezhetnek az elosztó rendszerekben (az Egyesült Államok Energiaügyi Kutatási Minisztériuma). Ez a hatékonyság magasabb villamosenergia -számlákhoz vezethet.  

A berendezések károsodását és csökkentett élettartamot okozhat, mivel a harmonikus áramok örvényáramot és hiszterézis veszteségeket generálnak, ami túlmelegedést eredményez. A magas harmonikus környezetben működő transzformátorok 30–50% -kal gyorsabban kudarcot vallhatnak, mint a besorolású élettartam. Ezenkívül a harmonikusok rezonanciát okozhatnak, ami kondenzátor túlterheléséhez és potenciális robbanásokhoz vagy tüzekhez vezethet. Ezenkívül a háromfázisú rendszerekben a harmadik rendű harmonikusok (3., 9. stb.) Halmozódnak fel a semleges vonalon, ami potenciálisan túlmelegedést okoz.  

A harmonikusok működési zavarokat is okozhatnak, különösen olyan érzékeny berendezésekben, mint az orvostechnikai eszközök, laboratóriumi eszközök vagy adatközpont -kiszolgálók, amelyek a tiszta energiára támaszkodnak. A harmonikusok által okozott feszültség torzulása berendezés meghibásodását, adatkorrupciót vagy nem tervezett leállást eredményezhet.

A harmonikusokhoz kapcsolódó megfelelési és biztonsági kockázatok szintén kritikusak. Az olyan szabványokban meghatározott harmonikus korlátok túllépése, mint például az IEEE 519-2022, szabályozási bírságot eredményezhet. Ezenkívül a berendezések túlmelegedése tűzveszélyt és biztonsági kockázatokat okozhat.

Professzionális gyártóként és beszállítóként kiváló minőségű termékeket kínálunk. Ha érdekli termékeink, vagy bármilyen kérdése van, kérjük, nyugodtanvegye fel velünk a kapcsolatot.