پدیده هارمونیک در سیستم های الکتریکی: علل ، اثرات و خطرات

هارمونیکیک پدیده مهم و در عین حال غالباً نادیده گرفته شده در سیستم های برقی است. آنها نمایانگر تحریف شکل موج سینوسی ایده آل ولتاژ یا جریان هستند ، در فرکانس هایی که چند برابر عدد صحیح از فرکانس اساسی هستند (به عنوان مثال ، 50 هرتز یا 60 هرتز) رخ می دهد. در حالی که هارمونیک ها در سیستم های قدرت مدرن ذاتی هستند ، حضور کنترل نشده آنها می تواند منجر به عواقب شدید عملیاتی و مالی شود. در این مقاله دلایل ، اثرات و خطرات آنها بررسی خواهد شد.

چه عواملی باعث ایجاد هارمونیک می شود؟

هارمونیکدر درجه اول از بارهای غیرخطی سرچشمه می گیرد - دکوراسیون هایی که جریان با شکل موج ولتاژ سینوسی هماهنگ نیست. مثالهای متداول عبارتند از:

درایوهای فرکانس متغیر (VFD) در موتورهای صنعتی ، منبع تغذیه حالت سوئیچ (به عنوان مثال ، رایانه ها ، سرورها ، روشنایی LED) ، اینورترهای انرژی تجدید پذیر (سیستم های خورشیدی/باد) ، منبع تغذیه بی وقفه (UPS) و ایستگاه های شارژ وسیله نقلیه الکتریکی. این بارها جریان صاف جریان را مختل می کند و شکل موج تحریف شده را ایجاد می کند. به عنوان مثال ، یک VFD ممکن است جریان را در پالس های کوتاه به جای یک موج سینوسی مداوم بکشاند ، و در نتیجه هارمونیک هایی مانند 3 (150 هرتز) ، 5 (250 هرتز) یا 7 (350 هرتز) هارمونیک باشد.

تأثیرات هارمونیک چیست؟  

هارمونیک کیفیت برق را تخریب کرده و هزینه های پنهان قابل توجهی را به زیرساخت های برق تحمیل می کند:  

هارمونیک باعث از بین رفتن انرژی و افزایش هزینه ها می شود. به عنوان مثال ، جریانهای هارمونیک مرتبه پنجم ممکن است تا 15 ٪ زباله انرژی اضافی در سیستم های توزیع (وزارت تحقیقات انرژی ایالات متحده) منجر شود. این ناکارآمدی می تواند منجر به صورتحساب برق بالاتر شود.  

این امر می تواند باعث آسیب تجهیزات و کاهش طول عمر شود ، زیرا جریانهای هارمونیک جریان های گرداب و تلفات هیسترزیس ایجاد می کنند و منجر به گرمای بیش از حد می شوند. ترانسفورماتورهایی که در محیط های هارمونیک بالا فعالیت می کنند ممکن است 30-50 ٪ سریعتر از طول عمر آنها شکست بخورد. علاوه بر این ، هارمونیک ممکن است باعث طنین انداز شود و منجر به اضافه بار خازن و انفجارهای احتمالی یا آتش سوزی شود. علاوه بر این ، در سیستم های سه فاز ، هارمونیک مرتبه سوم (3 ، 9 و غیره) روی خط خنثی جمع می شوند و به طور بالقوه باعث گرم شدن آن می شوند.  

هارمونیک همچنین ممکن است باعث ایجاد اختلال در عملیاتی شود ، به ویژه در تجهیزات حساس مانند دستگاه های پزشکی ، ابزار آزمایشگاهی یا سرورهای مرکز داده که به قدرت پاک اعتماد دارند. اعوجاج ولتاژ ناشی از هارمونیک ممکن است منجر به خرابی تجهیزات ، فساد داده ها یا خرابی بدون برنامه ریزی شود.

رعایت و خطرات ایمنی مرتبط با هارمونیک نیز بسیار مهم است. بیش از حد هارمونیک مشخص شده در استانداردهایی مانند IEEE 519-2022 ممکن است منجر به جریمه های نظارتی شود. علاوه بر این ، گرمای بیش از حد تجهیزات می تواند خطرات آتش سوزی و خطرات ایمنی را ایجاد کند.

ما به عنوان یک تولید کننده و تأمین کننده حرفه ای ، ما محصولات با کیفیت بالا را ارائه می دهیم. اگر به محصولات ما علاقه دارید یا سوالی دارید ، لطفا در صورت تمایلبا ما تماس بگیرید.