Гармонические искажения и высокочастотные приложения (на фото: шина коммутационного коммутатора, satinamerican.com)
Искажение основной синусоидальной волны
Наличие гармонических частот в дополнение к основным 50 Гц приводит к искажению основной синусоидальной волны. Значительные проблемы могут возникать в зависимости от уровня этого искажения.
Источниками гармонических искажений могут быть:
- Приводы с переменной скоростью
- Оборудование ИБП
- Нелинейная нагрузка (источники питания в режиме переключения)
- Специальные промышленные процессы
- Резонансные условия с конденсаторами PFC
- Дизельные генераторы, циклические неисправности двигателя / маховика и генераторы переменного тока с полным шагом.
Особенно проблематичным проявлением присутствия гармонических токов является пониженный уровень глубины проникновения тока во всех проводниках (распределительных устройствах, трансформаторах, кабелях и т. Д.), Известных как эффект кожи на более высоких частотах.
Ассоциация развития меди подготовила два полезных документа (публикации 22 и 123), которые включают информацию, касающуюся качества электроэнергии и надежности системы. Следующая формула, взятая из публикации 22, может быть использована для определения глубины проникновения в плоский медный стержень для различных частот:
Глубина проникновения,
Где:
- d - глубина проникновения (мм)
- ρ - удельное сопротивление меди (μς см)
- f - частота (Гц)
Пример в fundimental, 50hz:
Примеры на некоторых гармонических частотах:
| гармоника | Частота (Гц) | Глубина проникновения (мм) |
| третий | f = 150 Гц | d = 5, 38 |
| пятые | f = 250 Гц | d = 4, 18 |
| седьмые | f = 350 Гц | d = 3, 52 |
| 11 | f = 550 Гц | d = 2, 81 |
| 13-й | f = 650 Гц | d = 2, 85 |
Можно видеть, что при 50 Гц глубина проникновения составляет более 9 мм, поэтому с проводниками (или сплошными слоями) толщиной более 18 мм центр проводника начинает быть «недействительным» тока. Поскольку более высокие частоты рассматриваются, например, 13-й (650 Гц), центр проводников толщиной 6 мм не «доходит».
Это, безусловно, приводит к более высоким температурам проводников, чем те, которые ожидаются при истинных синусоидальных условиях, поощряет использование консервативно рассчитанных медных изделий и использование слоистых проводников, расположенных на расстоянии друг от друга, а не твердых, торцевых, формаций.
Еще одна проблема возникает с гармоническими токами в том, что в отличие от «нормальных» фундаментальных токов нечетное число, т. Е. 3-й, 5-й, 7-й и т. Д. И т. Д. Гармонические токи не добавляются в векторе с результирующим в качестве нейтрального тока - они арифметически добавляют и суммируют в нейтральный.
Это может привести к тому, что нейтральные токи превысят ток фазных токов.
Ссылка: технические соображения в спецификации коммутаторов LV - AF Swichgear