Ничего хорошего от гармоник
,Субъект гармоник также является дополнительным фактором в электрических шумах, которые я уже писал несколько дней назад (расстояние между кабелями как средство снижения шума). Это также вызывает ряд других проблем в компонентах силовой цепи, таких как двигатели, трансформаторы и конденсаторные батареи.
Как избавиться от гармоник в электрической системе? (на фото: 3-фазный измеритель мощности FLUKE 434 II с расчетом потерь энергии - он измеряет активную и реактивную мощность, дисбаланс напряжения и гармоники и т. д.)
Нагрузка, которая является чисто резистивной, имеет одинаковые формы волн для напряжения и тока. Оба они обычно являются чистыми синусоидами. Большинство асинхронных двигателей, питающихся непосредственно от сети переменного тока, также ведут себя аналогичным образом, за исключением того, что они также набирают реактивную нагрузку. Текущий сигнал все еще синусоидален (см. Рис. 1).
Однако текущий сигнал искажается, когда в систему вводятся силовые электронные устройства для управления скоростью двигателей.
Эти устройства отрубают часть формы переменного тока с использованием тиристоров или силовых транзисторов, которые используются в качестве статических переключателей.
Рисунок 1 - Сигналы напряжения и тока асинхронного двигателя
Такие измененные формы сигналов могут быть математически проанализированы с использованием преобразований Фурье в виде комбинации векторов силовой частоты (50/60 Гц) и других, частота которых кратно мощности.
Компонент частотной составляющей называется основным и более высоким мультипликаторами, называемыми гармониками. Следует помнить, что все электрические генераторы производят только напряжение на основной частоте.
Но должен быть источник, если должен протекать гармонический ток. Поэтому теоретически истолковывается теоретически, что все гармонические производящие нагрузки являются текущими источниками гармоник. Эти источники питают гармонические токи через остальную часть системы, состоящую из источника и других подключенных к нему нагрузок.
Эти токи, протекающие через различные импедансы системы, появляются как гармонические напряжения. Обычно сигнал напряжения такой системы кажется искаженным.
Кроме того, гармонические токи, протекающие через другие нагрузки системы, вызывают несколько аномалий (см. Таблицу 1 ниже).
Таблица 1 - Гармоники эффектов имеют разные компоненты системы
| Оборудование | Эффекты гармоник |
| Конденсаторы | Усиление гармоник на электрической распределительной системе. |
| Электрическая проводка | Фазовые и нейтральные проводники малорослые. |
| Генераторы двигателей | Перенос способности и операции прерываются. |
| Асинхронные двигатели | Может произойти преждевременно из-за пятой гармоники |
| измерение | Неточное измерение мощности |
| Защита от сверхтока | Отключение выключателя и предохранителя |
| Чувствительные электронные нагрузки | Падение напряжения между нейтралью и землей |
| трансформеры | Снижение эффективности и перегрева |
| Системы бесперебойного питания | Линейное и нагрузочное взаимодействие |
Пример использования функции шунтовых фильтров
,Посмотрим, как работают эти шунтирующие фильтры. Мы можем использовать компьютер, чтобы показать, что происходит, когда гармоники фильтруются из искаженной волны.
Рисунок 2 - Уменьшение гармоник фильтрами
Выбранный пример представляет собой ток на 120 ° квадратной волны с временем коммутации 10 °; типичный сигнал тока линии тока для привода постоянного тока и для многих приводов переменного тока. Вот квадратная волна перед любой фильтрацией. Коэффициент искажения 26% не слишком симпатичный (рис. 2а). Теперь возьмем пятую гармонику.
Это может выглядеть не намного лучше, но коэффициент искажения снижается с 26 до 18%, поэтому ситуация улучшается (рисунок 2b).
Теперь возьмем седьмое. Сейчас все выглядит лучше. Мы видим, что синусоидальная волна начинает появляться. Коэффициент искажения составляет до 11% (рис. 2в).
Затем мы вынимаем одиннадцатый. Все еще нет королевы красоты, но коэффициент искажения теперь составляет всего 8% (рисунок 2d).
Добавим последний элемент и удалим тринадцатую гармонику. Это наша окончательная форма волны тока (рис. 2е). Коэффициент искажения составляет 6%, поэтому мы вводим разумный ток в утилиту. Разумеется, значение этой формы тока для искажения напряжения будет зависеть от импеданса источника и уровня тока.
Высокочастотные гармоники могут распространяться силовыми проводниками, действующими в виде антенн, и появляются как индуцированные шумовые напряжения в соседних сигнальных контурах.
Невозможно предотвратить гармонические токи в целом. Но их можно предотвратить из-за всей системы, создав для них отдельный канал с низким импедансом. Это достигается за счет использования последовательно настроенных последовательно настроенных схем, состоящих из реактора и конденсатора, которые имеют равный импеданс на определенной гармонической частоте.
Для того чтобы полностью отвлечь все гармоники от системы, потребуется несколько таких настроенных банков (по одной для каждой гармонической частоты). Однако по практическим соображениям отбираются только несколько из гармоник более низкого порядка с большими величинами, что является достаточным для существенного уменьшения содержания гармоник.
На рисунке 2 показано, как фильтр может удалить высокочастотные компоненты и как форма волны может появиться по мере удаления.
Ссылка: Практическое заземление, склеивание, защита и защита от всплесков напряжения - Г. Виджаярагаван, Марк Браун, Малкольм Барнс (получить бумажную копию от Амазонки)