Mga mapagkukunan ng mga harmonika sa mga de-koryenteng network

Dahil ang mga non-linear na elemento ay palaging naroroon sa modernong mga de-koryente, lalo na sa mga pang-industriya na network, bilang isang resulta, ang mga kasalukuyang curve at boltahe na curve ay nabaluktot, lumilitaw ang mas mataas na harmonic sa mga network.

Una sa lahat, ang non-sinusoidality ay dahil sa pagkakaroon ng mga static converter, pagkatapos - mga kasabay na generator, welding machine, fluorescent lamp, arc furnace, mga transformer, motor at iba pang mga non-linear load.

Sa matematika, ang non-sinusoidality ng kasalukuyang at boltahe na mga kurba ay maaaring katawanin bilang ang kabuuan ng pangunahing harmonic ng dalas ng mains at ang mas mataas na harmonic nito na mga multiple nito. Ang pag-aaral ng harmonic ay nagreresulta sa isang trigonometric Fourier series, at ang mga halaga ng mga frequency at phase ng mga nagresultang harmonic ay madaling makalkula gamit ang formula:

Sa katunayan, ang nagresultang kumbinasyon ng mga non-sinusoidal na boltahe at mga alon sa isang tatlong-phase na network ay maaaring maging asymmetrical o simetriko.Ang isang simetriko na sistema ng mga non-sinusoidal na boltahe para sa mga multiple ng tatlong harmonika (k = 3n) ay humahantong sa pagbuo ng isang sistema ng mga zero-sequence na boltahe.

Higit pa rito, sa k = 3n + 1, ang harmonic sa three-phase network ay bumubuo ng simetriko na sistema ng mga negatibong sequence na boltahe. Kaya't ang bawat k-harmonic ng isang simetriko na sistema ng mga di-sinusoidal na boltahe ay nagreresulta sa isang simetriko na sistema ng mga boltahe ng phase ng direkta, baligtad o zero sequence.

Sa pagsasagawa, gayunpaman, ang sistema ng phase non-sinusoidal voltages ay lumalabas na walang simetriko. Kaya, magnetic core ng tatlong-phase na mga transformer sa kanilang sarili, ang mga ito ay nonlinear at asymmetric, dahil ang mga haba ng magnetic path para sa gitna at huling mga yugto ay naiiba sa isang kadahilanan na 1.9. Bilang resulta, ang mga epektibong halaga ng magnetizing currents ng gitnang yugto ay 1.3 — 1.55 beses na mas maliit kaysa sa mga halaga ng magnetizing currents para sa mga huling yugto.

Ang mga asymmetric harmonic ay nabubulok sa simetriko na mga bahagi kapag ang bawat k -harmonic ay bumubuo ng isang asymmetric na sistema ng mga phase voltage at karaniwang naglalaman ng mga bahagi ng tatlong sequence—zero, forward, at reverse.

Ang mga three-phase network na may nakahiwalay na neutral ay nailalarawan sa kawalan ng mga zero-sequence na bahagi sa bawat isa sa mga phase, sa kondisyon na walang mga earth fault. Bilang resulta, walang multiple ng tatlong harmonics sa phase currents, ngunit may iba pang harmonic na naglalaman ng reverse at positive sequence component.

Ang mga power rectifier, bilang panuntunan, sa gilid ng DC ay may malalaking inductance, na mga windings ng DC machine at smoothing reactor.Ang mga inductance na ito ay maraming beses na mas mataas kaysa sa katumbas na inductance ng alternating current side, samakatuwid ang mga naturang rectifier na may paggalang sa alternating current network ay kumikilos bilang mga mapagkukunan ng mas mataas na harmonic current. Ang kasalukuyang nakadirekta sa network na may harmonic frequency ay may halaga na hindi nakadepende sa mga parameter ng supply network.

Para sa tatlong-phase na mga de-koryenteng network, ito ay katangian na gumamit ng three-phase full-wave rectifier para sa 6 na mga balbula bilang naturang mga converter, kung saan sila ay tinatawag na anim na pulso o anim na yugto. Ang kasalukuyang curve para sa bawat isa sa mga phase sa kasong ito ay maaaring ilarawan ng equation (para sa kasalukuyang ng isang phase A):

Makikita na ang mga phase current ay naglalaman lamang ng mga kakaibang harmonic na hindi multiple ng tatlo, at ang mga palatandaan ng mga harmonic na ito ay kahalili: positive harmonics ng 6k + 1st order at negatibong harmonics ng 6k-1st order.

Kung ang isang labindalawang-phase rectifier ay ginagamit, kapag ang isang pares ng anim na yugto ng rectifier ay konektado sa isang pares ng tatlong-phase na mga transformer (ang pangalawang boltahe ay phase-shifted sa pamamagitan ng pi / 6), pagkatapos ay harmonics ng 12k + 1 at 12k- 1-order ay lilitaw, ayon sa pagkakabanggit.

Bago ginamit ang mga rectifier, ang mga transformer at iba't ibang mga de-koryenteng makina lamang ang pangunahing pinagmumulan ng mas mataas na harmonika sa mga de-koryenteng network. Ngunit kahit ngayon ang mga transformer ay ang pinakakaraniwang elemento ng mga de-koryenteng network.

Ang dahilan kung bakit ang mga transformer ay bumubuo ng mas mataas na harmonics ay ang non-linear magnetization curve ng magnetic circuits at ang patuloy na presensya ng mga loop ng hysteresis… Ang isang non-linear magnetizing curve at hysteresis loop ay bumubuo ng mga distortion ng orihinal na sinusoidal no-load magnetizing current at ang resulta ay mas mataas na harmonics sa kasalukuyang na kinukuha ng transpormer mula sa grid.

Ang mga transformer ng klase ng 110 kV ay may hindi hihigit sa 1% na walang-load na kasalukuyang, at ang mga transformer ng klase ng 6-10 kV - hindi hihigit sa 2-3%. Ang mga ito ay maliliit na alon at ang kanilang mga aktibong pagkalugi sa magnetic circuit ay bale-wala. Ang magnetization curve ang mahalaga, hindi ang hysteresis loop.

Ang magnetization curve ay simetriko at walang mga harmonika sa pagpapalawak ng serye ng Fourier. Ang distortion ng magnetizing current ay sanhi ng kakaibang harmonics, bukod sa kung saan ay multiple ng tatlo. Ang ikatlong harmonic ay partikular na binibigkas, ngunit ang ikalima at ikapitong harmonic ay din ang pinaka makabuluhan.

Ang mga EMF harmonika at kasalukuyang harmonika ay katangian din ng mga motor, parehong kasabay at asynchronous… Ang mga harmonika na ito ay sanhi ng parehong phenomena gaya ng kasalukuyang mga harmonika na nabuo ng mga transformer—ang hindi linearity ng magnetization curve ng mga materyales kung saan ginawa ang stator at rotor.

Ang frequency spectrum ng kasalukuyang mga harmonika ng mga de-koryenteng motor, tulad ng sa mga transformer, ay may kasamang mga kakaibang harmonika, bukod sa kung saan ay malinaw na multiple ng tatlo. Ang pinakamahalaga dito ay ang ika-3, ika-5 at ika-7 na harmonika.

Tulad ng sa kaso ng mga transformer, ang mga magaspang na kalkulasyon ay nagpapahintulot sa amin na kunin ang porsyento ng mga alon ng ika-3, ika-5 at ika-7 na harmonic sa 40% para sa ikatlong harmonic, 30% para sa ikalimang harmonic at 20% para sa ikapitong harmonic (porsiyento ng ang idle current).