Mga dahilan para sa paglitaw ng mas mataas na harmonika sa mga modernong sistema ng kuryente

Ang mga de-koryenteng kagamitan ng modernong mundo ay nagiging mas kumplikado, lalo na para sa mga teknolohiyang IT. Dahil sa trend na ito, dapat matugunan ng mga sistema ng pagtiyak ng kalidad ng kuryente ang mga kinakailangang ito: kailangan lang nilang madaling mahawakan ang mga pagbabagu-bago, surge, pagbaba ng boltahe, ingay, ingay ng salpok, atbp., upang ang pang-industriya na network at ang mga nauugnay na gumagamit nito ay gumana nang normal.

Ang pagbabago ng boltahe ng grid dahil sa mga harmonika na dulot ng mga di-linear na load ay isa sa mga pangunahing problema na dapat lutasin. Sa artikulong ito, titingnan natin ang mga malalim na aspeto ng problemang ito.

Ano ang kakanyahan ng problema

Ang pangunahing bahagi ng kasalukuyang kagamitan sa opisina, mga computer, opisina, mga kagamitan sa multimedia ay karaniwang mga non-linear load, na kung saan, konektado sa karaniwang network ng kapangyarihan sa napakalaking dami, pinipilipit ang hugis ng boltahe ng network.

Ang baluktot na boltahe na ito ay masakit na nakikita ng iba pang mga de-koryenteng aparato at kung minsan ay makabuluhang nakakagambala sa kanilang normal na operasyon: nagdudulot ito ng mga malfunctions, sobrang pag-init, sinira ang pag-synchronize, nagdudulot ng interference sa mga network ng paghahatid ng data, — sa pangkalahatan, ang non-sinusoidal alternating voltage ay maaaring magdulot ng iba't ibang kagamitan. , proseso at abala sa mga tao, kabilang ang materyal.

Ang pagbaluktot ng boltahe tulad nito ay inilalarawan ng isang pares ng mga coefficient: ang sinusoidal factor, na sumasalamin sa ratio ng rms value ng mas mataas na harmonics sa rms value ng fundamental harmonic ng boltahe ng network, at ang load crest factor, katumbas ng isang ratio ng peak current consumption sa epektibong load current.

Bakit mapanganib ang mas mataas na harmonika?

Ang mga epekto na dulot ng pagpapakita ng mas mataas na mga harmonika ay maaaring hatiin ayon sa tagal ng pagkakalantad sa agaran at pangmatagalan. Karaniwang banggitin ang madalian: pagbaluktot ng hugis ng boltahe ng supply, pagbaba ng boltahe sa network ng pamamahagi, mga epektong magkakaharmonya kabilang ang harmonic frequency resonance, nakakapinsalang interference sa mga network ng paghahatid ng data, ingay sa acoustic range, vibration ng makinarya. Ang mga pangmatagalang problema ay kinabibilangan ng: labis na pagkawala ng init sa mga generator at mga transformer, sobrang pag-init ng mga capacitor at mga network ng pamamahagi (mga wire).

Harmonics at hugis ng boltahe ng linya

Ang makabuluhang peak currents sa kalahati ng network sine wave ay humantong sa pagtaas ng crest factor.Ang mas mataas at mas maikli ang peak kasalukuyang, mas malakas ang pagbaluktot, habang ang comb factor ay nakasalalay sa mga kakayahan ng pinagmumulan ng kapangyarihan, sa panloob na paglaban nito - kung ito ay makapaghatid ng gayong peak current. Ang ilang mga mapagkukunan ay dapat na overrated na may kaugnayan sa kanilang na-rate na kapangyarihan, halimbawa espesyal na windings ay dapat gamitin sa generators.

Ngunit ang uninterruptible power supply (UPS) ay nakayanan ang problemang ito nang mas mahusay: dahil sa dobleng conversion, nagagawa nilang kontrolin ang kasalukuyang load anumang sandali at kinokontrol ito gamit ang PWM, na iniiwasan ang mga problema dahil sa mataas na koepisyent ng suklay ng kasalukuyang . Sa madaling salita, ang mataas na crest factor ay hindi isang isyu para sa isang kalidad na UPS.

Mas mataas na harmonika at pagbaba ng boltahe

Tulad ng nabanggit sa itaas, pinangangasiwaan ng mga UPS ang mga high crest factor nang maayos at ang kanilang waveform distortion ay hindi lalampas sa 6%. Ang pagkonekta ng mga wire dito, bilang isang panuntunan, ay hindi mahalaga, sila ay medyo maikli. Ngunit dahil sa kasaganaan ng mga harmonika sa boltahe ng linya, ang kasalukuyang waveform ay lilihis mula sa sinusoidal, lalo na para sa mga kakaibang high-frequency na harmonic na ipinakilala ng single-phase at three-phase rectifier (tingnan ang figure).

Ang kumplikadong impedance ng network ng pamamahagi ay karaniwang likas na pasaklaw, samakatuwid, ang kasalukuyang mga harmonika sa malalaking dami ay hahantong sa mga makabuluhang pagbaba ng boltahe sa mga linya na 100 metro ang haba, at ang mga patak na ito ay maaaring lumampas sa mga pinahihintulutan, bilang isang resulta kung saan ang hugis ng boltahe sa pagkarga ay magiging pangit.

Bilang halimbawa, tandaan kung paano nagbabago ang output current ng isang single-phase diode rectifier sa iba't ibang impedance ng network, depende sa resistensya ng input filter ng isang powered device na may transformerless input, at kung paano ito nakakaapekto sa waveform ng boltahe.

Ang problema ng harmonics multiple ng ikatlong

Ikatlo, ikasiyam, ikalabinlima, atbp. — ang mas mataas na harmonics ng mains current ay nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na amplitude coefficients. Ang mga harmonika na ito ay nagmumula sa mga single-phase load at ang epekto nito sa mga three-phase system ay medyo tiyak. Kung ang three-phase system ay simetriko, ang mga alon ay inilipat mula sa bawat isa sa pamamagitan ng 120 degrees, at ang kabuuang kasalukuyang sa neutral na kawad ay zero, - walang pagbaba ng boltahe sa kawad.

Ito ay totoo sa teorya para sa karamihan ng mga harmonika, ngunit ang ilang mga harmonika ay nailalarawan sa pamamagitan ng pag-ikot ng kasalukuyang vector sa parehong direksyon tulad ng kasalukuyang vector ng pangunahing harmonic. Bilang resulta, sa neutral ang mga kakaibang harmonika na multiple ng pangatlo ay nakapatong sa isa't isa. At dahil ang mga harmonika na ito ay nasa karamihan, ang kabuuang neutral na kasalukuyang ay maaaring lumampas sa mga alon ng phase: sabihin, ang mga alon ng phase na 20 amperes ay magbibigay ng neutral na kasalukuyang na may dalas na 150 Hz sa 30 amperes.

Ang isang cable na idinisenyo nang hindi isinasaalang-alang ang impluwensya ng mga harmonika ay maaaring mag-overheat dahil, ayon sa isip, ang cross-section nito ay dapat na nadagdagan. Ang mga Harmonic multiple ng pangatlo ay na-offset sa isang three-phase circuit ng 360 degrees na may kaugnayan sa isa't isa.

Resonance, interference, ingay, vibration, heating

Mayroon ang mga network ng pamamahagi panganib ng resonance sa mas mataas na kasalukuyang o boltahe na harmonika, sa mga kasong ito ang harmonic component ay lumalabas na mas mataas kaysa sa pangunahing frequency, na negatibong nakakaapekto sa mga bahagi at kagamitan ng system.

Ang mga network ng paghahatid ng data na matatagpuan malapit sa mga linya ng kuryente kung saan ang mga daloy na may mas mataas na harmonic na daloy ay napapailalim sa pagkagambala, ang signal ng impormasyon sa kanila ay lumalala, habang ang mas maikli ang distansya mula sa linya patungo sa network, mas malaki ang haba ng kanilang koneksyon, mas mataas ang harmonic frequency — mas malaki ang signal ng pagbaluktot ng impormasyon.

Ang mga transformer at chokes ay nagsisimulang gumawa ng mas maraming ingay dahil sa mas mataas na harmonics, ang mga de-koryenteng motor ay nakakaranas ng mga pulsation sa magnetic flux, na nagreresulta sa mga torque vibrations sa shaft. Ang mga de-koryenteng makina at mga transformer ay nag-overheat at nangyayari ang pagkawala ng init. Sa mga capacitor, ang anggulo ng pagkawala ng dielectric ay tumataas na may dalas na mas mataas kaysa sa grid, at nagsisimula silang mag-overheat, maaaring mangyari ang dielectric breakdown. Hindi kinakailangang pag-usapan ang mga pagkalugi sa mga linya dahil sa pagtaas ng kanilang temperatura ...