Узнайте подробности гармонических причин и опасностей

Что такое гармоники?

В строгом смысле, гармоники относятся к электрическому току с частотой, которая является целым кратным основной волны.Как правило, это относится к разложению в ряд Фурье периодической несинусоидальной электрической величины, а остальное больше, чем основная волна.Количество электроэнергии, произведенной током частоты.

Частота гармоники также должна быть равна целому кратному частоте основной волны, волна с частотой, в 3 раза превышающей основную волну, называется третьей гармоникой, волна с частотой, в 5 раз превышающей основную волну, называется третьей гармоникой. называется пятой гармоникой и так далее.Независимо от количества гармоник, все они синусоидальные.

Гармоническая классификация

По разным гармоническим частотам его можно разделить на:

1. Нечетные гармоники

Гармоники, номинальная частота которых является нечетным кратным основной частоты, называются «нечетными гармониками», например, 3-я, 5-я и 7-я гармоники.

2. Четные гармоники

Гармоники, номинальная частота которых кратна основной частоте, называются «четными гармониками», например, 2-я, 4-я, 6-я и 8-я гармоники.

Вообще говоря, нечетные гармоники причиняют больше вреда, чем четные гармоники.

В сбалансированной трехфазной системе из-за соотношения симметрии четные гармоники исключены и существуют только нечетные гармоники.Для трехфазных выпрямленных нагрузок гармонические токи составляют 6n±1 гармоник, таких как 5, 7, 11, 13, 17, 19 и т. д.

3. Компонентные гармоники

Компоненты, частота которых не является целым кратным основной волны, называются интергармониками, а иногда интергармоники ниже основной волны называются субгармониками.Субгармоники можно рассматривать как интергармоники между постоянным током и частотой сети.

Причины гармоник

В идеально чистой системе электроснабжения и ток, и напряжение имеют синусоидальную форму.В простой цепи только с линейными компонентами (резисторы, катушки индуктивности и конденсаторы) протекающий ток пропорционален приложенному напряжению, а протекающий ток представляет собой синусоидальную волну.

Используя принцип анализа Фурье, несинусоидальный сигнал можно разложить на основные части и их кратные.

В энергосистемах основной причиной генерации гармоник являются нелинейные нагрузки.При протекании тока через нагрузку он не имеет линейной зависимости от приложенного напряжения, и формируется несинусоидальный ток, т. е. в цепи присутствуют гармоники.

Везде, где есть источник гармонии, есть генерация гармонии.За последние 30 лет применение силовых электронных устройств становится все более и более обширным, что делает силовые электронные устройства крупнейшим источником гармоник.Цепь диодного выпрямителя, использующая конденсаторную фильтрацию на стороне постоянного тока, также является серьезным источником гармонических помех.

Фаза основной составляющей входного тока этой схемы примерно такая же, как фаза напряжения питания, поэтому коэффициент мощности основной гармоники близок к 1. Однако гармонические составляющие входного тока очень велики, вызывая серьезные загрязнение энергосистемы и снижение общего коэффициента мощности.Кроме того, силовые электронные устройства, такие как схемы регулировки мощности переменного тока с фазовым управлением и циклические преобразователи, также генерируют большое количество гармонического тока на входе.

Вред гармоник

Идеальная коммунальная сеть должна обеспечивать единую фиксированную частоту с заданной амплитудой напряжения.Появление гармонического тока и гармонического напряжения является своего рода загрязнением общественной электросети.Окружающая среда, в которой используется электрическое оборудование, ухудшается, а также влияет на окружающее силовое и электронное оборудование.

Были проведены некоторые исследования и есть определенное понимание, но гармоническое загрязнение в то время не привлекало должного внимания.За последние 30 или 40 лет быстрое развитие различных силовых электронных устройств сделало гармоническое загрязнение общественной электросети все более и более серьезным, а также произошли различные неисправности и аварии, вызванные гармониками.Вред гармоник для коммунальной сети и других систем заключается примерно в следующих аспектах.

(1) Гармоники вызывают дополнительные гармонические потери в компонентах электросети общего пользования, снижая эффективность производства, передачи и электрооборудования, а большое количество 3-й гармоники, протекающей через нейтральную линию, вызывает перегрев линии и даже вызывает огонь.

(2) Гармоники влияют на нормальную работу различного электрического оборудования.Воздействие гармоник на двигатель вызывает не только дополнительные потери, но и механическую вибрацию, шум и перенапряжения, которые вызывают сильный локальный перегрев трансформатора.Гармоники приводят к перегреву конденсаторов, кабелей и другого оборудования, старению изоляции, сокращению срока службы и даже повреждению.

(3) Гармоники будут вызывать локальный параллельный резонанс и последовательный резонанс в электросети общего пользования, тем самым усиливая гармоники, что значительно увеличивает вред вышеперечисленных (1) и (2) и даже вызывает серьезные аварии.

(4) Гармоники вызовут неисправность устройств релейной защиты и автоматики, а также сделают измерения электроизмерительных приборов неточными.

(5) Гармоники будут мешать соседней системе связи, легкие будут генерировать шум и снижать качество связи;тяжелые приведут к потере места жительства и сделают систему связи неспособной нормально работать.