Harmonické javy v elektrických systémoch: Príčiny, účinky a riziká

Harmonikasú kritickým, ale často prehliadaným javom v elektrických systémoch. Predstavujú skreslenie ideálneho sínusoidného tvaru napätia alebo prúdu, ktoré sa vyskytujú pri frekvenciách, ktoré sú celočíselné násobky základnej frekvencie (napr. 50 Hz alebo 60 Hz). Zatiaľ čo harmonické sú súčasťou moderných energetických systémov, ich nekontrolovaná prítomnosť môže viesť k vážnym prevádzkovým a finančným dôsledkom. Tento článok preskúma ich príčiny, účinky a riziká.

Čo spôsobuje harmonické?

HarmonikaPrimárne pochádza z nelineárnych zaťažení - vyčlenenia, kde prúd nie je v súlade s sínusovým napätím. Bežné príklady zahŕňajú:

Variabilné frekvenčné jednotky (VFD) v priemyselných motoroch, napájacie zdroje v režime prepínača (napr. Počítače, servery, LED osvetlenie), meniče obnoviteľnej energie (solárne/veterné systémy), nepretržité napájacie zdroje (UPS) a elektrické nabíjacie stanice vozidiel. Tieto zaťaženia narušujú hladký tok prúdu a vytvárajú skreslené priebeh. Napríklad VFD môže priťahovať prúd skôr v krátkych impulzoch ako v kontinuálnej sínusovej vlne, čo vedie k harmonickým harmonickým harmonickým harmonikám, ako sú 3. (150 Hz), 5. (250 Hz) alebo 7. (350 Hz) harmonika.

Aké sú účinky harmonických?  

Harmonika degraduje kvalitu energie a ukladá významné skryté náklady na energetickú infraštruktúru:  

Harmonické spôsobujú straty energie a zvýšené náklady. Napríklad harmonické prúdy piateho rádu môžu mať za následok až 15% dodatočného energetického odpadu v distribučných systémoch (Ministerstvo energetického výskumu USA). Táto neefektívnosť môže viesť k vyšším účtom za elektrinu.  

Môže spôsobiť poškodenie zariadenia a zníženú životnosť, pretože harmonické prúdy generujú vírivé prúdy a straty hysteréz, čo vedie k prehriatiu. Transformátory pracujúce vo vysokohorských prostrediach môžu zlyhať o 30–50% rýchlejšie ako ich hodnotené životnosť. Harmonické môžu navyše spôsobiť rezonanciu, čo vedie k preťaženiu kondenzátora a potenciálnym výbuchom alebo požiarom. Ďalej sa v trojfázových systémoch akumulujú harmonické harmoniky tretieho rádu (3., 9. atď.) Na neutrálnej čiare, čo potenciálne spôsobuje, že sa prehrieva.  

Harmonické môžu tiež spôsobiť prevádzkové narušenia, najmä v citlivých zariadeniach, ako sú zdravotnícke pomôcky, laboratórne nástroje alebo servery dátových centier, ktoré sa spoliehajú na čistú energiu. Skreslenie napätia spôsobené harmonickými môže mať za následok zlyhanie zariadenia, korupciu údajov alebo neplánované prestoje.

Kritické sú aj riziká dodržiavania a bezpečnosti spojené s harmonickými. Prekročenie harmonických limitov uvedených v normách, ako je IEEE 519-2022, môže mať za následok regulačné pokuty. Prehrievanie zariadení navyše môže spôsobiť riziká požiaru a bezpečnostné riziká.

Ako profesionálny výrobca a dodávateľ poskytujeme kvalitné výrobky. Ak máte záujem o naše výrobky alebo máte nejaké otázky, neváhajte a neváhajteKontaktujte nás.