What are harmonics?
sähköisessä sähköjärjestelmässä harmoninen on jännite tai virta, joka on järjestelmän perustaajuuden kerrannaisella. Yliaaltoja voidaan parhaiten kuvata jännitteen tai virran aaltomuodon muotona tai ominaisuuksina suhteessa sen perustaajuuteen. Kun aaltomuodot poikkeavat jäntevästä muodosta, ne sisältävät harmonisia.
sähköverkon harmoniset taajuudet aiheuttavat usein sähkönlaatuongelmia, mikä johtaa laitteiden ja johtimien lisääntyneeseen lämmitykseen, vaihtelevien nopeuskäyttöjen virhetoimintaan ja moottoreiden vääntömomentin pulsseihin.
mikä aiheuttaa harmonian?
VAIHTOVIRTAKUORMIA kutsutaan joko lineaarisiksi tai epälineaarisiksi riippuen siitä, miten ne vetävät virtaa verkkovirtalähteen aaltomuodosta. Lineaarisella kuormituksella jännitteen ja virran aaltomuotojen välinen suhde on sinimuotoinen ja virta milloin tahansa on verrannollinen jännitteeseen; tätä kutsutaan Ohmin laiksi. Esimerkkejä lineaarisista kuormituksista ovat muuntajat, moottorit ja kondensaattorit.
epälineaarisella kuormituksella virta ei ole verrannollinen jännitteeseen ja vaihtelee vaihtokuorma-impedanssin perusteella, eli sen vetämällä virralla ei ole samaa aaltomuotoa kuin syöttöjännitteellä. Epälineaariset kuormitukset vetävät virtoja äkillisissä lyhyissä pulsseissa. Nämä pulssit vääristävät nykyisiä aaltomuotoja, mikä puolestaan synnyttää yliaaltoja, jotka voivat aiheuttaa virtaongelmia, jotka vaikuttavat sekä jakeluverkon laitteisiin että siihen kytkettyihin kuormiin. Esimerkkejä epälineaarisista kuormituksista ovat Tasasuuntaajat, vaihtuvanopeuksiset asemat ja elektroniset laitteet, kuten tietokoneet, tulostimet, Televisiot, palvelimet ja televiestintäjärjestelmät, joissa käytetään SMPS-virransyöttötekniikkaa (switched-mode power supply, SMPS).
mitkä ovat harmonioiden seuraukset?
sähköjärjestelmän kyky toimia optimaalisella tasolla vaarantuu harmonisen särön tullessa järjestelmään. Harmoniat aiheuttavat tehottomuutta laitteiden toiminnassa, koska virrankulutuksen tarve kasvaa. Tarvittavan kokonaisvirran kasvu aiheuttaa korkeampia asennus-ja hyötykustannuksia, ylikuumenemista ja heikentynyttä kannattavuutta.
miten harmonisointia voi vähentää?
muutamia suosituimpia tapoja hallita harmonisia säveliä ovat:
- yritän vähentää kuormituksen tuottamia harmonisia virtauksia. Line reaktorin tai muuntajan lisääminen sarjaan vähentää merkittävästi yliaaltoja sekä tarjoaa ohimeneviä suojausetuja.
- lisäämällä suotimia joko viemään harmoniset virrat pois järjestelmästä estäen siten virtojen pääsyn järjestelmään alun perin, tai syöttämällä harmoniset virrat paikallisesti. Esimerkiksi lisäämällä shunttisuodattimen oikosulkujen harmoniset virrat niin lähelle särön lähdettä kuin käytännöllistä. Tämä pitää virrat poissa syöttöjärjestelmästä. Shunttisuodatin on suosittu suodatinvalinta, koska se on kustannustehokas ja voi korjata kuormituskertoimen ja samalla poistaa harmonisen virran.
- järjestelmän taajuusvasteen muokkaaminen suodattimilla, induktoreilla tai kondensaattoreilla. Aktiiviset suodattimet toimivat syöttämällä elektronisesti virran harmonisen komponentin epälineaariseen kuormitukseen.
- tarjoaa muuntajakytkennät, jotka voivat vähentää harmonisia virtoja kolmivaiheisissa järjestelmissä.
- kondensaattorin koon muuttaminen. Tämä on usein yksi edullisimmista vaihtoehdoista sekä yleishyödyllisille että teollisuusasiakkaille.
onko ongelmia harmonisten sointien kanssa? Vieraile anixter.com/contact – hakemaan apua sähköinsinööreiltämme.