Mitä ovat sähköjärjestelmän harmoniset?

Sähköjärjestelmän harmoniset yliaallot ovat elektronisten laitteiden sivutuotteita, joita esiintyy, kun tietyt tyypit on kytketty sähköjärjestelmiin. Laitteet, kuten keskeytymättömät virtalähteet, henkilökohtaiset tietokoneet ja taajuusmuuttajat, luovat sähköjärjestelmän yliaaltoja, kun ne kuluttavat virtaa lyhyillä pulsseilla tasaisen sijasta. Näiden harmonisten vaikutukset aiheuttavat vääristyneitä jännitteitä ja ongelmia, jotka vaikuttavat kielteisesti järjestelmien suorituskykyyn.

Sähkönsyöttölähteiden tarkoituksena on tuottaa sinimuotoisia jännitteitä johdonmukaisesti. Kun epälineaariset kuormat tai mikä tahansa laite, joka käyttää puolijohdekytkentävirtalähteitä vaihtovirran muuttamiseksi tasavirraksi, on kytketty virtalähteeseen, se johtaa sähköjärjestelmän harmonisiin. Lineaarisella kuormalla on jatkuva virtasuhde, jossa teho on verrannollinen jännitteeseen, kun molemmat aallot ovat samanmuotoisia. Hehkulamput, moottorit ja lämmittimet ovat esimerkkejä lineaarisista kuormista.

Harmonisia virtaa tuottavat kuormat ovat epälineaarisia, jolloin virta- ja jänniteaaltomuodot eroavat toisistaan ​​muodoltaan. Kun tällainen kuorma kuluttaa tehoa, järjestelmän impedanssi synnyttää harmonisia jännitteitä. Ferromagneettiset laitteet, purkausvalaisimet ja valokaarilaitteet ovat esimerkkejä epälineaarisista kuormista. Sähköjärjestelmän harmonisten vaikutukset voivat olla melko vakavia jännitteen vääristymän suuruudesta riippuen.

Sen vaikutus on monella tapaa verrattavissa siihen, miten stressi vaikuttaa haitallisesti ihmiskehoon. Suuri harmoninen vääristymä voi johtaa satunnaiseen laitteiden toimintaan, sähköjärjestelmän tehottomuuteen ja jopa seisokkeihin. Koko apuohjelman jakelujärjestelmä ja kaikki liitetyt laitteet voivat vaikuttaa eri tasoilla useilla tavoilla. Esimerkiksi sähköjärjestelmän harmoniset yliaallot voivat lyhentää kondensaattoreiden käyttöikää tai aiheuttaa niiden rikkoutumisen tai rikkoutumisen. Osat voivat laueta, räjähtää tai vaurioitua ilman havaittavaa syytä.

Harmoniset jännitteen vääristymät saavat generaattorit toimimaan epävakaasti ja ylikuumentamaan muuntajien käämit. Laitteet, kuten puhelimet ja tietokoneet, voivat epäonnistua ajoittain tai aiheuttaa häiriöitä. Käyttäjät voivat saada liiallisia sähkölaskuja, koska sähkömittarit kirjaavat tehomittaukset väärin.

Teknikot käyttävät monia menetelmiä vähentääkseen sähköjärjestelmän yliaaltoja aina tehokkaammista malleista eristys- ja delta-delta-muuntajien käyttöön. Paremman suunnittelun ansiosta harmoniset voidaan alentaa rajoittamalla epälineaariset kuormat tiettyyn prosenttiin muuntajan kapasiteetista. Delta-delta-muuntajat siirtävät vaihesuhteita eri tekniikoilla, joista on myös hyötyä. Eristysmuuntajat yrittävät ratkaista ongelman tehostamalla ja pienentämällä järjestelmän jännitettä vastaamaan.