Harmoniske fænomener i elektriske systemer: Årsager, effekter og risici

Harmoniker et kritisk, men ofte overset fænomen i elektriske systemer. De repræsenterer forvrængninger af den ideelle sinusformede bølgeform af spænding eller strøm, der forekommer ved frekvenser, der er heltalmultipler af den grundlæggende frekvens (f.eks. 50 Hz eller 60 Hz). Mens harmonik er iboende i moderne kraftsystemer, kan deres ukontrollerede tilstedeværelse føre til alvorlige operationelle og økonomiske konsekvenser. Denne artikel vil udforske deres årsager, effekter og risici.

Hvad forårsager harmonik?

Harmonikstammer primært fra ikke -lineære belastninger - videregående, hvor strømmen ikke stemmer overens med den sinusformede spændingsbølgeform. Almindelige eksempler inkluderer:

Variable frekvensdrev (VFD'er) i industrielle motorer, switch-mode strømforsyninger (f.eks. Computere, servere, LED-belysning), invertere med vedvarende energi (sol/vindsystemer), uafbrudt strømforsyning (UPS) og ladestationer med elektrisk køretøj. Disse belastninger forstyrrer den glatte strøm af strøm, der producerer forvrængede bølgeformer. For eksempel kan en VFD muligvis trække strøm i korte pulser snarere end en kontinuerlig sinusbølge, hvilket resulterer i harmonik, såsom 3. (150 Hz), 5. (250 Hz) eller 7. (350 Hz) harmonik.

Hvad er virkningerne af harmonik?  

Harmonik forringer strømkvaliteten og pålægger betydelige skjulte omkostninger på strøminfrastrukturen:  

Harmonik forårsager energitab og øgede omkostninger. For eksempel kan harmoniske strømme med femte orden resultere i op til 15% yderligere energiaffald i distributionssystemer (U.S. Department of Energy Research). Denne ineffektivitet kan føre til højere elregninger.  

Det kan forårsage udstyrsskade og reduceret levetid, da harmoniske strømme genererer hvirvelstrømme og hysteresitab, hvilket fører til overophedning. Transformatorer, der opererer i højharmoniske miljøer, kan mislykkes 30-50% hurtigere end deres nominelle levetid. Derudover kan harmonik forårsage resonans, hvilket fører til overbelastning af kondensator og potentielle eksplosioner eller brande. I trefasede systemer akkumuleres endvidere harmoniske tredje orden (3., 9. osv.) På den neutrale linje, hvilket potentielt får den til at overophedes.  

Harmonik kan også forårsage operationelle forstyrrelser, især i følsomt udstyr såsom medicinsk udstyr, laboratorieinstrumenter eller datacentersservere, der er afhængige af ren strøm. Spændingsforvrængning forårsaget af harmonik kan resultere i udstyrssvigt, datakorruption eller ikke -planlagt nedetid.

Overholdelse og sikkerhedsrisici forbundet med harmonik er også kritiske. Overskridelse af harmoniske grænser, der er specificeret i standarder som IEEE 519-2022, kan resultere i regulatoriske bøder. Derudover kan overophedning af udstyr skabe brandfarer og sikkerhedsrisici.

Som professionel producent og leverandør leverer vi produkter af høj kvalitet. Hvis du er interesseret i vores produkter eller har spørgsmål, er du velkommen til atKontakt os.