اثرات مخرب هارمونیک
هارمونیک
هارمونیک، سیگنال یا موجی است که فرکانس آن یک مولفه انتگرال فرکانس برخی سیگنال ها یا موج های مرجع است. این اصطلاح همچنین می تواند به نسبت فرکانس چندین سیگنال یا موجی به فرکانس سیگنال یا موج مرجع اشاره داشته باشد. در ارتباطات و پخش بی سیم ، فرستنده ها طوری طراحی می شوند که حداقل انرژی را در فرکانس های هارمونیک تولید کنند. به طور معمول ، یک دستگاه بی سیم فقط برای استفاده در یک فرکانس در نظر گرفته شده است. خروجی سیگنال در فرکانس های هارمونیک می تواند باعث تداخل در ارتباطات دیگر یا پخش شود.
هارمونیک صدا چیست؟
هارمونیک یک موج صوتی است که دارای فرکانس و یک عدد صحیح از یک لحن اساسی است. کمترین صدای فرکانسی که می تواند روی لوله تولید شود، فرکانس اصلی صدا است.
منظور از هارمونیک در فیزیک چیست؟
هارمونیک موجی با فرکانس است که یک عدد صحیح مثبت از فرکانس موج اصلی است که به عنوان فرکانس اساسی شناخته می شود. موج اصلی همان هارمونیک 1 نیز نامیده می شود.
اولین هارمونیک
کمترین فرکانس تولید شده توسط هر ابزار خاص به عنوان فرکانس اساسی شناخته می شود. فرکانس اساسی اولین هارمونیک ساز نیز نامیده می شود.
تاریخچه هارمونیک
در شهر هارتفورد آمریکا در سال 1893 میلادی مهندسین قدرت با مشکل گرم شدن بیش از حد یک موتور الکتریکی و خرابی عایق آن مواجه شده بودند ، این موتور قبل از ارسال به هاتفورد در کارخانه سازنده تست شده بود تنها تفاوت بین شرایط ازمایش در کارخانه و شرایط واقعی در هاتفورد یک خط انتقال 10 مایلی بود. ادوارد اوئن در سال 1998 میلادی، تاریخچه‌ای را درباره ی هارمونیك‌ها در شبكه قدرت منتشر نمود. او از تجربه شهر هارتفورد آمریكا در سال 1893 میلادی به عنوان اولین مشكل اعوجاجات هارمونیكی یاد می‌كند. تعریف ریاضی هارمونیک سری فوریه بسطی است که هر تابع متناوب را به صورت حاصل جمع تعدادی نامتناهی از توابع نوسانی ساده (سینوسی، کسینوسی یا تابع نمایی مختلط ) بیان می‌کند. این تابع به نام ریاضیدان بزرگ فرانسوی، ژوزف فوریه نامگذاری شده‌است. با بسط هر تابع به صورت سری فوریه، مولفه‌های بسامدی آن تابع به دست می آید.
هارمونیک از کجا به وجود می آید؟
منابع ایجاد هارمونیک ها هر بار غیر خطی میتواند باشد، بار غیر خطی باری است که شکل موج جریان آنها شبیه شکل موج ولتاژ شان نباشد که منبع اصلی آنها تجهیزات الکترونیکی یا کوره های القایی است.
اثرات مخرب هارمونیک ها
- افزایش مقدار موثر جریان ها
- اشباع ترانس
- تریپ های ناخواسته
- پیری زودرس عایق بر روی اجزای شبکه
- کاهش انرژی
ضرایب هارمونیک
برخی از عوامل مهم در ایجاد هارمونیک
- کنترل کننده دور موتور
- UPS
- مبدل فرکانس
- دیمر های روشنایی
- اینورتر ها
- شارژر باتری
- کوره های قوسی
- کوره های القایی
- ترانسفورماتورها
- ماشین های دوار
چگونه هارمونیک ها را در یک سیستم قدرت آزمایش می کنید؟
عیب یابی سیستم برق برای مشكل هارمونیك مشكوك باید شامل اندازه گیری ولتاژ و جریان با مترهای دیجیتال واقعی RMS (ریشه یعنی مربع) باشد. با استفاده از چنین کنتری می توانید دامنه ولتاژ و جریان را در حضور بارهای غیر سینوسی به طور دقیق تعیین کنید.
کنترل هارمونیک
- کاهش میزان جریان های تولید شده توسط بار در هارمونیک
- اضافه کردن فیلتر به منظور ایجاد مسیر برای هارمونیک ها و یاجلوگیری از وارد شدن هارمونیک ها به سیستم و یا تغذیه کردن هارمونیک های جریان به صورت محلی
- تغییر پاسخ فرکانسی سیستم با استفاده از فیلتر ها، اندوکتانس و خازن ها
فیلترهای هارمونیک به سه دسته تقسیم می شوند
در مواردی که اقدامات پیشگیرانه ارائه شده در بالا ناکافی است ، لازم است که نصب را به سیستم های فیلتر کننده مجهز می کنند.این فیلترها درتاسیسات صنعتی با مجموعه ای از بارهای غیر خطی که بیش از 500 کیلوولت آمپر را نشان می دهند ،نصب هایی که نیاز به اصلاح ضریب قدرت دارند،تاسیساتی که برای جلوگیری از ایجاد مزاحمت در برابر بارهای حساس ، باید اعوجاج ولتاژ کاهش یابد،تاسیساتی که برای جلوگیری از اضافه بار باید جریان را کاهش داد استفاده می شوند.سه نوع فیلتر وجود دارد:
- passive
- active
- hybrid
مزایای فنی و اقتصادی كاهش هارمونیک ها
- كاهش تلفات تجهیزات الكتریكی و شبكه برقرسانی
- آزادسازی ظرفیت تجهیزات شبكه مانند موتورهای الكتریكی و ترانسفورماتورها
- افزایش طول عمر تجهیزات به‌دلیل كاهش تلفات و كاهش درجه حرارت
- كاهش احتمال رزونانس موازی و سری در شبكه
- افزایش راندمان موتورهای الكتریكی
- كاهش خطای عملكرد رله‌ها، تجهیزات كنترلی و حفاطتی شبكه ناشی از تاثیرات هارمونیك‌ها.
- کاهش خطای قرائت دستگاه ها
- بهبود رضایت مشتركین به‌دلیل بهبود كیفیت توان
هارمونیک ها چگونه محاسبه می شوند؟
هارمونیک ها ولتاژها یا جریاناتی هستند که با فرکانسی کار می کنند که یک عدد صحیح (عدد کامل) از فرکانس اساسی است. بنابراین با توجه به شکل موج بنیادی 50 هرتز ، فرکانس هارمونیک دوم 100 هرتز ، هارمونیک سوم 150 هرتز ، هارمونیک پنجم 250 هرتز ، هفتم 350 هرتز خواهد بود.
میان هارمونیك ها
ولتاژها و جریان‌هایی كه مولفه فركانس آنها مضرب صحیحی از فركانس مؤلفه اصلی نباشد را میان هارمونیك‌ها می‌نامند. منبع اصلی تولید اعوجاج میان هارمونیك‌ها، مبدل‌های فركانسی استاتیك، سیكلوكانورتر، موتورهای القائی و دستگاههای تولید قوس الكتریكی هستند.
نظر خود را بنویسید