Apakah harmonik dalam rangkaian elektrik

Dalam kes yang ideal, rangkaian elektrik harus mempunyai voltan bolak-balik, yang berubah mengikut undang-undang sinusoidal dengan frekuensi 50 Hz (50 kali sesaat), jika kita berbicara mengenai rangkaian domestik. Dalam praktiknya, keadaannya berbeza - voltan jauh dari bentuk sinusoidal, ia terdistorsi, tidak hanya di sepanjang bahagian depan, tetapi sepanjang keseluruhannya dipenuhi dengan pelbagai letupan dan bunyi. Fenomena ini disebut harmonik dalam rangkaian elektrik. Dalam artikel ini kita akan melihat lebih dekat apa itu dan mengapa harmonik berbahaya bagi peralatan yang disambungkan ke rangkaian.

Kandungan:

Pengesanan Harmonik
Punca gangguan
Akibat gangguan harmonik

Pengesanan Harmonik

Grafik isyarat, yang berbeza mengikut undang-undang sinusoidal, mempunyai bentuk:

Tetapi ini berbeza dengan bentuk voltan sebenar dalam rangkaian elektrik:

Jag dan pecah ini juga disebabkan oleh harmonik. Kami akan cuba membincangkan fenomena ini dengan kata mudah. Grafik di atas dapat ditunjukkan sebagai jumlah isyarat dari frekuensi dan magnitud yang berbeza. Sekiranya semua ini ditambahkan, maka hasilnya akan menjadi isyarat seperti itu. Contoh dan hasil penambahan isyarat ditunjukkan dalam grafik di bawah:

Harmonik dibezakan dengan nombor, di mana harmonik pertama adalah komponen dengan nilai terbesar. Walau bagaimanapun, keterangan seperti itu terlalu ringkas. Oleh itu, mari kita berikan formula untuk menentukan nilai harmonik. Ini mungkin dilakukan dengan analisis harmonik dan pengembangan Fourier:

Dari formula ini, seseorang juga dapat membezakan frekuensi dan fasa komponen harmonik rangkaian elektrik dan isyarat sinusoidal yang lain.

Punca gangguan

Sebilangan peralatan dapat dikaitkan dengan sumber gangguan, dari peralatan rumah tangga hingga mesin elektrik industri yang kuat. Untuk memulakan, mari kita pertimbangkan secara ringkas punca kejadiannya.

Harmonik dalam rangkaian AC elektrik timbul disebabkan oleh ciri-ciri peralatan elektrik, misalnya, kerana ketiadaan linearnya ciri-ciri mereka, atau sifat penggunaan semasa.

Sebagai contoh, dalam rangkaian tiga fasa dalam litar magnetik transformer, panjang jalur magnetik fasa tengah dan melampau berbeza hampir 2 kali, dan oleh itu arus magnetisasi mereka berbeza hingga satu setengah kali. Dari sini timbul harmonik dalam rangkaian tiga fasa.

Sumber lain gangguan dalam kejuruteraan elektrik, ini adalah motor elektrik, baik tiga fasa segerak dan tak segerak, dan satu fasa, termasuk motor pemungut sejagat. Jenis mesin yang terakhir digunakan di kebanyakan peralatan rumah tangga, misalnya:

mesin basuh;
pemproses makanan;
latih tubi, penggiling, palu putar, dll.

Hasil daripada operasi menukar bekalan kuasa, harmonik frekuensi tinggi (kebisingan) berlaku di rangkaian elektrik. Untuk memahami bagaimana mereka terbentuk, anda perlu mempunyai maklumat mengenai struktur dalamannya. Ini disebabkan oleh fakta bahawa arus utama UPS berbeza dari berterusan, ia hanya mengalir apabila suis semikonduktor kuasa terbuka.Dan yang terakhir dibuka dan ditutup dengan frekuensi di atas 20 kHz.

Menarik: Kekerapan operasi beberapa bekalan kuasa beralih moden mencapai 150 kHz.

Untuk mengurangkan harmonik ini, penapis gangguan elektromagnetik, seperti penyekat dan kapasitor mod biasa, digunakan. Untuk meningkatkan grafik penggunaan semasa berbanding dengan voltan fasa tunggal pembekalan, digunakan pembetulan faktor daya aktif (KKM Rusia, PFC Inggeris).

Bekalan kuasa sedemikian dipasang di:

Lampu LED;
Ballast elektronik untuk lampu pendarfluor;
bekalan kuasa komputer;
pengecas moden untuk telefon bimbit;
TV dan peralatan lain.

Juga, bekalan kuasa ini termasuk penukar frekuensi.

Untuk mengukur harmonik dalam rangkaian, anda boleh menggunakan alat ukur pelbagai fungsi dari EKF. Selain harmonik, instrumen ini dapat mengukur parameter rangkaian seperti arus, frekuensi, voltan, daya aktif, reaktif dan jelas, serta faktor daya dan frekuensi. Selain itu, meter multifungsi memungkinkan untuk mengawal, menganalisis dan mengoptimumkan operasi peralatan kuasa, sistem dan litar industri. Ia cukup mudah dipasang dan boleh dikonfigurasi untuk pengubah semasa.

Akibat gangguan harmonik

Kehadiran harmonik dalam rangkaian AC elektrik menyebabkan masalah tertentu. Antaranya - peningkatan pemanasan motor elektrik dan wayar kuasa. Kesan harmonik adalah getaran enjin. Akibat lebih jauh boleh berbeza - dari keausan galas rotor motor yang dipercepat, diakhiri dengan kerosakan pada belitan badan dari peningkatan panas.

Dalam elektrik, terdapat penggera palsu dari peralatan pensuisan dan pelindung - pemutus litar, kontaktor dan pemula magnetik. Dalam peralatan bunyi dan teknologi komunikasi, gangguan berlaku kerana harmonik. Mereka bertengkar dengan mereka dengan cara yang sama - dengan memasang penapis gangguan elektromagnetik.

Video di bawah menerangkan tentang harmonik dan interharmonik yang utama:

Sebagai kesimpulan, saya ingin menyatakan bahawa harmonik dalam rangkaian elektrik, pada prinsipnya, tidak memberi faedah. Mereka hanya menyebabkan kerosakan, penggera palsu menukar peralatan dan manifestasi ketidakstabilan lain dalam kerja. Ini boleh menyebabkan bukan sahaja kesulitan dalam operasi, tetapi juga masalah ekonomi, kerugian dan situasi kecemasan yang boleh mengancam nyawa.

Bahan berkaitan: