Harmoniske fenomener i elektriske systemer: årsaker, effekter og risikoer

Harmonikker et kritisk, men ofte oversett fenomen i elektriske systemer. De representerer forvrengninger av den ideelle sinusformede bølgeformen av spenning eller strøm, som forekommer ved frekvenser som er heltallmultipler av den grunnleggende frekvensen (f.eks. 50 Hz eller 60 Hz). Mens harmonikk er iboende i moderne kraftsystemer, kan deres ukontrollerte tilstedeværelse føre til alvorlige operasjonelle og økonomiske konsekvenser. Denne artikkelen vil utforske deres årsaker, effekter og risikoer.

Hva forårsaker harmonikk?

HarmonikkPrimært stammer fra ikke -lineære belastninger - fordeler der strømmen ikke stemmer overens med sinusformet spenningsbølgeform. Vanlige eksempler inkluderer:

Variable frekvensstasjoner (VFD-er) i industrielle motorer, strømforsyninger for brytermodus (f.eks. Datamaskiner, servere, LED-belysning), omformere av fornybar energi (sol-/vindsystemer), uavbrutt strømforsyning (UPS) og elektriske kjøretøyladestasjoner. Disse belastningene forstyrrer den glatte strømmen av strøm, og produserer forvrengte bølgeformer. For eksempel kan en VFD trekke strøm i korte pulser i stedet for en kontinuerlig sinusbølge, noe som resulterer i harmonikker som den tredje (150 Hz), 5. (250 Hz) eller 7. (350 Hz) harmonikk.

Hva er effekten av harmonikk?  

Harmonikker forringer strømkvaliteten og pålegger kraftinfrastrukturen betydelige skjulte kostnader:  

Harmonikker forårsaker energitap og økte kostnader. For eksempel kan harmoniske strømmer i femte orden føre til opptil 15% ekstra energiavfall i distribusjonssystemer (U.S. Department of Energy Research). Denne ineffektiviteten kan føre til høyere strømregninger.  

Det kan forårsake skader på utstyr og redusert levetid, ettersom harmoniske strømmer genererer virvelstrømmer og hysteresetap, noe som fører til overoppheting. Transformatorer som opererer i høyt harmoniske miljøer kan mislykkes 30–50% raskere enn deres nominelle levetid. I tillegg kan harmonikker forårsake resonans, noe som fører til kondensatoroverbelastning og potensielle eksplosjoner eller branner. I tre-fasesystemer akkumuleres tredjeordens harmonikk (3., 9., etc.) på den nøytrale linjen, noe som potensielt får den til å overopphetes.  

Harmonikk kan også forårsake driftsforstyrrelser, spesielt i sensitivt utstyr som medisinsk utstyr, laboratorieinstrumenter eller datasenterservere som er avhengige av ren kraft. Spenningsforvrengning forårsaket av harmonikk kan føre til utstyrssvikt, datakorrupsjon eller uplanlagt driftsstans.

Overholdelses- og sikkerhetsrisiko forbundet med harmonikk er også kritiske. Overskridende harmoniske grenser spesifisert i standarder som IEEE 519-2022 kan føre til forskriftsmessige bøter. I tillegg kan overoppheting av utstyr skape brannfare og sikkerhetsrisiko.

Som profesjonell produsent og leverandør tilbyr vi produkter av høy kvalitet. Hvis du er interessert i produktene våre eller har spørsmål, kan du gjerneKontakt oss.