Общее введение в гармоники и причины возникновения гармоник
2025-04-16
Мы делаем простое введение о гармониках в сетях, добро пожаловать к нам для общения о гармониках и способах их решения.
Общее введение
Гармоники обычно определяются двумя основными характеристиками:
Их амплитуда: значение гармонического напряжения или тока.
Их порядок: значение их частоты по отношению к основной частоте (50 Гц).
При таких условиях частота гармоники 5-го порядка в пять раз больше основной частоты, т. е. 5 x 50 Гц = 250 Гц.
Примечание: Частотный спектр, также известный как спектральный анализ, указывает типы гармонических генераторов, присутствующих в сети.
Среднеквадратичное значение
Среднеквадратичное значение искаженной волны получается путем вычисления квадратичной суммы различных значений волны для всех гармонических порядков, которые существуют для этой волны:
Среднеквадратичное значение I:
Среднеквадратичное значение всех гармонических составляющих выводится из этого расчета:
Этот расчет показывает одно из основных воздействий гармоник, т. е. повышенный среднеквадратичный ток, проходящий через установку, из-за гармонических составляющих, с которыми связана искаженная волна.
Обычно распределительное устройство и кабели или шинопровод установки определяются по номинальному току на основной частоте; все эти компоненты установки не рассчитаны на то, чтобы выдерживать чрезмерный гармонический ток.
Измерение гармоник: искажение
Наличие различного количества гармоник в сети называется искажением.
Оно измеряется коэффициентами гармонических искажений:
Th: индивидуальный коэффициент искажений
Он указывает в % величину каждой гармоники по отношению к значению основной частоты:
Th (%) = Ah / A1
Где:
Ah = значение напряжения или тока гармоники h-го порядка.
A1 = значение напряжения или тока на основной частоте (50 Гц).
THD: Total Harmonic Distortion
Он указывает в % величину общего искажения по отношению к основной частоте или по отношению к общему значению волны.
Рабочие значения, используемые для определения истинного состояния установок с точки зрения степени гармонического загрязнения, следующие:
Полное гармоническое искажение напряжения [THD(U)], указывающее искажение волны напряжения и отношение суммы гармонических напряжений к напряжению основной частоты, все выражено в %.
Полное гармоническое искажение тока [THD(I)], определяющее искажение волны тока и отношение суммы гармонических токов к току основной частоты, выраженное в %.
Частотный спектр (TFT) представляет собой диаграмму, которая показывает величину каждой гармоники в соответствии с ее порядком.
Изучая ее, мы можем определить, какие гармоники присутствуют и их соответствующую величину.
Линейные нагрузки (катушки индуктивности, конденсаторы и резисторы) не генерируют гармоники.
Нелинейные нагрузки - это те, которые генерируют
Интергармоники
Интергармоники — это синусоидальные компоненты с частотами, которые не являются целыми кратными основной частоты (и, следовательно, расположены между гармониками). Они являются результатом периодических или случайных изменений мощности, потребляемой различными нагрузками, такими как дуговые печи, сварочные аппараты и преобразователи частоты (регулируемые приводы, циклоконвертеры).
Причины гармоник
Генераторы гармоник
Гармоники обычно производятся нелинейными нагрузками, которые, хотя и питаются синусоидальным напряжением, поглощают несинусоидальный ток.
Короче говоря, нелинейные нагрузки считаются источниками тока, которые вводят гармоники в сеть.
Наиболее распространенными нелинейными гармоническими нагрузками являются те, которые встречаются в устройствах, питаемых силовой электроникой, таких как приводы с регулируемой скоростью, выпрямители, преобразователи и т. д.
Такие нагрузки, как насыщаемые реакторы, сварочное оборудование, дуговые печи и т. д., также вводят гармоники.
Другие нагрузки имеют линейное поведение и не генерируют гармоники: индукторы, резисторы и конденсаторы.
Основные источники гармоник
Дуговая печь
Дуговая сварка
Мы различаем эти нагрузки в зависимости от того, используются ли они для промышленных или жилых помещений:
1. Промышленные нагрузки:
a. силовые электронные устройства: приводы с регулируемой скоростью, выпрямители, ИБП и т. д.
b. нагрузки, использующие электрическую дугу: дуговые печи, сварочные аппараты, освещение (люминесцентные лампы и т. д.); гармоники (временные) также генерируются при запуске двигателей с помощью электронного пускателя и при вводе в эксплуатацию силовых трансформаторов.
2. Бытовые нагрузки: телевизоры, микроволновые печи, индукционные плиты, компьютеры, принтеры, люминесцентные лампы и т. д.
Следующая таблица представляет собой руководство по различным нагрузкам с информацией о спектре инжектируемого гармонического тока.
Указания о спектре гармоник, инжектируемых различными нагрузками
Reference Table of Model Selection for Central Management
Нажмите «Активный фильтр гармоник» для ознакомления с решениями.
Нажмите «Активный модульный фильтр гармоник» для ознакомления с продуктами.
Некоторая информация относится к ABB и Schneider.
