आधुनिक पॉवर सिस्टममध्ये उच्च हार्मोनिक्स दिसण्याची कारणे

आधुनिक जगाची विद्युत उपकरणे अधिकाधिक जटिल होत आहेत, विशेषत: आयटी तंत्रज्ञानासाठी. या प्रवृत्तीमुळे, पॉवर क्वालिटी अॅश्युरन्स सिस्टीमने या आवश्यकता पूर्ण केल्या पाहिजेत: त्यांनी सहजपणे चढउतार, वाढ, व्होल्टेज डिप्स, आवाज, आवेग आवाज इत्यादी हाताळले पाहिजेत, जेणेकरून औद्योगिक नेटवर्क आणि संबंधित वापरकर्ते सामान्यपणे कार्य करू शकतील.

नॉन-लीनियर लोड्समुळे होर्मोनिक्समुळे ग्रिड व्होल्टेजचा आकार बदलणे ही मुख्य समस्यांपैकी एक आहे ज्याचे निराकरण केले जाऊ शकते. या लेखात, आपण या समस्येचे सखोल पैलू पाहू.

समस्येचे सार काय आहे

वर्तमान कार्यालयीन उपकरणे, संगणक, कार्यालय, मल्टीमीडिया उपकरणे यांचा मुख्य वाटा सामान्यत: नॉन-लिनियर लोड्सचा असतो, जे सामान्य पॉवर नेटवर्कमध्ये मोठ्या प्रमाणात जोडलेले असतात, नेटवर्क व्होल्टेजचा आकार विकृत करतात.

हे विकृत व्होल्टेज इतर इलेक्ट्रिकल उपकरणांद्वारे वेदनादायकपणे समजले जाते आणि काहीवेळा त्यांच्या सामान्य ऑपरेशनमध्ये लक्षणीयरीत्या व्यत्यय आणतो: यामुळे खराबी, ओव्हरहाटिंग, सिंक्रोनाइझेशन खंडित होते, डेटा ट्रान्समिशन नेटवर्कमध्ये हस्तक्षेप निर्माण होतो, - सर्वसाधारणपणे, नॉन-साइनसॉइडल अल्टरनेटिंग व्होल्टेजमुळे संपूर्ण विविध उपकरणे होऊ शकतात. , प्रक्रिया आणि सामग्रीसह लोकांची गैरसोय.

व्होल्टेज विकृतीचे वर्णन गुणांकांच्या जोडीद्वारे केले जाते: साइनसॉइडल फॅक्टर, जो उच्च हार्मोनिक्सच्या आरएमएस मूल्याचे नेटवर्क व्होल्टेजच्या मूलभूत हार्मोनिकच्या आरएमएस मूल्याचे गुणोत्तर दर्शवतो आणि लोड क्रेस्ट फॅक्टर, समान प्रभावी लोड करंट आणि पीक वर्तमान वापराचे गुणोत्तर.

उच्च हार्मोनिक्स धोकादायक का आहेत?

उच्च हार्मोनिक्सच्या प्रकटीकरणामुळे होणारे परिणाम तत्काळ आणि दीर्घकालीन प्रदर्शनाच्या कालावधीनुसार विभागले जाऊ शकतात. तात्काळ उल्लेख करणे सामान्य आहे: पुरवठा व्होल्टेज आकार विकृती, वितरण नेटवर्क व्होल्टेज ड्रॉप, हार्मोनिक फ्रिक्वेंसी रेझोनान्ससह हार्मोनिक प्रभाव, डेटा ट्रान्समिशन नेटवर्कमध्ये हानिकारक हस्तक्षेप, ध्वनिक श्रेणीतील आवाज, यंत्रांचे कंपन. दीर्घकालीन समस्यांमध्ये हे समाविष्ट आहे: जनरेटर आणि ट्रान्सफॉर्मरमध्ये जास्त उष्णतेचे नुकसान, कॅपेसिटर आणि वितरण नेटवर्क (तार) जास्त गरम करणे.

हार्मोनिक्स आणि लाइन व्होल्टेज आकार

नेटवर्क साइन वेव्हच्या अर्ध्या भागात लक्षणीय शिखर प्रवाह क्रेस्ट फॅक्टरमध्ये वाढ करतात.शिखर प्रवाह जितका जास्त आणि लहान असेल तितका विरूपण अधिक मजबूत असेल, तर कंघी घटक उर्जा स्त्रोताच्या क्षमतेवर, त्याच्या अंतर्गत प्रतिकारांवर अवलंबून असतो - तो इतका शिखर प्रवाह वितरित करण्यास सक्षम आहे की नाही. काही स्त्रोत त्यांच्या रेट केलेल्या पॉवरच्या संदर्भात ओव्हररेट केलेले असणे आवश्यक आहे, उदाहरणार्थ जनरेटरमध्ये विशेष विंडिंग वापरणे आवश्यक आहे.

परंतु अखंडित वीज पुरवठा (यूपीएस) या समस्येचा अधिक चांगल्या प्रकारे सामना करतात: दुहेरी रूपांतरणामुळे, ते कोणत्याही क्षणी लोड करंट नियंत्रित करण्यास आणि PWM वापरून त्याचे नियमन करण्यास सक्षम आहेत, जे करंटच्या उच्च गुणांकामुळे समस्या टाळतात. . दुस-या शब्दात, उच्च क्रेस्ट फॅक्टर गुणवत्ता UPS साठी समस्या नाही.

उच्च हार्मोनिक्स आणि व्होल्टेज ड्रॉप

वर नमूद केल्याप्रमाणे, UPSs उच्च क्रेस्ट घटक चांगल्या प्रकारे हाताळतात आणि त्यांची वेव्हफॉर्म विकृती 6% पेक्षा जास्त नसते. येथे कनेक्टिंग वायर, नियम म्हणून, काही फरक पडत नाही, ते अगदी लहान आहेत. परंतु लाइन व्होल्टेजमध्ये हार्मोनिक्सच्या विपुलतेमुळे, वर्तमान वेव्हफॉर्म सायनसॉइडलपासून विचलित होईल, विशेषत: सिंगल-फेज आणि थ्री-फेज रेक्टिफायर्सद्वारे सादर केलेल्या विषम उच्च-फ्रिक्वेंसी हार्मोनिक्ससाठी (आकृती पहा).

वितरण नेटवर्कची जटिल प्रतिबाधा सहसा असते प्रेरक स्वभाव, म्हणून, मोठ्या प्रमाणात वर्तमान हार्मोनिक्समुळे 100 मीटर लांबीच्या ओळींवर लक्षणीय व्होल्टेज थेंब होतील आणि हे थेंब परवानगी असलेल्यापेक्षा जास्त असू शकतात, परिणामी लोडवरील व्होल्टेज आकार विकृत होईल.

उदाहरण म्हणून, ट्रान्सफॉर्मरलेस इनपुटसह पॉवर केलेल्या उपकरणाच्या इनपुट फिल्टरच्या प्रतिकारावर अवलंबून, सिंगल-फेज डायोड रेक्टिफायरचा आउटपुट प्रवाह वेगवेगळ्या नेटवर्क प्रतिबाधावर कसा बदलतो आणि याचा व्होल्टेज वेव्हफॉर्मवर कसा परिणाम होतो ते लक्षात घ्या.

तिसऱ्या च्या harmonics गुणाकार समस्या

तिसरा, नववा, पंधरावा इ. — मेन करंटचे उच्च हार्मोनिक्स उच्च मोठेपणा गुणांकाने दर्शविले जातात. हे हार्मोनिक्स सिंगल-फेज लोड्समधून उद्भवतात आणि थ्री-फेज सिस्टमवर त्यांचा प्रभाव अगदी विशिष्ट आहे. तर तीन-चरण प्रणाली सममितीय आहे, प्रवाह एकमेकांपासून 120 अंशांनी विस्थापित होतात, आणि तटस्थ वायरमध्ये एकूण विद्युत प्रवाह शून्य आहे, — संपूर्ण वायरमध्ये व्होल्टेज ड्रॉप नाही.

हे सिद्धांतानुसार बहुतेक हार्मोनिक्ससाठी खरे आहे, परंतु काही हार्मोनिक्स मूलभूत हार्मोनिकच्या वर्तमान वेक्टरच्या त्याच दिशेने चालू वेक्टरच्या रोटेशनद्वारे वैशिष्ट्यीकृत आहेत. परिणामी, न्यूट्रलमध्ये विषम हार्मोनिक्स जे तिसऱ्याचे गुणाकार आहेत एकमेकांवर अधिभारित केले जातात. आणि हे हार्मोनिक्स बहुसंख्य असल्याने, एकूण तटस्थ प्रवाह फेज करंट्सपेक्षा जास्त असू शकतो: म्हणा, 20 अँपिअरचे फेज प्रवाह 30 अँपिअरवर 150 हर्ट्झच्या वारंवारतेसह एक तटस्थ प्रवाह देईल.

हार्मोनिक्सचा प्रभाव लक्षात न घेता डिझाइन केलेली केबल जास्त गरम होऊ शकते कारण, मनाप्रमाणे, त्याचा क्रॉस-सेक्शन वाढवायला हवा होता. तिसर्‍याचे हार्मोनिक गुणाकार तीन-फेज सर्किटमध्ये एकमेकांच्या सापेक्ष 360 अंशांनी ऑफसेट केले जातात.

अनुनाद, हस्तक्षेप, आवाज, कंपन, गरम

वितरण नेटवर्क आहेत अनुनाद धोका उच्च प्रवाह किंवा व्होल्टेज हार्मोनिक्सवर, या प्रकरणांमध्ये हार्मोनिक घटक मूलभूत वारंवारतेपेक्षा जास्त असल्याचे दिसून येते, जे सिस्टम घटक आणि उपकरणांवर नकारात्मक परिणाम करते.

पॉवर लाईन्सच्या जवळ स्थित डेटा ट्रान्समिशन नेटवर्क ज्याद्वारे उच्च हार्मोनिक्स प्रवाह असलेले प्रवाह हस्तक्षेपाच्या अधीन असतात, त्यातील माहिती सिग्नल खराब होतो, तर लाइनपासून नेटवर्कचे अंतर जितके कमी असेल तितकी त्यांच्या कनेक्शनची लांबी जास्त असते. हार्मोनिक फ्रिक्वेंसी - विकृती माहिती सिग्नल जितका जास्त असेल.

उच्च हार्मोनिक्समुळे ट्रान्सफॉर्मर आणि चोक अधिक आवाज करू लागतात, इलेक्ट्रिक मोटर्स चुंबकीय प्रवाहामध्ये स्पंदन अनुभवतात, परिणामी शाफ्टवर टॉर्क कंपन होतात. इलेक्ट्रिकल मशीन आणि ट्रान्सफॉर्मर जास्त गरम होतात आणि उष्णतेचे नुकसान होते. कॅपेसिटरमध्ये, डायलेक्ट्रिक नुकसान कोन ग्रिडपेक्षा जास्त वारंवारतेसह वाढते आणि ते जास्त गरम होऊ लागतात, डायलेक्ट्रिक ब्रेकडाउन होऊ शकते. तापमानात वाढ झाल्यामुळे ओळींमधील नुकसानाबद्दल बोलणे अनावश्यक आहे ...