بروز هارمونیک‌ها و اثرات آن در سيستمهاي برق اولين پيامد عناصر غيرخطي در شبكه است.
به خاطر گسترش فزاينده استفاده از عناصر غيرخطي در سيستمهاي برق، مانند راهاندازها (اینورترها) و مبدلهاي الكترونيكي قدرت، مقدار هارمونيك شكل موج جريان و ولتاژ به طور چشمگيري افزايش يافته است.
اعوجاج هارمونيكي هنوز مهم‌ترين مسئلـه در كيفيت برق ميباشد.
مسائل هارمونيكي با بسياري از قوانين معمولي طراحي سيستمهاي قدرت و عملكرد آن در قرار گرفتن زیر پوشش فركانس اصلي مغايرت دارد.
بنابراين مهندس برق با پديدههاي نا آشنايي روبرو ميشود كه نياز به ابزار پيچيده و تجهيزات پيشرفته براي حل مشكلات و تجزيه و تحليل آنها دارد.
گرچه تحليل مسائل هارمونيكي ميتواند دشوار باشد، ولي خوشبختانه همه سيستم قدرت داراي مشكل هارمونيكي نيست.
فقط درصد كمي از فيدرهاي مربوط به سيستمهاي توزيع تحت تأثير عوامل ناشي از هارمونيك‌ها قرار ميگيرند.
مشتركين برق در صورت وجود هارمونيك‌ها مشكلات زيادتري از شركتهاي برق را تحمل ميكنند.
مشتركين صنعتي كه از محركههاي موتور با قابليت تنظيم سرعت، كوره‌هاي قوس الكتريكي، كوره‌هاي القايي، يكسوكنندهها، اينورترها، دستگاه‌هاي جوش و نظاير آن استفاده ميكنند.
نسبت به مشکلات ناشي از اعوجاج هارمونيكي آسیب پذیرتر از بقيه مشتركين ميباشند.
اعوجاج هارمونيكي يك رویداد جديد در سيستمهاي قدرت به شمار نميرود.
نگراني ناشي از اعوجاج در بسياري از دورهها در سيستمهاي قدرت الكتريكي جريان متناوب وجود داشته و دنبال شده است.
اولين منابع هارمونيكي شناخته شده، ترانسفورماتورها بودند و اولين مشكل نيز در سيستمهاي تلفن پديد آمد.
استفاده گروهي از لامپهاي قوس الكتريك به دليل مؤلفههاي هارمونيكي توجهات خاصي را برانگيخت.
ولي اين مسائل به اندازه اهميت مسئله مبدلهاي الكترونيك قدرت در سالهاي اخير نبوده است.
پژوهشگران متوجه شده‌اند كه اگر سيستم انتقال به نحو مناسبي طراحي گردد، به نحوي كه بتواند مقدار توان مورد نياز بارها را به راحتي تأمين نمايد، احتمال ايجاد مشكل ناشي از هارمونيك‌ها براي سيستم قدرت بسيار كم خواهدبود.
گرچه اين هارمونيك‌ها ميتوانند موجب مسائلي در سيستمهاي مخابراتي شوند.
اغلب در سيستمهاي قدرت مشكلات زماني بروز ميكنند كه خازنهاي موجود در سيستم باعث ايجاد تشديد در يك فركانس هارمونيكي گردند.
در اين شرايط اغتشاشات و اعوجاجات، بسيار بيش از مقادير معمول ميگردند.
امكان ايجاد اين مشكلات در مورد مراكز كوچك مصرف وجود دارد ولي شرايط بدتر در سيستمهاي صنعتي بهدليل درجه زيادي از تشديد رخ ميدهد.
سطوح هارمونیک‌های جریان و ولتاژ در سیستم توزیع، دائما در حال افزایش است.
یک دلیل مهم توسعه وسایلی است که تولید هارمونیک می‌کنند.
وسایل کنترل کننده تریستوری نمونه‌ای است که در سطوح قدرت صنعتی، تجاری و خانگی در حد وسیعی مورد استفاده قرار گرفته است.
این وسایل برای کنترل ولتاژ، سرعت تغییر فرکانس و مدل قدرت به کار برده می‌شوند و عموماً به سبب قیمت پائین‌تر، بازده بیشتر و نگهداری ساده‌تر جایگزین دیگر وسایل شده‌اند.
دلیل دیگر افزایش هارمونیک‌ها، ازدیاد تحریک ترانسفورماتورهای توزیع است که کاربرد آنها عملاً بیشتر می‌شود.
دلیل سوم استفاده از خازن‌های شنت را می‌توان نام برد.
خازن‌ها تولید هارمونیک نمی‌کنند.
اما نصب خازن‌های تصحیح کننده، ضریب قدرت المان‌های پتانسیلی را افزایش و حضور آنها در مدار القائی اساساً امکان حلقه‌های شبکه را برای رزونانس یا تشدید هارمونیک محیا می‌سازد.
تمایل به سوی ظرفیت بیشتر و ولتاژ بالاتر سیستم‌های توزیع در سطوح هارمونیک اثر خواهد گذاشت.
پوشش‌های وسیع سیستم‌ها همراه با تمایل به سوی حلقه‌های شبکه طویل‌تر مدار تلفن موجب رویارویی با مسائل تداخل القایی اضافی را میسر خواهد ساخت.
آمیختن بارهای مسکونی، تجاری و صنعتی به درجه زیاد روی همان فیدرها امکان تداخل القائی اضافی را مطرح خواهد نمود.
با تغذیه کابورترهای قدرت با ظرفیت بالاتر از این فیدرها در نتیجه مقدار بیشتر منابع و جریان هارمونیک از شبکه نیرو کشیده خواهد شد.
بانک خازن‌های تصحیح کننده ضریب قدرت به تعداد زیادتر یا در اندازه بزرگتر منجر به ترکیبات بیشتر پارامترهای مدار برای تولید حلقه‌های رزونانس می‌شوند.
ایستگاه‌های کششی قدرت (مانند مترو، تراموا) برای ترانزیت سریع از سیستم‌های توزیع تغذیه شده، به علت آمیختن با بارهای تجاری و مسکونی معمولا سطوح هارمونیک محیطی را افزایش می‌دهند.
بیشتر صنایع آلومینیوم و کلر در فرآیند تولیدات خود از سیستم‌های dc استفاده می‌نمایند.
این تأسیسات هارمونیک بالا را تولید می‌کنند.
خلاصه آن‌که کوچکترین تردیدی باقی نمی‌گذارد که هارمونیک‌ها بدون کنترل در سیستم، در حال افزایش و توسعه می‌باشند.
در این جا سعی بر بیان اثرات زیان‌آور هارمونیک‌ها روی دستگاه‌ها و روش‌های کنترل آن داریم.
اعوجاج هارمونيكي در سيستمهاي قدرت ناشي از عناصر غيرخطي ميباشد.
عنصر غيرخطي عنصري است كه جريان آن متناسب با ولتاژ اعمالي نميباشد.
افزايش چند درصدي ولتاژ ممكن است باعث شود كه جريان دو برابر شده و نيز موج جريان شكل ديگري به خود بگيرد.
اين مورد ساده‌اي از منبع توليد اعوجاج در سيستم قدرت ميباشد.
هر شكل موج اعوجاجي پريوديك را ميتوان به صورت جمع موجهاي سينوسي بيان نمود.
يعني وقتي كه شكل موج از يك سيكل به سيكل ديگر تغيير نكند، اين موج را ميتوان به صورت جمع امواج سينوسي خالص كه در آن فركانس هر موج سينوسي، مضرب صحيحي از فركانس اصلي موج اعوجاجي است، نمايش داد.
اين موجهاي سينوسي كه فركانس آنها ضريب صحيحي از فركانس اصلي ميباشند، هارمونيكهاي مؤلفه اصلي گويند.
جمع اين موجهاي سينوسي به سري فوريه معروف است.
پيدايش عناصر نيمه‌هادي و المانهاي غيرخطي نظير ديود، تريستور و … و استفاده فراوان از آنها در شبكههاي قدرت عامل جديدي براي ايجاد هارمونيك در سيستمهاي قدرت بهوجود آورد.
كاربرد اين عناصر را ميتوان در تجهيزات و سيستمهاي قدرت زير ديد:
از سوي ديگر عوامل زير را نيز ميتوان به عنوان توليدكنندة هارمونيك در نظر گرفت:
هارمونیک‌ها و اثرات آن در دو سطح قابل بررسی است:
در حالت نخست نتایج نسبتاً بالای هارمونیک‌های ولتاژ و جریان موجب ایجاد هارمونیک می‌گردد.
زیان، خسارت و معیوب شدن دستگاه‌ها یا تلفات بالای غیر قابل قبول انرژی می‌گردد.
حالت دوم شامل تداخل سیستم‌های مصرفی، حفاظتی، کنترل و تنزل در دقت سیستم‌های اندازه‌گیری می‌شود.
بیشتر بخوانید
برای بهینه کار کردن اینورترهای فرکانسی از لوازم و روش‌های
09021580301
تهران، خیابان سعدی شمالی ، پلاک629، ساختمان 250، طبقه 5 ، واحد3
electrikala@gmail.com
info@electrikala.com
