هارمونیک
- فوریه 4, 2021
- 7:59 ق.ظ
- بدون نظر
هارمونیک یکی از اثرات مخرب استفاده از نیمه‌هادی‌ها است. در این مطلب قصد داریم به معرفی هارمونیک‌ها و اثرات مخرب آنها بپردازیم.
هارمونیک چیست؟
اگر جریان یا ولتاژ از فرم سینوسی خود خارج شوند، دچار هارمونیک شده اند. هارمونیک‌ها با فرکانس‌های خاص عمل می‌کنند که مرتبه ای از فرکانس موج اصلی است. مثلا برای هارمونیک مرتبه 5 در یک فرکانس برق شهری یعنی ۳ فاز با فرکانس ۵۰ هرتز در نتیجه در اینجا هارمونیکی با فرکانس (5*50)250 هرتز سوار بر موج اصلی داریم که در شبکه قدرت به طور ناخواسته و بر اثر بارهای غیرخطی (Nonlinear loads) تولید می‌شوند.
علل ایجاد هارمونیک
منبع ایجاد هارمونیک می‌تواند هر بار غیر خطی باشد. بار غیر خطی باری است که شکل موج جریان و ولتاژ مشابهی نداشته باشند. منبع اصلی آنها تجهیزات الکترونیکی یا کوره‌های القایی است. در جریان متناوب و عادی شبکه‌های قدرت، ولتاژ سینوسی در یک فرکانس خاص، معمولا 50 یا 60 هرتز است. زمانی که یک بار خطی (Linear load) به سیستم متصل می‌شود، شکل موج جریان مدار هم سینوسی با همان فرکانس خواهد بود.
وقتی یک بار غیرخطی مانند یکسوکننده‌ها به شبکه قدرت متصل می‌شود، جریان مدار دیگر سینوسی نیست. شکل موج جریان می‌تواند بسته به نوع بار و اثر متقابلش با دیگر اجزای شبکه به کلی تغییر کند. صرف نظر از پیچیدگی‌های شکل موج جریان که با آنالیز فوریه قابل توصیف است، می‌توان شکل موج جریان را به شکل موج‌های ساده‌تری که فرکانس آنها مضرب صحیحی از فرکانس شبکه قدرت است، تجزیه کرد.
نمونه‌های بیشتر از بارهای غیرخطی شامل منابع تغذیه سوییچینگ، اینورترها، سافت استارترها، کوره‌های القایی، شارژر دستگاه‌ها (گوشی موبایل، لپتاپ و غیره) و حتی یک لامپ LED یا کم مصرف می‌شوند.
تاثیرات هارمونیک
افزایش جریان یکی از اثرات عمده هارمونیک‌های سیستم قدرت است. این امر به ویژه در هارمونیک سوم باعث به هم خوردن تعادل فازها و در نتیجه باعث افزایش شدید جریان در سیم نول می‌شود. در طراحی یک سیستم الکتریکی این اثر می‌تواند توجه خاصی را در تغذیه بارهای غیر خطی نیاز داشته باشد.
به طور کلی در اینورترها تولید هارمونیک‌ها تاثیرات مخربی علاوه بر افزایش جریان بر دیگر دستگاه‌های برقی می‌گذارند و تا حد متوقف کردن خطوط تولید پیش می‌رود. یک رله اگر به طور ناخواسته عمل کند یا هارمونی روی ولتاژهای آنالوگ و دیجیتال اثر کند، یک دستگاه و به طبع آن یک سیستم دچار اختلال می‌گردد. بعضا وجود هارمونیک باعث خرابی بلبرینگ‌ها و بوش‌های الکتروموتورهای موجود می‌گردد. در حالی که آن دستگاه با جریان برق شبکه چنین واکنشی از خود بروز نمی‌دهد.
راه‌های حذف هارمونیک
- ارت کردن سیستم
- فیلتر DV/DT
- چوک ورودی ACL
- چوک خروجی OCL
- چوک‌های سینوسی Sine wave filter
- چوک DC
بیشتر بخوانید