Harmonische fenomenen in elektrische systemen: oorzaken, effecten en risico's

Harmonischenzijn een kritisch maar vaak over het hoofd gezien fenomeen in elektrische systemen. Ze vertegenwoordigen vervormingen van de ideale sinusvormige golfvorm van spanning of stroom, die voorkomen bij frequenties die gehele veelvouden zijn van de fundamentele frequentie (bijvoorbeeld 50 Hz of 60 Hz). Hoewel harmonischen inherent zijn aan moderne energiesystemen, kan hun ongecontroleerde aanwezigheid leiden tot ernstige operationele en financiële gevolgen. Dit artikel zal hun oorzaken, effecten en risico's onderzoeken.

Wat veroorzaakt harmonischen?

HarmonischenVoornamelijk afkomstig van niet -lineaire belastingen - wegen waarbij de stroom niet aansluit bij de sinusvormige spanningsgolfvorm. Veel voorkomende voorbeelden zijn:

Variabele frequentieaandrijvingen (VFD's) in industriële motoren, schakelmodusvoedingen (bijv. Computers, servers, LED-verlichting), hernieuwbare energie-omvormers (zonne-/windsystemen), ononderbroken voedingen (UPS) en laadstations voor elektrische voertuigen. Deze belastingen verstoren de gladde stroomstroom en produceren vervormde golfvormen. Een VFD kan bijvoorbeeld stroom in korte pulsen tekenen in plaats van een continue sinusgolf, wat resulteert in harmonischen zoals de 3e (150 Hz), 5e (250 Hz) of 7e (350 Hz) harmonischen.

Wat zijn de effecten van harmonischen?  

Harmonischen degraderen de energiekwaliteit en leggen aanzienlijke verborgen kosten op aan de vermogensinfrastructuur:  

Harmonischen veroorzaken energieverliezen en verhoogde kosten. Harmonische stromingen van de vijfde orde kunnen bijvoorbeeld tot 15% extra energieverspilling in distributiesystemen (U.S. Department of Energy Research) leiden. Deze inefficiëntie kan leiden tot hogere elektriciteitsrekeningen.  

Het kan schade aan apparatuur en een verminderde levensduur veroorzaken, omdat harmonische stromen wervelstromen en hysteresisverliezen genereren, wat leidt tot oververhitting. Transformatoren die in hoog-harmonische omgevingen werken, kunnen 30-50% sneller falen dan hun nominale levensduur. Bovendien kunnen harmonischen resonantie veroorzaken, wat leidt tot overbelasting van condensator en potentiële explosies of branden. Bovendien accumuleren in driefasige systemen harmonischen van de derde orde (3e, 9e, enz.) Op de neutrale lijn, waardoor deze mogelijk oververhit is.  

Harmonischen kunnen ook operationele verstoringen veroorzaken, met name in gevoelige apparatuur zoals medische apparaten, laboratoriuminstrumenten of datacenterservers die afhankelijk zijn van schone stroom. Spanningsvervorming veroorzaakt door harmonischen kan leiden tot falen van apparatuur, gegevenscorruptie of niet -geplande downtime.

Naleving en veiligheidsrisico's in verband met harmonischen zijn ook van cruciaal belang. Het overschrijden van harmonische limieten die zijn gespecificeerd in normen zoals IEEE 519-2022 kunnen leiden tot boetes. Bovendien kan oververhitting van apparatuur brandgevaar en veiligheidsrisico's veroorzaken.

Als professionele fabrikant en leverancier bieden we producten van hoge kwaliteit. Als u geïnteresseerd bent in onze producten of vragen heeftNeem contact met ons op.