Kas ir energosistēmas harmonikas?

Energosistēmas harmonikas ir elektronisko ierīču blakusprodukti, kas rodas, kad noteikti veidi ir pievienoti energosistēmām. Ierīces, piemēram, nepārtrauktās barošanas avoti, personālie datori un mainīgas frekvences diskdziņi, rada energosistēmas harmonikas, kad tās patērē strāvu īsos impulsos, nevis vienmērīgi. Šo harmoniku ietekme rada izkropļotus spriegumus un problēmas, kas negatīvi ietekmē sistēmu veiktspēju.

Elektrības padeves avotu mērķis ir konsekventi piegādāt sinusoidālo spriegumu. Ja nelineāras slodzes vai jebkura ierīce, kas izmanto cietvielu jaudas pārslēgšanas avotus, lai pārveidotu maiņstrāvu par līdzstrāvu, tiek pievienota strāvas avotam, rodas energosistēmas harmonikas. Lineārai slodzei ir nepārtraukta strāvas attiecība, kurā jauda ir proporcionāla spriegumam, ja abiem viļņiem ir vienāda forma. Kvēlspuldzes, motori un sildītāji ir daži lineāro slodžu piemēri.

Harmonisko strāvu veidojošās slodzes ir nelineāras, kur strāvas un sprieguma viļņu formas atšķiras viena no otras pēc formas. Kad šāda slodze patērē enerģiju, sistēmas pretestība rada harmoniskos spriegumus. Feromagnētiskās ierīces, izlādes apgaismojuma vienības un loka ierīces ir daži nelineāro slodžu piemēri. Energosistēmas harmoniku ietekme var būt diezgan smaga atkarībā no sprieguma kropļojumu lieluma.

Daudzos veidos tā iedarbība ir salīdzināma ar to, kā stress nelabvēlīgi ietekmē cilvēka ķermeni. Augsts harmonisko kropļojumu līmenis var izraisīt sporādisku iekārtu darbību, energosistēmas neefektivitāti un pat izslēgšanu. Visu komunālo pakalpojumu sadales sistēmu un visas pievienotās ierīces var ietekmēt dažādos līmeņos vairākos veidos. Piemēram, energosistēmas harmonikas var samazināt kondensatoru kalpošanas laiku vai izraisīt to atteici vai plīsumus. Sastāvdaļas var paklupt, uzsprāgt vai tikt bojātas bez redzama iemesla.

Harmoniskie sprieguma kropļojumi izraisa ģeneratoru nestabilu darbību un pārkarst tinumus transformatoros. Tādas ierīces kā tālruņi un datori var periodiski nedarboties vai radīt traucējumus. Lietotājiem var rasties pārmērīgi elektroenerģijas rēķini, jo komunālo pakalpojumu skaitītāji nepareizi reģistrē jaudas mērījumus.

Tehniķi izmanto daudzas metodes, lai samazinātu energosistēmu harmonikas, sākot no efektīvākas konstrukcijas līdz izolācijas un delta-delta transformatoru izmantošanai. Ar labāku dizainu harmonikas var samazināt, ierobežojot nelineārās slodzes līdz noteiktam transformatora jaudas procentam. Delta-delta transformatori maina fāzu attiecības, izmantojot dažādas metodes, kas arī ir izdevīgas. Izolācijas transformatori mēģina atrisināt problēmu, paaugstinot un samazinot sistēmas spriegumu, lai tas atbilstu.