کیفیت توان در تصمیم گیری در مورد راندمان هر موتور از اهمیت بالایی برخوردار است.

اهمیت هارمونیک ها در بهبود کیفیت توان قابل بررسی است.

برخی از پارامترهای حیاتی کیفیت توان عبارتند از:

• هارمونیک
• عدم تعادل ولتاژ
• نوسانات ولتاژ

در یک سیستم جریان متناوب (AC)، پتانسیل ولتاژ و جریان عبوری از مدار بار در فرکانس و دامنه توصیف می‌شوند. فرکانس جریان با فرکانس ولتاژ یکسان خواهد بود تا زمانی که مقاومت بار/امپدانس تغییر نکند. در یک بار خطی، مانند یک مقاومت، خازن یا سلف، جریان و ولتاژ فرکانس یکسانی خواهند داشت. تا زمانی که ویژگی های اجزای بار تغییر نکند، جزء فرکانس جریان تغییر نخواهد کرد. وقتی با بارهای غیر خطی مانند منابع تغذیه سوئیچینگ، ترانسفورماتورهایی که اشباع می‌شوند، خازن‌هایی که تا اوج ولتاژ تغذیه شارژ می‌شوند و مبدل‌های مورد استفاده در درایوها سروکار داریم، ویژگی‌های بار دینامیک هستند. با تغییر دامنه ولتاژ و تغییر امپدانس بار، فرکانس جریان تغییر خواهد کرد.

هارمونیک ها در بهبود کیفیت توان

هارمونیک ها فرکانس های ولتاژ و جریان هستند که بر روی شکل موج های ولتاژ و جریان سینوسی معمولی قرار دارند. معمولاً این فرکانس های هارمونیک مضربی از فرکانس اصلی هستند که ۵۰ هرتز (هرتز) است. هارمونیک ها توسط این “بارهای سوئیچینگ” ایجاد می شوند (که “بارهای غیرخطی” نیز نامیده می شوند، زیرا جریان به آرامی با ولتاژ تغییر نمی کند، همانطور که با بارهای مقاومتی و راکتیو ساده تغییر می کند). هر بار که جریان روشن و خاموش می شود، یک پالس جریان ایجاد می شود. شکل موج پالسی حاصل از طیفی از فرکانس های هارمونیک، از جمله ۵۰ هرتز اصلی و مضرب آن تشکیل شده است. شکل موج های فرکانس بالاتر که در مجموع به عنوان اعوجاج هارمونیک کل (THD) شناخته می شوند، کار مفیدی انجام نمی دهند و می توانند مزاحمت قابل توجهی باشند. عملکرد بارهای غیر خطی باعث ایجاد جریان اعوجاج شده، که وابسته به مسیر است. تأثیر اعوجاج جریان بر بارهای داخل یک تأسیسات حداقل است. بنابراین، جریان های هارمونیک به جز بارهای غیرخطی که آنها را ایجاد کرده اند، نمی توانند به تجهیزات وارد شوند. با این حال، تأثیر اعوجاج جریان بر سیستم های توزیع می تواند جدی باشد، در درجه اول به دلیل افزایش جریان در سیستم. بنابراین هارمونیک های جریان باعث افزایش تلفات در اجزای سیستم برق مشترک و برق شهری می شود.

در زیر برخی از منابع هارمونیک که از بارهای غیر خطی هارمونیک تولید می کنند آورده شده است:

• مبدل ها و یکسو کننده های برق استاتیک که در یو پی اس، شارژر باتری و غیره استفاده می شوند.
• کوره های قوس
• الکترونیک قدرت برای کنترل های موتور (درایوهای AC/DC)
• کامپیوترها
• گیرنده های تلویزیون
• ترانسفورماتورهای اشباع
• نور فلورسنت
• تجهیزات مخابراتی

اثرات هارمونیک ها و اهمیت هارمونیک ها در بهبود کیفیت توان

هارمونیک ها بر عناصر مختلف شبکه موجود در یک سیستم تأثیر چندگانه دارند. هرگاه یک جریان هارمونیک از تجهیزات عبور کند،

• به دلیل فرکانس بالاتر باعث تلفات اضافی می شود، دستگاه هایی مانند موتور، ترانسفورماتور و … که دارای هسته چند لایه هستند به دلیل فرکانس بیشتر جریان هارمونیک تلفات بیشتری دارند.

• در کابل ها روند جریان هارمونیک از پوسته بیرونی هادی به دلیل اثر پوستی جریان می یابد و منجر به گرم شدن این هادی ها می شود.

• هارمونیک ها می توانند باعث خاموش شدن رله ها و خرابی خازن های نصب شده در سیستم توزیع برای بهبود ضریب توان شوند.

• جریان های هارمونیک خاصی (مثلاً هارمونیک پنجم ⁾ دارای توالی فاز معکوس هستند که به این معنی است که هر وسیله الکترومکانیکی مورد استفاده برای اندازه گیری مقادیر واقعی را ثبت نمی کند. به طور مشابه، در یک شبکه آلوده، یک موتور القایی معمولی ممکن است به دلیل گشتاور تولید جریان هارمونیک در جهت معکوس، گشتاور لازم را ایجاد نکند.

• هارمونیک های مرتبه بالاتر با سیستم های مخابراتی نیز تداخل دارند. هرگاه یک خط تلفن موازی با یک خط برق دارای هارمونیک باشد، نویز در خط تلفن وارد می شود. این پدیده به تداخل تلفنی معروف است

• یک ولتاژ بسیار آلوده ممکن است منجر به عملکرد نامناسب دستگاه هایی مانند تریستور شود که عملکرد آنها به عبور از صفر شکل موج ولتاژ بستگی دارد. این ممکن است منجر به خرابی کموتاسیون در تریستورها شود

• محتوای هارمونیک بالا همچنین منجر به ضریب توان کم می شود. زاویه بین مولفه اصلی جریان و ولتاژ ضریب توان جابجایی را نشان می دهد، در حالی که زاویه بین ولتاژ و جریان RMS (بنیاد و هارمونیک) ضریب توان کل را نشان می دهد. در یک بار خطی، PF و DPF یکسان هستند، در حالی که، برای بارهایی که هارمونیک های زیادی تولید می کنند، PF بسیار کمتر از DPF است.

• برخی از جریان های هارمونیک که جریان های توالی صفر هستند (جریان هارمونیک ۳ ⁾ تمایل به جریان در خنثی در یک سیستم ۳ فاز و ۴ سیم دارند. در بیشتر بارهای خانگی و تجاری، که ماهیت غیر خطی دارند، مقدار قابل توجهی جریان هارمونیک ۳ تولید می کنند ^، هادی خنثی بیش از حد گرم می شود و ممکن است منجر به ذوب شدن آن شود. مشاهده شده است که در موارد شدید، جریان خنثی می تواند از ۱٫۵ برابر جریان خط معمولی تجاوز کند

• جریان هارمونیک بر ژنراتور نیز تأثیر می گذارد، زیرا اکثر ژنراتورهای بزرگ با حداکثر ظرفیت کار می کنند و حاشیه بیش از حدی برای تطبیق تلفات گرمایی ناشی از جریان جریان هارمونیک به آن ندارند. تمام این تلفات حرارتی منجر به خراب شدن عایق مورد استفاده در تجهیزات الکتریکی می شود.

بیشتر بخوانید:

آدرس منبع: https://www.linkedin.com/pulse/power-quality-emerichenergy?trk=organization_guest_main-feed-card_feed-article-content