Fenomene armonice în sistemele electrice: cauze, efecte și riscuri

Armonicesunt un fenomen critic, dar adesea trecut cu vederea în sistemele electrice. Ele reprezintă distorsiuni ale formei de undă sinusoidală ideală de tensiune sau curent, care apar la frecvențe care sunt multipli întregi ai frecvenței fundamentale (de exemplu, 50 Hz sau 60 Hz). În timp ce armonicele sunt inerente sistemelor de putere moderne, prezența lor necontrolată poate duce la consecințe operaționale și financiare severe. Acest articol va explora cauzele, efectele și riscurile lor.

Ce cauzează armonice?

ArmoniceÎn primul rând, provine din sarcini neliniare - device în care curentul nu se aliniază cu forma de undă de tensiune sinusoidă. Exemple comune includ:

Drivele de frecvență variabilă (VFD) în motoarele industriale, sursele de alimentare în modul comutator (de exemplu, computere, servere, iluminat cu LED), invertoare de energie regenerabilă (sisteme solare/eoliene), surse de alimentare neîntrerupte (UPS) și stații de încărcare a vehiculelor electrice. Aceste sarcini perturbă fluxul neted al curentului, producând forme de undă distorsionate. De exemplu, un VFD poate atrage curent în impulsuri scurte, mai degrabă decât o undă sinusoidală continuă, rezultând armonice precum a 3 -a armonică (150 Hz), a 5 -a (250 Hz) sau a 7 -a (350 Hz).

Care sunt efectele armonicelor?  

Armonica degradează calitatea puterii și impun costuri ascunse semnificative infrastructurii de energie:  

Armonica provoacă pierderi de energie și costuri sporite. De exemplu, curenții armonici de ordinul al cincilea pot duce la până la 15% deșeuri de energie suplimentare în sistemele de distribuție (Departamentul de Cercetări Energetice din SUA). Această ineficiență poate duce la facturi mai mari de energie electrică.  

Poate provoca deteriorarea echipamentelor și durata de viață redusă, deoarece curenții armonici generează curenți de eddy și pierderi de histereză, ceea ce duce la supraîncălzire. Transformatoarele care operează în medii cu armonie ridicată pot eșua cu 30–50% mai rapid decât durata lor de viață nominală. În plus, armonicele pot provoca rezonanță, ceea ce duce la supraîncărcarea condensatorului și la potențialele explozii sau incendii. Mai mult, în sisteme trifazate, armonicele de ordinul al treilea (3, 9 etc.) se acumulează pe linia neutră, ceea ce poate determina supraîncălzirea acesteia.  

De asemenea, armonicii pot provoca perturbări operaționale, în special în echipamente sensibile, cum ar fi dispozitive medicale, instrumente de laborator sau servere de centru de date care se bazează pe puterea curată. Distorsiunea tensiunii cauzată de armonice poate duce la eșecul echipamentului, corupția datelor sau timpul de oprire neplanificat.

Riscurile de conformitate și siguranță asociate cu armonicele sunt, de asemenea, critice. Depășirea limitelor armonice specificate în standarde precum IEEE 519-2022 poate duce la amenzi de reglementare. În plus, supraîncălzirea echipamentelor poate crea pericole de incendiu și riscuri de siguranță.

În calitate de producător și furnizor profesionist, oferim produse de înaltă calitate. Dacă sunteți interesat de produsele noastre sau aveți întrebări, vă rugăm să nu ezitațicontactaţi-ne.