Mi történik, ha a harmonikus torzítás eléri a csúcspontját?

Egy ideális energiarendszerben a feszültségnek és az áramnak tökéletesnek és sima szinuszosnak kell lennie. A valós áramhálózatban azonban különféle nemlineáris terhelésekkel (pl. frekvenciaváltók, egyenirányítók, LED-lámpák, UPS tápegységek stb.) van tele, amelyek durva "szerkesztőként" működnek, torzítják és levágják a sima szinuszhullámokat, nagy mennyiségű zajt generálva, olyan frekvenciákkal, amelyek az alapfrekvencia egész többszörösei.

A teljes harmonikus torzítás (THD) a hullámforma torzítás mértékének mérésére szolgáló mennyiségi mutató. Amikor a THD ráta hirtelen a csúcsra emelkedik, az nem pusztán egy egyszerű számbeli változás; azt jelzi, hogy az egész energiaellátó rendszer egy sokoldalú "torzulási vihar" előtt áll, amelynek súlyos és sokrétű következményei{2}}.

1. Az erősáramú berendezésekre és vezetékekre gyakorolt ​​közvetlen hatás

⑴ Transzformátor és kábel: A harmonikus áramok jelentős bőrhatást és közelségi hatást okoznak, aminek következtében az áram koncentráltabban folyik a vezető felületén, ami a hatékony ellenállás növekedését eredményezi. Ugyanakkor a nagy-frekvenciás harmonikusok további vasveszteséget okoznak a magban. Az ellenállás növekedése és a veszteség növekedése együttesen a transzformátor és a kábel hőmérsékletének meredek emelkedéséhez vezet. Enyhe esetekben ez felgyorsíthatja a szigetelés öregedését és lerövidítheti az élettartamot; súlyos esetekben a szigetelés meghibásodását és tüzet okozhat. A teljesítményfrekvencián, teljes terhelés mellett normálisan működő transzformátor harmonikus környezetben már erősen túlterhelt állapotban lehet.

(2) Forgó gépek (generátorok/motorok): A motorba beáramló harmonikus áramok fordított forgó mágneses teret hoznak létre, ami fékezőnyomatékot eredményez, csökkenti a motor hatásfokát, valamint a tekercsek túlmelegedését és mechanikai vibrációt okoz. Generátorok esetében a harmonikus terhelés többlethőt termel a forgórészben, ami meghaladhatja a hűtőrendszereik kapacitását, ami a rotor károsodásához vezethet.

⑶ Kondenzátorok és meddőteljesítmény-kompenzáló eszközök: Ez az a terület, ahol a leginkább ki vannak téve a harmonikus problémáknak. A kondenzátorok impedanciája rendkívül alacsony a nagy-frekvenciás harmonikusokhoz képest, és nagy mennyiségű harmonikus áramot nyelnek el, ami súlyos túláramhoz vezethet. Ami még veszélyesebb, hogy párhuzamos rezonanciát képezhetnek a rendszer induktivitásával, többszörösére vagy akár tucatszorosára erősítve a harmonikus áramot. Emiatt könnyen előfordulhat, hogy a kondenzátor biztosítéka kiolvad, a kondenzátor kidudorodhat vagy akár fel is robbanhat, így a meddőteljesítmény-kiegyenlítő szekrény nem tud megfelelően működni.