תופעות הרמוניות במערכות חשמל: גורמים, השפעות וסיכונים

תוֹרַת הַרמוֹנִיָההם תופעה קריטית אך לעיתים קרובות מתעלמים ממנה במערכות חשמל. הם מייצגים עיוותים של צורת הגל הסינוסואידית האידיאלית של מתח או זרם, המתרחשים בתדרים שהם מכפילים שלמים של התדר הבסיסי (למשל, 50 הרץ או 60 הרץ). בעוד שהרמוניות טבועות במערכות כוח מודרניות, נוכחותם הבלתי מבוקרת עלולה להוביל לתוצאות תפעוליות וכלכליות חמורות. מאמר זה יבחן את הגורמים, השפעותיהם וסיכוניהם.

מה גורם להרמוניות?

תוֹרַת הַרמוֹנִיָהמקורו בעיקר בעומסים לא לינאריים - מספרים שבהם הזרם אינו מתיישר עם צורת הגל המתח הסינוסואידי. דוגמאות נפוצות כוללות:

כונני תדר משתנים (VFDs) במנועים תעשייתיים, ספקי חשמל במצב מתג (למשל, מחשבים, שרתים, תאורת LED), ממירי אנרגיה מתחדשת (מערכות סולאריות/רוח), ספקי כוח ללא הפרעה (UPS) ותחנות טעינה לרכב חשמלי. עומסים אלה משבשים את הזרימה החלק של הזרם, ומייצרים צורות גל מעוותות. לדוגמה, VFD עשוי למשוך זרם בפולסים קצרים ולא בגל סינוס רציף, וכתוצאה מכך הרמוניות כמו ההרמוניות ה -3 (150 הרץ), 5 (250 הרץ) או הרמוניות 7 (350 הרץ).

מהן ההשפעות של הרמוניות?  

הרמוניות משפילות את איכות הכוח ומטילה עלויות נסתרות משמעותיות על תשתית הכוח:  

הרמוניות גורמות לאובדן אנרגיה ועלויות מוגברות. לדוגמה, זרמים הרמוניים מהסדר החמישי עלולים לגרום לפסולת אנרגיה נוספת של עד 15% במערכות הפצה (מחלקת המחקר האמריקאית למחקר אנרגיה). חוסר יעילות זה יכול להוביל לחשבונות חשמל גבוהים יותר.  

זה יכול לגרום נזק לציוד ולהפחתת תוחלת החיים, שכן זרמים הרמוניים מייצרים זרמים מערכבים והפסדי היסטריה, מה שמוביל להתחממות יתר. רובוטריקים הפועלים בסביבות הרמוניות גבוהות עשויים להיכשל במהירות של 30-50% מתוחלת החיים המדורגת שלהם. בנוסף, הרמוניות עלולות לגרום לתהודה, מה שמוביל לעומס יתר של קבלים ולפיצוצים או שריפות פוטנציאליות. יתר על כן, במערכות תלת פאזות, הרמוניות מסדר שלישי (3, 9 וכו ') מצטברות בקו הנייטרלי, מה שעלול לגרום לו להתחמם יתר על המידה.  

הרמוניות עלולות גם לגרום לשיבושים מבצעיים, במיוחד בציוד רגיש כמו מכשירים רפואיים, מכשירי מעבדה או שרתי מרכז נתונים הנשענים על כוח נקי. עיוות מתח הנגרם על ידי הרמוניות עלול לגרום לכישלון ציוד, שחיתות נתונים או השבתה לא מתוכננת.

סיכוני ציות ובטיחות הקשורים להרמוניות הם גם קריטיים. חריגה ממגבלות הרמוניות המפורטות בסטנדרטים כמו IEEE 519-2022 עלולים לגרום לקנסות רגולטוריים. בנוסף, התחממות יתר של ציוד יכולה ליצור סכנות אש וסיכוני בטיחות.

כיצרן וספק מקצועי, אנו מספקים מוצרים באיכות גבוהה. אם אתה מעוניין במוצרים שלנו או שיש לך שאלות, אנא אל תהססצרו קשר.