هارمونیک

هارمونیک چیست؟

تاریخچه :

هنگامی که در اواخر سال 1970 برای اولین بار مبدل های الکترونیک قدرت رایج شد، بسیاری از مهندسین برق درباره اینکه سیستم قدرت توانایی اصلاح اغتشاش هارمونیکی را داشته باشد نگران بودند. پیش گویی های هولناکی در مورد سرنوشت سیستم های قدرت در صورت توسعه مبدل های الکترونیک قدرت بعمل آمد.

هرچند برخی از نگرانی ها بیش از حد بود ولی دایره تجزیه و تحلیل کیفیت برق مدیون این مهندسین است زیرا نگرانی آن ها در مورد این شکل جدید هارمونیک ها نقطه شروعی برای تحقیق و موجب آگاهی بیشتر درباره موضوع کیفیت برق شد.

تعریف هارمونیک:

در اکثر شرکت های برق امریکا فرض قابل قبول این است که شکل موج ولتاژ سینوسی تولید شده در نیروگاه های برق خیلی خوب و منظم می باشد. در حالیکه ولتاژ در خطوط انتقال عملا دارای درصدی اغتشاش می باشد. به هرحال هرچه به طرف بار نزدیک تر می شویم اغتشاش افزایش می یابد.در برخی از بارها جریان به ندرت شبیه به سینوس کامل می باشند و مبدل های الکترونیک قدرت جریان را به شکل موج های دلخواه تبدیل می کنند. تعداد اغتشاشات به صورت تناوبی یا هارمونیکی هستند. یعنی اینکه سیکل به سیکل شبیه به هم هستند و تغییر در آن ها خیلی کم می باشد. این وضع باعث استفاده گسترده از عبارت هارمونیک برای تشریح اغتشاش در شکل موج شده است.

عوامل ایجاد هارمونیک

  1. اغتشاش های هارمونیکی

    اغتشاش هارمونیکی توسط دستگاه های غیرخطی موجود در سیستم قدرت بوجود می آید. دستگاه های غیر خطی دستگاهی است که جریانش متناسب با ولتاژ اعمال شده به آن نیست.

    اغتشاش هارمونیکی یک پدیده جدید در سیستم نیست، برسی تاریخی اغتشاش درسیستم های قدرت جریان متناوب فراز و نشیب هایی داشته است. با برسی آمار سال های 1930 و 1940 ف مقالات زیادی در رابطه با این موضوع بدست خواهد آمد. ترانسفورماتورها منابع اولیه اغتشاش بوده اند و نیز اعوجاج القایی که در سیستم های تلفنی با سیم باز اتفاق می افتد مشکل دیرینه ای است. اولین لامپ های قوس الکتریکی مدرن که به بازار عرضه شدند منشا اغتشاشاتی مشابه نوعی که در مبدل های الکترونیک قدرت موجود است، بوده اند.

  2. ولتاژ ناشی از اغتشاش جریان

    غالبا کلمه هارمونیک بدون هیچگونه برسی کیفی بکار می رود. برای مثال معمولا شنیده می شود که محرک ها دارای قابلیت تنظیم سرعت و یا کوره های القایی به علت وجود هارمونیک خوب کار نمی کنند. منظور چیست؟ منظور می توانند یکی از حالت های زیر باشد:
    (1) جریان های هارمونیکی برای کنترل و تعیین مناسب زوایای آتش بسیار بزرگ هستند( ولتاژ به مقدار زیاد تحت تاثیر اغتشاشات قرار گرفته است.)
    (2) جریان های هارمونیکی برای ظرفیت برخی از وسایل در سیستم منابع قدرت بسیار زیاد می باشد. بطوریکه ترانسفورماتور و ماشین می بایست در قدرت کمتر از قدرت نامی کار کنند.
    (3) ولتاژ های هارمونیکی بسیار زیاد می باشد زیرا جریان های هارمونیکی تولید شده توسط دستگاه با توجه به شرایط عملکرد سیستم بسیار زیاد می باشد.

  3. هارمونیک های گذرا
  4. مجموع اغتشاش هارمونیکی و مقدار موثر
  5. قدرت و ضرییب قدرت
  6. هارمونیک های مضرب سه
  7. منابع برق تک فاز
  8. مبدل های قدرت سه فاز 

و بسیاری از موارد دیگر که از عوامل ایجاد هارمونیک هستند.

راه حل از بین بردن هارمونیک 

 

  1. کاهش جریان های هارمونیکی در بارها
  2. فیلتر گذاری
  3. اصلاح پاسخ فرکانسی سیستم
  4. در تجهیزات مصرف کننده ها
  5. در فیدر های توزیع

خوشبختانه در طول سالیان متوجه شدیم که اگر ابعاد سیستم طوری طراحی شود که از عهده مصرف بار برآید، احتمال اینکه هارمونیک باعث مشکل در سیستم قدرت شود کم است. هر چند ممکن است باعث اختلال در سیستم ارتباطات شوند. غالبا مشکلات سیستم قدرت زمانی اتفاق می افتد که خازن سیستم، در فرکانس هارمونیکی بحرانی، باعث تشدید شده و موجب افزایش بیش از حد طبیعی اغتشاش می شود. هنگامی که این مشکلات در سیستم قدرت پدید آید، بدترین حالت در سیستم برق صنعتی اتفاق می افتد زیرا درجه رزونانس در این سیستم ها بسیار بالا است.

 
abolfazl tavakol

abolfazl tavakol

دیدگاهتان را بنویسید