Поўны каэфіцыент гарманічных скажэнняў (THD) у электраэнергетычных сістэмах

Уводзіны

Якасць электраэнергіі ў размеркавальных сістэмах істотна ўплывае на рэгуляванне і спажыванне электраэнергіі. Як трапна заўважыў Ёхан Лундквіст з Тэхналагічнага ўніверсітэта Чалмерса ў Гётэборгу, Швецыя, «Фраза «Якасць электраэнергіі«шырока выкарыстоўваецца на працягу апошняга дзесяцігоддзя і ўключае ўсе аспекты падзей у сістэме, якія адхіляюцца ад нармальнай працы».

Гэтая канцэпцыя набыла папулярнасць у другой палове 20-га стагоддзя, калі сучасныя электронныя крыніцы харчавання ўнеслі скажэнні ў Сістэма харчавання хвалевыя формы.

Што такое Гармонікас?

Гармонікі — гэта цэлыя кратныя асноўнай частаце. Напрыклад, калі асноўная частата складае 50 Гц, то частата другога парадку — 100 Гц, трэцяга парадку — 150 Гц, а чацвёртага парадку — 200 Гц. Гэтыя гармонікі выклікаюць скажэнні формы сігналу напружання.

У цяжкіх выпадках гарманічныя скажэнні могуць прывесці да такіх праблем, як перагрэў аб'екта або пашкоджанне абсталявання. Для бяспекі і эфектыўнасці неабходна максімальна знізіць колькасць гармонік.

Што выклікае гармонікі?

Прылады пераўтварэння энергіі з'яўляюцца значнымі крыніцамі гармонік. Напрыклад, Прывады зменнай частаты (ЧРП), інвертары для электрарухавікоў і прамысловыя тырыстары могуць ствараць гарманічныя скажэнні. Частотныя пераўтваральнікі рэгулююць хуткасць рухавіка, рэгулюючы напружанне і частату, паляпшаючы кіраванне і энергаэфектыўнасць. Аднак яны ўводзяць гармонікі ў сістэму, парушаючы форму хвалі і ўплываючы на ​​агульную якасць электраэнергіі.

Што такое поўны каэфіцыент гарманічных скажэнняў (THD)?

Каэфіцыент гармонік скрыўлення (THD) — гэта паказчык агульнага ўтрымання гармонік у форме сігналу адносна яго асноўнага кампанента. Ён разлічваецца па наступнай формуле:

• ЛічнікСума сярэднеквадратычных (RMS) значэнняў кожнага парадку гармонікі, пачынаючы з другога парадку.
• Назоўнік: Сярэдняя магутнасць асноўнай формы сігналу.

Каэфіцыент гармонік THD выражае скажэнне формы сігналу як адзінае значэнне, што робіць яго карысным паказчыкам для ацэнкі гармонік у крыніцы харчавання.

Як разлічваецца THD?

Агульны каэфіцыент гарманічных скажэнняў (THD) разлічваецца шляхам параўнання агульнай магутнасці ўсіх гарманічных частот вышэй за асноўную частату з магутнасцю самой асноўнай частаты.

Формула для THD:

КНС=V22+V32+⋯+Vn2V1×100%\text{КНС} = \frac{\sqrt{V_2^2 + V_3^2 + \dots + V_n^2}}{V_1} \times 100\%КНС=V1​V22​+V32​+⋯+Vn2​​​×100%

Дзе:

• V1V_1V1​ — гэта сярэднеквадратычнае (RMS) напружанне асноўнай частаты.
• V2, V3,…, VnV_2, V_3, \кропкі, V_nV2, V3,…, Vn — гэта квадратычнае значэнне напружання гарманічных частот.

Вынік выражаецца ў працэнтах. Напрыклад, КНС 1% паказвае, што магутнасць гарманічных частот роўная 1% ад магутнасці асноўнай частаты.

Фактары, якія ўплываюць на агульны каэфіцыент гарманічных скажэнняў (THD)

На поўны каэфіцыент гарманічных скажэнняў (THD) у сістэме ўплываюць некалькі фактараў:

1. Дызайн і якасць кампанентаў

Нізкаякасныя кампаненты, такія як кандэнсатары, індуктыўныя шпулькі або транзістары, могуць павялічыць скажэнні сігналу. З іншага боку, высакаякасныя кампаненты распрацаваны для памяншэння гэтых эфектаў, што прыводзіць да зніжэння каэфіцыента некантраляваных гармоній (THD).

2. Праектаванне схем

Кампаноўка і структура ланцуга істотна ўплываюць на каэфіцыент гармонік нераўнамерных ланцугоў (THD). Напрыклад:

• Зваротныя сувязі ў ўзмацняльнікахГэта можа мінімізаваць скажэнні.
• Неаптымальныя дызайныДрэнна распрацаваныя схемы могуць міжволі ўзмацняць скажэнні.

3. Умовы нагрузкі

Тып і паводзіны нагрузкі, якая кіруецца сістэмай, таксама ўплываюць на ўзровень скажэнняў. Напрыклад:

• Узмацняльнік, які кіруе дынамікам вялікія аб'ёмы мае тэндэнцыю ствараць больш скажэнняў у параўнанні з тым, калі ён працуе на ўмераных узроўнях.

4. Фактары навакольнага асяроддзя

Знешнія ўмовы могуць прывесці да дадатковых скажэнняў, у тым ліку:

• Перапады тэмпературы
• Электрамагнітныя перашкоды (EMI)
• Ваганні ў электразабеспячэнні

Разуменне гэтых фактараў дапамагае ў праектаванні сістэм з ніжэйшым каэфіцыентам гармонійных скасаванняў і паляпшэнні агульнай якасці электраэнергіі.

Уплыў гармонік

Гармонікі могуць уплываць на месца, дзе выкарыстоўваецца электраэнергія, і навакольныя памяшканні. Гэта асабліва відавочна на фабрыках і заводах з буйным энергаабсталяваннем. Гармонікі могуць выклікаць:

• Перагрэў аб'ектаў
• Няспраўнасць або паломка абсталявання
• Павелічэнне страт энергіі

Пры ўсталёўцы прылады пераўтварэння энергіі важна ацаніць яе ўздзеянне гармонік. Калі чакаецца пагаршэнне гармонік, варта выкарыстоўваць такія рашэнні, як рэактары або пасіўныя фільтры можа дапамагчы змякчыць іх уплыў.

Рашэнні YT Electric для нізкага каэфіцыента нераўнамерных гармоній

Каб вырашыць гэтыя праблемы, YT Electric прапануе перадавыя рашэнні для забеспячэння якасці электраэнергіі, такія як Актыўныя гарманічныя фільтры (AHF) і Генератары статычных зменных (SVG)Гэтыя прылады прызначаны для эфектыўнага зніжэння скажэнняў, забяспечваючы стабільнае і надзейнае электразабеспячэнне для розных ужыванняў. Прадукцыя YT Electric таксама мае:

• Высокадакладная гарманічная фільтрацыя да 25-га замовы.
• Пашыраныя адаптыўныя алгарытмы для аптымізаванай прадукцыйнасці.
• Трывалыя канструкцыі падыходзіць для асяроддзяў з высокай тэмпературай і высокай запыленасцю.

Ключавыя словы: гарманічныя складнікі, аналізатар гармонік THD, вышэйшы парадак, n-я гармоніка, электроннае абсталяванне, электронныя прылады, дыяпазон частот, страты сінусоіды ў рухавіках