Jeste li primijetili čudan fenomen: možemo otkriti harmonike neparnog-reda poput 3., 5. i 7. harmonika u električnoj mreži, ali gotovo nikad ne vidimo harmonike parnog-reda poput 2., 4. i 6. harmonika? zašto je ovo Je li harmonike parnog-reda inherentno nemoguće otkriti?
Što su harmonici električne mreže?
Da bismo razumjeli zašto su harmonici parnog-reda rijetki, prvo moramo razumjeti što su zapravo "harmonici". Izmjenična struja koju koristimo idealno je standardni sinusni val s fiksnom frekvencijom od 50 Hz, koji se naziva "osnovni val", slično kao "glavna melodija" u glazbi.
U stvarnosti, mnogi električni uređaji ne "poslušno slijede naredbe"-kao što su LED svjetla, punjači za mobilne telefone, napajanja za prijenosna računala i klima uređaji. Oni su "ne-linearni uređaji" i ne rade u skladu s ritmom osnovnog vala. Umjesto toga, oni "ometaju" osnovni val, "savijajući" glatki sinusni val u čudne valne oblike.
Ovi iskrivljeni valni oblici, kada se raščlane matematičkom metodom "Fourierove dekompozicije", otkrivaju da su zapravo sastavljeni od osnovne frekvencije (50Hz) i niza "harmonika" čije su frekvencije cijeli umnošci osnovne frekvencije. Na primjer, 3. harmonik je 150 Hz (50 × 3), 5. harmonik je 250 Hz (50 × 5), a harmonici parnog- reda su valni oblici s frekvencijama koje su parni višekratnici osnovne frekvencije, kao što su 100 Hz (2.) i 200 Hz (4.).
Tehnologija punog-mosnog ispravljača "eliminira" harmonike parnog reda.
Zašto gotovo nikad ne vidimo harmonike parnog reda?{0}} Ključ leži u činjenici da većina nelinearnih uređaja na današnjem tržištu koristi temeljnu tehnologiju koja se zove "potpuno-ispravljanje mosta"-to je "skriveni rad" električnih uređaja oko nas i važan je razlog zašto su harmonici ravnog-reda rijetki.
Što je potpuno{0}}ispravljanje mosta? Možemo to razumjeti jednostavnom analogijom: izmjenična struja u električnoj mreži je poput vala koji se diže i spušta, s pozitivnim polu-ciklusom koji ide prema gore, a negativnim polu-ciklusom dolje, a smjer se stalno mijenja; dok je puno{3}}ispravljanje mosta poput "pretvarača valnog oblika", koji može "ispraviti" smjer struje, bez obzira je li struja u pozitivnom ili negativnom polu-ciklusu, i pretvoriti je u istosmjernu struju (ili pulsirajuću istosmjernu struju) u istom smjeru, baš kao spljoštavanje valovitih valova u jednosmjerni tok vode.
LED svjetla, punjači za mobilne telefone, izvori napajanja za računala, pa čak i klima uređaji i perilice rublja u našim domovima gotovo svi koriste potpunu-tehnologiju ispravljanja mostova, tako da su svi harmonici koje generiraju neparnog-reda, a parnog-reda harmonike je prirodno teško vidjeti.
Harmonici parnog- reda pojavljuju se samo kada je valni oblik asimetričan
Naravno, harmonici parnog reda nisu potpuno nepostojeći, ali su izuzetno rijetki u modernim električnim mrežama. Harmonici parnog- reda pojavljuju se samo kada je valni oblik u električnoj mreži "asimetričan", a postoje dva uobičajena scenarija:
- Prva vrsta uključuje opremu koja koristi tehnologiju "polu-valnog ispravljanja". Za razliku od punog-mosnog ispravljanja, polu-valno ispravljanje koristi samo pozitivni (ili negativni) polu-ciklus izmjenične struje, odbacujući drugu polovicu valnog oblika. To rezultira asimetričnim valnim oblikom, što dovodi do -parnih harmonika nakon Fourierove dekompozicije. Međutim, polu{8}}valno ispravljanje je krajnje neučinkovito, gubi značajnu količinu energije. Potpuno je ukinut potpunim-ispravljanjem mosta i koristi se samo u nekoj vrlo staroj, gotovo zastarjeloj opremi (kao što su punjači od prije nekoliko desetljeća), što otežava otkrivanje u električnoj mreži.
Drugi tip je kvar opreme. Na primjer, oštećena ispravljačka dioda u uređaju može spriječiti normalnu pretvorbu između pozitivnih i negativnih polu{1}}ciklusa, što rezultira asimetričnim valnim oblikom i generiranjem harmonika ravnog-reda. Međutim, ovo je stanje greške; kada se dogodi, uređaj obično ne radi ispravno ili aktivira zaštitni mehanizam i nema dugoročan-utjecaj na električnu mrežu, što otežava otkrivanje.
Harmonici mogu uzrokovati ozbiljne smetnje i oštećenja elektroenergetskih sustava, au teškim slučajevima čak mogu dovesti do paralize elektroenergetskog sustava.
Zašto su harmonici parnog-reda "rijetki"?
Jednostavno rečeno, harmonici parnog-reda gotovo su nevidljivi u električnoj mreži, uglavnom zbog širokog usvajanja "tehnologije potpunog-ispravljanja mostova": ona održava valni oblik koji generiraju električni uređaji simetričnim, a simetrični valni oblici ne mogu se rastaviti na -harmonike parnog reda, što znači da normalna oprema ne generira harmonike parnog-reda; osim toga, sami transformatori u elektroenergetskom sustavu imaju određenu sposobnost potiskivanja harmonika parnog-reda.
Postoje li mjerači električne energije koji mogu eliminirati harmonike?
Strogo govoreći, nijedan mjerač električne energije ne može "eliminirati" harmonike. Funkcija mjerača električne energije je "mjeriti", a ne "upravljati". Iako brojila električne energije ne eliminiraju harmonike, doista postoje uređaji u elektroenergetskom sustavu posebno dizajnirani za "eliminiranje" harmonika; oni se nazivaju filteri.
Nedavna istraživanja pokazuju da instaliranje odgovarajućih filtara na prednjem kraju mjerača električne energije može učinkovito smanjiti utjecaj harmonika na točnost mjerenja.