Източници на хармоници

• Линейни товари

Товари, които имат линейна V-A характеристика, се наричат линейни товари. Когато са свързани към синусоидално напрежение, линейните товари довеждат до синусоидален ток. Токът може да има фазова разлика по отношение на напрежението. Примери на линейни товари са съпротивителни нагреватели, кондензатори, индукционни машини, лампи с нажежаема жичка и др.

• Нелинейни товари

Товари, които притежават нелинейна V-A характеристика се наричат нелинейни товари. При свързване към синусоидално напрежение, тези товари произвеждат несинусоидален ток. Модерните системи за силова електроника водят до несинусоидален ток, когато са свързани към синусоидални мрежи. Нелинейните устройства, произвеждащи хармоници, могат да се класифицират в следните 3 основни категории:

1. Силова електроника

Тази категория на източник на хармоници е една от главните причини за нарастващата загриженост относно хармоничното изкривяване в енергийната мрежа. Приложенията на силовата електроника като токоизправители, задвижвания с променлива скорост, UPS системи, преобразуватели, постоянно се увеличават. Освен че е най-важният източник на хармоници в системата, тази апаратура може да бъде и много чувствителна към хармоничното изкривяване в синусоидата на напрежението.

2. Феромагнитни устройства

В тази категория най-важните елементи са трансформаторите. Трансформаторите произвеждат хармоници в резултат на нелинейни намагнитващи свойства. Нивото на хармониците нараства значително, когато приложеното напрежение се увеличи над номиналното за трансформатора.

3. Електродъгови устройства

Ел.дъговите устройства произвеждат хармоници поради нелинейните свойства на самата дъга. Флуоресцентното осветление обаче принципно има същите характеристики и преобладава в товара на захранващата система.

Ефекти на хармониците

Изкривяването на хармониците може да бъде разделено в два различни дяла:

• изкривяване на напрежението
• и изкривяване на тока

Системите за електронен контрол, кондензатори и ел. двигатели могат да бъдат засегнати неблагоприятно от значителни нива на изкривяването в напрежението. Електрическите регулирания потенциално са най-чувствителните части, тъй като много регулирания се осланят на чистата синусоидална вълнова форма за синхронизиране и целта на контрола. Кондензаторните батерии се влияят от максимумите на вълновата форма. Изолацията може да се намали, ако изкривяването на хармоника е прекомерно. Ел. двигателите и трансформаторите претърпяват повишено нагряване при наличие на хармоници. Общо, изкривяването на напрежението трябва да бъде ограничено до 5 %.

Токовите хармоници са част от комуникационната интерференция. Те също водят до повишени загуби в линиите и системите на трансформиране. Токовите хармоници могат да доведат до неподходящо реагиране на релето. Ефектите на интерференция на хармониците към енергийните системи и товари, свързани в добавка, обикновено се разбират от клиентите едва след поява на пробив и скъпо струващ ремонт. Поради наличието на хармоници в енергийните системи се наблюдават следните ефекти:

• Изключване на прекъсвачи и предпазители
• Претоварване на трансформаторите
• Претоварване на кондензаторите
• Загуби в разпределителната апаратура
• Прекомерни токове в неутралния проводник
• Неизправности на електронния контрол и компютрите
• Грешки на измерване в измервателните системи

Мерки

Хармониците, поради своето неблагоприятно въздействие върху енергийната полезност са нежелан елемент. За да се намали влиянието на хармониците и за да се предпази апаратурата от въздействието им могат да се вземат следните мерки:

• Ограничаване пълната мощност на източниците на хармоници
• Ограничаване броя на едновременно действащите източници на хармоници
• Балансирано свързване на еднофазни с трифазни товари
• Изтегляне на допълнителни неутрали
• Изолирано заземяване разделено от безопасно заземяване
• Инсталиране на активен филтър за хармоници