Что означает гармонический ток
Гармонический ток — это собирательный термин для синусоидальных составляющих, частота которых кратна исходной частоте периодического тока. Гармонический ток с частотой, равной k-кратной частоте исходного периодического тока, называется k-м гармоническим током, а все гармонические токи с частотой больше 1 вместе называются гармоническими токами более высокого порядка.
Периодический сигнал можно разложить на линейную суперпозицию постоянной составляющей c0 и синусоидальных сигналов разных частот посредством преобразования Фурье: f (t)=c0+∑ _ (m=1) ^ ∞ ▒ [c_m sin (m ω T+ φ_ m) ]
Среди них c_msin (m ω T+ φ_ m) Выражение для m-й гармоники, где cm представляет собой амплитуду m-й гармоники, а ее угловая частота равна m ω, Начальная фаза равна φ m. Его эффективное значение составляет см/√ 2.
Когда m=1, c1sin（ ω T+ φ_ 1) Выражение для основной составляющей, угловая частота которой равна ω, Начальная фаза равна φ. Среднеквадратичное значение c1/√ 2 называется основной эффективной величиной.
ω/ 2 π — частота основной составляющей, называемая основной частотой. Частота основной составляющей равна частоте сигнала переменного тока. Частота m-й гармоники равна целому числу, кратному (m раз) основной частоте.
Определение гармоник в системах электроснабжения представляет собой разложение периодических несинусоидальных электрических величин в ряд Фурье. В дополнение к получению компонентов, которые совпадают с основной частотой электросети, также получается ряд компонентов, которые превышают основную частоту электросети. Эта часть электрической величины называется гармониками. Отношение частоты гармоники к основной частоте (n=fn/f1) называется порядком гармоники. Иногда в энергосистеме присутствуют нецелочисленные гармоники, известные как негармоники или дробные гармоники.
Гармоники на самом деле представляют собой тип помех, загрязняющих электросеть. Область электротехники в основном изучает возникновение, передачу, измерение, вред и подавление гармоник с диапазоном частот обычно 2 ≤ n ≤ 40.
2. Причины возникновения гармонического тока.
Основная причина генерации гармонических токов связана с нелинейными нагрузками.
Когда ток протекает через нагрузку и не имеет линейной зависимости от приложенного напряжения, он образует несинусоидальный ток, что приводит к появлению гармоник. Подавление гармоник в энергосистеме заключается в том, чтобы уменьшить или устранить гармонический ток, вводимый в систему, чтобы контролировать гармоническое напряжение в пределах заданного значения.
Существует четыре основных меры по подавлению гармонического тока:
(1) Уменьшите содержание гармоник источника гармоник. То есть принять меры в отношении источника гармоник, чтобы свести к минимуму возникновение кроличьих гармоник. Этот метод является более активным, может улучшить качество электросети и значительно сэкономить затраты на устранение гармонических эффектов.
(2) Использование метода широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Используя технологию широтно-импульсной модуляции (ШИМ), напряжение постоянного тока модулируется в серию импульсов переменного напряжения равной амплитуды, но не равной ширины в пределах требуемого частотного цикла. Этот метод позволяет значительно подавить генерацию гармоник.
(3) Поглощать гармонический ток в источнике гармоник. Этот тип метода является эффективным способом подавления существующих гармоник, который в настоящее время является наиболее широко используемым методом подавления гармоник в энергосистеме.
(4) Улучшите систему электропитания и окружающую среду. Для системы электроснабжения образование гармоник неизбежно, но такие меры, как повышение устойчивости к короткому замыканию системы электроснабжения, повышение уровня напряжения системы электроснабжения, увеличение мощности оборудования электропитания и поддержание трех - Баланс фазовой нагрузки, насколько это возможно, может улучшить способность электросети противостоять гармоникам. Выбор разумного напряжения источника питания и максимально возможное поддержание трехфазного баланса напряжений могут эффективно снизить влияние гармоник на
электросеть. Источник гармоник питается от точки питания большей мощности или от сети более высокого напряжения, и способность противостоять гармоникам возрастает. Питание нагрузки источника гармоник по выделенным линиям снижает влияние гармоник на другие нагрузки, а также помогает сконцентрировать подавление и устранение гармоник более высокого порядка.
3. Опасность гармонических токов
За последние тридцать-сорок лет быстрое развитие различных силовых электронных устройств привело к все более серьезному гармоническому загрязнению в общественной электросети. Различные неисправности и несчастные случаи, вызванные гармониками, также происходили постоянно, а серьезность опасностей, связанных с гармониками, привлекала большое внимание людей. Вред гармоник для общественных электросетей и других систем можно грубо резюмировать в следующих аспектах.
(1) Гармоники вызывают дополнительные гармонические потери в компонентах общественной электросети, снижая эффективность оборудования по производству, передаче и потреблению электроэнергии. Когда через нейтральную линию проходит большое количество гармоник третьего порядка, это может привести к перегреву линии или даже к возгоранию.
(2) Гармоники влияют на нормальную работу различного электрооборудования. Воздействие гармоник на двигатели не только вызывает дополнительные потери, но и порождает механическую вибрацию, шум и перенапряжение, вызывая сильный локальный перегрев трансформаторов. Гармоники могут вызвать перегрев, старение изоляции, сокращение срока службы и даже повреждение конденсаторов, кабелей и другого оборудования.
(3) Гармоники могут вызвать локальный параллельный резонанс и последовательный резонанс в общественной энергосистеме, тем самым усиливая гармоники, значительно увеличивая вред, наносимый указанными выше (1) и (2), и даже вызывая серьезные аварии.
(4) Гармоники могут стать причиной неправильной работы релейной защиты и автоматических устройств, а также привести к неточным измерениям электроизмерительных приборов.
(5) Гармоники могут создавать помехи соседним системам связи, а в легких случаях может создаваться шум, снижающий качество связи; Тяжелые случаи приводят к потере аккомодации, в результате чего система связи не может функционировать должным образом.
