Tiub pendarfluor LED harmonik<>
Apakah harmonik kuasa
Frekuensi yang lebih tinggi daripada frekuensi asas disebut harmonik, yang pada amnya merupakan gandaan integer dari frekuensi asas (atau gandaan tidak rasional). Harmonik gandaan bilangan bulat dapat dijelaskan oleh siri Fourier.
Harmonik boleh menyebabkan herotan bentuk gelombang. Penyimpangan ini dapat dilihat dengan osiloskop, seperti instrumen analisis domain masa, tetapi yang terbaik adalah menggunakan instrumen analisis domain frekuensi, seperti penganalisis spektrum. Sudah tentu, beberapa osiloskop kelas atas dengan fungsi analisis spektrum juga dapat digunakan.
Harmonik dalam sistem bekalan kuasa
Kemunculan arus harmonik dalam sistem bekalan kuasa telah wujud selama bertahun-tahun. Pada masa lalu, arus harmonik digunakan oleh landasan elektrik dan alat transmisi pengatur kelajuan DC industri, dan dihasilkan oleh penyearah merkuri yang mengubah AC menjadi kuasa DC. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, jenis dan kuantiti peralatan yang menghasilkan harmonik telah meningkat secara mendadak dan akan terus bertambah. Oleh itu, kita mesti mempertimbangkan harmonik dan kesan buruknya, dan bagaimana untuk mengurangkan kesan buruk tersebut.
1 Penjanaan harmoni
Dalam sistem bekalan kuasa bersih yang ideal, arus dan voltan adalah gelombang sinus. Dalam litar sederhana yang hanya mengandungi komponen linier (rintangan, induktansi, dan kapasitansi), arus yang mengalir sebanding dengan voltan yang dikenakan, dan arus yang mengalir adalah gelombang sinus.
Dalam sistem bekalan kuasa yang sebenarnya, kerana adanya beban tak linear, ketika arus mengalir melalui beban yang tidak linear dengan voltan yang dikenakan, arus tidak sinusoidal terbentuk. Segala bentuk gelombang berkala dapat diuraikan menjadi gelombang sinus dengan frekuensi asas ditambah gelombang sinus dengan banyak frekuensi harmonik. Frekuensi harmonik adalah gandaan tak terpadu dari frekuensi asas. Sebagai contoh, frekuensi asas adalah 50 Hz, harmonik kedua adalah 100 Hz, dan harmonik ketiga adalah 150 Hz. Oleh itu, bentuk gelombang yang terdistorsi mungkin terdiri daripada harmonik kedua, harmonik ketiga ... mungkin hingga harmonik ketiga puluh.
2 Jenis peralatan yang menghasilkan harmonik
Semua beban tidak linear dapat menghasilkan arus harmonik. Jenis peralatan yang menghasilkan harmonik adalah: bekalan kuasa mod suis (SMPS), pemberat tiub pendarfluor elektronik, gear kawalan kelajuan, bekalan kuasa tidak putus (UPS), Peralatan teras besi magnet dan peralatan rumah tangga tertentu seperti televisyen.
(1) Bekalan kuasa mod suis (SMPS):
Sebilangan besar peranti elektronik moden menggunakan bekalan kuasa mod suis (SMPS). Mereka berbeza dengan peralatan lama. Mereka telah menggantikan buck dan penerus tradisional dengan bekalan kuasa secara langsung melalui alat penerus yang dapat dikawal untuk mengisi kapasitor penyimpanan, dan kemudian menggunakan voltan dan arus keluaran yang sesuai. Kaedah ini mengeluarkan arus DC yang diperlukan. Kelebihan ini bagi pengeluar peralatan ialah saiz, harga dan berat peranti dapat dikurangkan dengan banyak. Kelemahannya adalah bahawa tidak kira model mana pun, ia tidak dapat menarik arus berterusan dari bekalan kuasa, tetapi hanya dapat menarik denyutan. Semasa. Arus nadi ini mengandungi sebilangan besar komponen harmonik ketiga dan lebih tinggi.
(2) pemberat tiub pendarfluor elektronik:
Ballast tiub pendarfluor elektronik telah digunakan secara meluas dalam beberapa tahun kebelakangan. Kelebihannya ialah ia dapat meningkatkan kecekapan tiub dengan ketara ketika bekerja pada frekuensi tinggi, tetapi kekurangannya ialah penyongsangnya menghasilkan harmonik dan bunyi elektrik dalam arus bekalan kuasa. Penggunaan model dengan pembetulan faktor kuasa dapat mengurangkan harmonik, tetapi harganya mahal.
(3) Peranti transmisi mengatur kelajuan DC:
Pengawal kelajuan motor DC biasanya menggunakan litar penyearah jambatan tiga fasa, yang juga disebut litar penyearah jambatan enam denyut, kerana terdapat enam denyutan per kitaran di sisi output DC (satu pada gelombang separuh setiap fasa ). Aruhan motor DC terhad, jadi terdapat gelombang berdenyut 300 Hz dalam arus DC (iaitu, 6 kali ganda frekuensi bekalan kuasa), yang mengubah bentuk gelombang arus bekalan kuasa.
(4) Bekalan kuasa tidak putus (UPS):
Terdapat banyak jenis UPS mengikut kaedah penukaran kuasa dan kaedah penukaran yang digunakan oleh bekalan kuasa luaran ke bekalan kuasa dalaman. Jenis utama adalah: UPS dalam talian, UPS luar talian dan UPS interaksi talian. Beban yang digerakkan oleh UPS selalu merupakan peralatan maklumat elektronik, yang tidak linear dan mengandungi sebilangan besar harmonik pesanan rendah.
(5) Peranti teras magnetik:
Hubungan antara arus magnet dan ketumpatan fluks magnet dalam reaktor dengan teras besi selalu tidak linear. Sekiranya bentuk gelombang semasa adalah gelombang sinus (iaitu, rintangan dalam litar besar), akan ada harmonik yang lebih tinggi di medan magnet, yang dianggap sebagai proses magnetisasi paksa. Sekiranya voltan yang dikenakan pada gegelung adalah bentuk gelombang sinusoidal (iaitu, rintangan siri kecil), ketumpatan fluks magnet juga akan menjadi bentuk gelombang sinusoidal, dan bentuk gelombang semasa mengandungi harmonik yang lebih tinggi, yang dianggap sebagai proses magnetisasi bebas.
3 Masalah dan penyelesaian yang disebabkan oleh harmonik
Arus harmonik boleh menyebabkan masalah baik dalam sistem bekalan kuasa dan pada peranti. Walau bagaimanapun, kesan dan penyelesaiannya sangat berbeza, dan ia perlu ditangani secara berasingan; kaedah yang sesuai untuk menghilangkan kesan harmonik harmonik pada peranti tidak dapat mengurangkan penyelewengan yang disebabkan oleh harmonik dalam sistem kuasa, dan sebaliknya.
(1) Masalah harmonik pada peranti dan penyelesaiannya:
Terdapat beberapa masalah yang biasa dan kerap disebabkan oleh harmonik: herotan voltan, kebisingan persilangan sifar, pemanasan talian neutral, pemanasan transformer, kerosakan pemutus litar, dll.
Dist Distorsi voltan: Oleh kerana sistem kuasa mempunyai impedans dalaman, arus beban harmonik akan menyebabkan herotan voltan bentuk gelombang voltan (ini adalah sumber gelombang" flat top"). Impedansi ini mempunyai dua komponen: impedans saluran kabel dalaman peranti elektrik selepas antara muka kuasa (PCC) dan impedans sistem kuasa sebelum PCC. Pengubah bekalan kuasa pada pengguna adalah contoh PCC.
Arus beban terdistorsi yang disebabkan oleh beban tidak linear menghasilkan penurunan voltan yang menyimpang pada impedans kabel. Bentuk gelombang voltan terdistorsi yang disintesis ditambahkan ke semua beban lain yang disambungkan ke litar yang sama, menyebabkan arus harmonik mengalir, walaupun beban ini adalah beban linear.
Penyelesaiannya adalah untuk memisahkan talian bekalan kuasa dari beban yang menghasilkan harmonik dari garis bekalan kuasa dari beban yang sensitif terhadap harmonik. Beban linear dan beban tidak linier diberi makan oleh litar yang berbeza dari titik antara muka kuasa yang sama, sehingga beban tidak linear dihasilkan. Voltan terdistorsi tidak akan dibawa ke beban linear.
Noise Bunyi penyeberangan sifar: Banyak pengawal elektronik perlu mengesan titik persilangan sifar voltan untuk menentukan kapan beban disambungkan. Ini dilakukan untuk menghidupkan beban induktif apabila voltan melintasi sifar tanpa menghasilkan voltan sementara, sehingga mengurangkan gangguan elektromagnetik (EMI) dan kejutan voltan pada peranti pensuisan semikonduktor. Apabila terdapat harmonik pesanan tinggi atau voltan sementara pada bekalan kuasa, kadar perubahan voltan pada persimpangan sifar sangat tinggi dan sukar ditentukan, yang membawa kepada kerosakan. Sebenarnya, terdapat beberapa persilangan sifar pada setiap gelombang separuh.
③ Overheating garis netral: Dalam sistem bekalan kuasa empat wayar tiga fasa di mana titik neutral dibumikan secara langsung, apabila beban menghasilkan arus harmonik 3N, garis neutral akan mengalir melalui jumlah arus harmonik 3N setiap fasa. Contohnya, apabila beban tiga fasa tidak seimbang, arus yang mengalir melalui wayar neutral akan lebih besar. Eksperimen penyelidikan baru-baru ini mendapati bahawa arus neutral mungkin lebih besar daripada arus fasa mana-mana fasa. Menyebabkan wayar neutral menjadi panas terlalu tinggi, meningkatkan kehilangan talian, dan juga membakar wayar.
Penyelesaian semasa adalah meningkatkan luas keratan rentas wayar neutral dalam sistem bekalan kuasa empat fasa tiga fasa. Keperluan minimum adalah menggunakan wayar dengan keratan rentas yang sama dengan wayar fasa. Suruhanjaya Elektroteknik Antarabangsa (IEC) telah mencadangkan agar keratan rentas konduktor neutral mestilah 200% dari keratan rentas konduktor fasa.
Rise Kenaikan suhu transformer terlalu tinggi: Apabila transformer dengan pendawaian Yyn menghasilkan arus harmonik 3N dari beban sisi sekunder, sebagai tambahan kepada jumlah arus beban tidak seimbang tiga fasa pada garis neutral, arus harmonik 3N juga akan mengalir jumlah Algebra , dan arus harmonik mengalir ke grid melalui sisi utama pengubah. Cara termudah untuk menyelesaikan masalah di atas adalah dengan menggunakan transformer yang disambungkan Dyn untuk menjadikan arus harmonik yang dihasilkan oleh beban beredar dalam belitan delta pengubah tanpa mengalir ke grid kuasa.
Tidak kira sama ada arus harmonik mengalir ke grid kuasa atau tidak, semua arus harmonik akan meningkatkan kehilangan kuasa pengubah dan meningkatkan kenaikan suhu pengubah.
⑤Menyebabkan kerosakan pemutus litar arus baki: Pemutus litar arus baki (RCCB) beroperasi mengikut jumlah arus yang melalui pengubah urutan sifar. Sekiranya jumlah arus lebih besar daripada had yang diperingkat, ia akan berhenti dan memutuskan bekalan kuasa. Terdapat dua sebab kerosakan RCCB ketika harmonik berlaku: Pertama, kerana RCCB adalah alat elektromekanik, kadang-kadang ia tidak dapat mengesan jumlah komponen frekuensi tinggi dengan tepat, jadi ia akan tersekat secara tidak sengaja. Kedua, kerana arus harmonik, arus yang mengalir melalui litar akan lebih besar daripada nilai yang dikira atau diukur. Sebilangan besar alat ukur mudah alih tidak dapat mengukur nilai punca kuasa tengah sebenar dari arus tetapi hanya nilai purata, dan kemudian menganggap bahawa bentuk gelombang adalah sinus tulen, dan kemudian menggandakan faktor pembetulan untuk mendapatkan pembacaan. Apabila terdapat harmonik, hasil pembacaan ini mungkin jauh lebih rendah daripada nilai sebenarnya, dan ini bermakna unit perjalanan ditetapkan ke nilai yang sangat rendah.
Sekarang anda boleh membeli pemutus litar yang dapat mengesan nilai punca kuasa dua punca arus, ditambah dengan teknologi pengukuran nilai persegi punca sebenar, dan membetulkan nilai tetapan unit perjalanan untuk memastikan kebolehpercayaan bekalan kuasa.
Harmonik tiub pendarfluor LED Benwei pada masa ini<>
