Меню

Что такое гармоническая составляющая переменного напряжения

Гармонический состав выпрямленного напряжения

Во всех электрических цепях, содержащих полупроводниковые устройства, напряжение и ток чаще всего имеют несинусоидальную форму. Это является основой рабочего процесса самого устройства.

Выпрямленное напряжение ud можно представить в виде двух составляющих: постоянной, т.е. значения Ud , и переменной , которая является периодической, но имеет несинусоидальную форму

Несинусоидальная функция является периодической, если она удовлетворяет условию , где Т — период функции, k – целое число (рис. 3.11). Как известно из математики, такая гармоническая функция может быть представлена в виде гармонического ряда.

Поэтому составляющая выпрямленного напряжения выражается гармоническим рядом:

где m – число пульсаций в выпрямленном напряжении за один период фазного напряжения источника Т;

ν – номер гармонической составляющей выпрямленного напряжения;

и — амплитуда и начальная фаза ν-ой гармонической составляющей выпрямленного напряжения .

Значения частот гармонических составляющих выпрямленного напряжения

Например, для частоты напряжения источника f1=50Гц частота первой гармонической выпрямленного напряжения будет иметь значения:

100 Гц для однофазной мостовой схемы (m=2);

— 300 Гц для трехфазной мостовой схемы (m=6).

Действующее значение напряжения ud равно

где — действующие значения гармонических составляющих напряжения.

Амплитуда ν-ой гармонической составляющей выпрямленного напряжения для схем, работающих с углом управления определяется как

Согласно (3.22) самое большое значение имеет амплитуда первой гармонической составляющей, а остальные убывают обратно пропорционально квадрату порядкового номера самой составляющей.

При угле управления системы выпрямления гармонический состав в переменной составляющей выпрямленного напряжения меняется: из рис. 3.4, 3.6 , 3.7, 3.9,3.10 видно, что с ростом растет пульсация напряжения, а следовательно увеличивается его переменная составляющая.

При условии непрерывности выпрямленного тока , что соответствует наиболее распространенному режиму работы на активно-индуктивную нагрузку, амплитуды гармонических составляющих переменной составляющей выпрямленного напряжения в зависимости от угла управления выражаются зависимостью

где — среднее значение выпрямленного напряжения при : — для мостовой однофазной схемы выпрямления;

— для мостовой трехфазной схемы выпрямления.

Значение переменной составляющей в выпрямленном напряжении оценивается коэффициентом пульсаций kП, который определяется как отношение амплитуды первой гармонической выпрямленного напряжения к среднему значению выпрямленного напряжения

В зависимости от числа пульсаций выпрямленного напряжения меняется значение kП. С учетом (3.22) при однофазной мостовой схеме выпрямления и активной нагрузке m=2 и kП=2/3 ; при трехфазной мостовой схеме выпрямления m=6 и kП=2/35.

В общем случае для того, чтобы определить зависимость среднего значения выпрямленного напряжения при различном числе его пульсаций m (при любом значении m)в схемахс достаточно проинтегрировать мгновенное значение напряжения

Читайте также:  Симптомы мигрень головная боль напряжения

на интервале одной пульсации и взять его среднее значение (рис. 3.12). Вследствие повторяемости напряжения ud его среднее значение на интервале T/m, будет таким же, как и на всем периоде Т. С учетом того, что период фазного напряжения

Например, при трехфазной неуправляемой мостовой схеме выпрямления m=6 и (рис. 3.8).

При использовании выпрямителей (даже если система включена на источник синусоидального напряжения) нагрузка чаще всего будет потреблять также несинусоидальный ток.

Действующие значение несинусоидального периодическоготока равны

где — действующие значения гармонических составляющих тока.

Если учесть, что амплитуды гармонических составляющих связаны с амплитудой основной гармонической соотношением

, то очевидно, что с увеличением числа фаз схемы выпрямления (с увеличением числа пульсаций m) потребляемый из сети ток приближается к синусоидальному, т.к. амплитуды высших гармонических уменьшаются.

Если нагрузка активная или активно-индуктивная, но не обеспечивается режим непрерывного тока , то с увеличением происходит увеличение амплитуд высших гармонических составляющих потребляемого тока.

Гармонический состав выпрямленного тока влияет на к.п.д. системы, т.к. каждая гармоника вызывает дополнительные потери и искажает форму кривой питающего напряжения.

Активная мощность выпрямленного тока равна сумме мощности постоянной составляющей (мощности постоянного тока) и активных мощностей всех его гармонических составляющих:

где — сдвиг фаз гармонических составляющих напряжения и тока.

Реактивной мощностью выпрямленного тока можно считать величину

Однако полная (кажущаяся) мощность несинусоидального тока

т.к. в ее выражение входят также произведения типа .

Мощностью искажения называется величина

т.к. она обусловлена только несинусоидальностью напряжений и токов.

Источник



Гармоническая составляющая переменного напряжения (тока)

1. Гармоническая составляющая переменного напряжения (тока)

Составляющая разложения в ряд Фурье периодического напряжения (тока), порядок которой превышает единицу

Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации . academic.ru . 2015 .

Смотреть что такое «Гармоническая составляющая переменного напряжения (тока)» в других словарях:

гармоническая составляющая — 3.10 гармоническая составляющая (harmonic component): Любая из составляющих на частоте гармоники. Значение гармонической составляющей обычно выражается среднеквадратическим значением. Для краткости вместо термина «гармоническая составляющая»… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ГОСТ 23875-88: Качество электрической энергии. Термины и определения — Терминология ГОСТ 23875 88: Качество электрической энергии. Термины и определения оригинал документа: Facteur de distortion (d’une tension ou d’un courant alternatif non sinusoïdal) 55 Определения термина из разных документов: Facteur de… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ГОСТ Р 54130-2010: Качество электрической энергии. Термины и определения — Терминология ГОСТ Р 54130 2010: Качество электрической энергии. Термины и определения оригинал документа: Amplitude die schnelle VergroRerung der Spannung 87 Определения термина из разных документов: Amplitude die schnelle VergroRerung der… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Читайте также:  Автоматический стабилизатор напряжения как пользоваться

ГОСТ 28668-90 Э: Низковольтные комплектные устройства распределения и управления. Часть 1. Требования к устройствам, испытанным полностью или частично — Терминология ГОСТ 28668 90 Э: Низковольтные комплектные устройства распределения и управления. Часть 1. Требования к устройствам, испытанным полностью или частично оригинал документа: 7.7. Внутреннее разделение НКУ ограждениями или перегородками… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Требования — 5.2 Требования к вертикальной разметке 5.2.1 На поверхность столбиков, обращенную в сторону приближающихся транспортных средств, наносят вертикальную разметку по ГОСТ Р 51256 в виде полосы черного цвета (рисунки 9 и 10) и крепят световозвращатели … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Требования к цепям питания электронного оборудования — 7.9. Требования к цепям питания электронного оборудования При отсутствии других указаний в стандартах МЭК относительно электронного оборудования должны быть выдержаны следующие требования. 7.9.1. Колебания входного напряжения* 1) Диапазон… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Переменный ток — в широком смысле Электрический ток, изменяющийся во времени. Обычно в технике под П. т. понимают периодический ток, в котором среднее значение за период силы тока и напряжения равно нулю. Периодом Т П. т. называют наименьший промежуток… … Большая советская энциклопедия

ГОСТ Р 51317.4.30-2008: Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Методы измерений показателей качества электрической энергии — Терминология ГОСТ Р 51317.4.30 2008: Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Методы измерений показателей качества электрической энергии оригинал документа: верификация (verification): Подтверждение посредством… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Источник

Гармоники в электрических сетях, причины, влияние, методы борьбы

Содержание

  1. Источники гармонических токов:
  2. Последствия гармоник и защита
  3. Негативные последствия гармонических токов:
  4. Экономические последствия гармонических токов:

Наличие гармонических колебаний в электросети – это результат искажения Наличие гармонических колебаний в электросети – это результат искажения частоты тока или напряжения питания, которое может быть вызвано характером нагрузки или самим источником питания. Причины искажения: постоянные и непостоянные нелинейные нагрузки (работа выпрямителей, преобразователей частоты, трансформаторов разовое включение большого потребителя, например сварочного автомата или станка), цикличные нагрузки (крупный потребитель подключается в определенное время суток к сети), пиковые нагрузки при массовом потреблении электроэнергии. Часто причиной возникновения гармонических колебаний по напряжению является изношенность оборудования в энергогенерирующей отрасли и распределительных сетях (в основном, это старые ТП и сети с малым пределом потребления).

Читайте также:  Стабилизатор напряжения 20ква 400в orion

Источники гармонических токов:

— двигатели с плавным пуском, управляющие устройства (преобразователи частоты), блоки питания;

— печи (дуговые, индукционные), сварочные аппараты;

— энергосберегающие лампы (люминесцентные, дуговые, газоразрядные);

— современная бытовая и офисная техника.

Критическим для сети переменного тока считается оборудование, способное вызывать гармоники, соответствующее 20% потребления по мощности. В таких случаях необходимо применять меры по устранению токовых искажений.

Последствия гармоник и защита

По сути, гармоники – это токи-паразиты, которые оборудование не может потребить или потребляет частично с негативным эффектом. В электродвигателях они являются причиной вибраций, в различных сетях приводят к перегреву, а если гармоника ниже чем номинальный синусоидальный ток необходимый для работы электротехники, то в сервоприводах, автоматических выключателях и другом оборудовании они могут вызывать ложные срабатывания.

Большая проблема – преждевременное старение электроизоляции в сетях с обилием гармоник. Гармоники, превышающие частоту номинального тока, вызывают нагрев проводников, при этом в изоляционных материалах начинаются термохимические процессы, меняющие их свойства. Следствием данных процессов являются пробои изоляции.

Важно! При наличии большого количества гармоник возможны однофазные КЗ с пробоем на землю. Также большое количество гармоник приводит к перегрузке нейтрали, что снижает степень защищенности системы.

Для защиты от гармоник в устройстве используются различные схемы. Основные:

— использование резистора, способного поглотить данный ток и перевести его в тепловую энергию;

— применение конденсаторов (выполняют роль компенсатора реактивной мощности);

— применение фильтров гармоник.

Для контроля сети используются современные анализаторы качества электроэнергии, способные контролировать от 10 параметров тока (уровни искажений в том числе) и выше с возможностью вывода информации на ПК.

Подробнее о гармониках можно указать из следующего видео:

Негативные последствия гармонических токов:

— перегрузка в распределительных сетях;

— перегрузка в нейтралях;

— перегрузка трансформаторов, генераторов, двигателей, что вызывает преждевременное старение оборудования;

— шум, вибрации, как следствие – механические разрушения неправильно работающих электроприводов;

— снижение надежности электронной части, повышение вероятности выхода ее из строя;

— помехи в линиях связи, коммуникационном оборудовании, записывающих устройствах.

Экономические последствия гармонических токов:

— внеплановые ремонт или замена оборудования;

— увеличение расхода электроэнергии за счет потерь;

— останови техпроцесса из-за ложных срабатываний автоматических выключателей;

— убытки, нанесенные в результате КЗ (остановка производства, ремонт, ликвидация пожара).

Источник