Aprenda detalhes de causas harmônicas e perigos

O que são harmônicos?

Em sentido estrito, harmônicos referem-se à corrente elétrica com uma frequência que é um múltiplo inteiro da onda fundamental.Geralmente, refere-se à decomposição em série de Fourier da quantidade elétrica periódica não senoidal, e o resto é maior que a onda fundamental.A quantidade de eletricidade produzida por uma corrente de frequência.

A frequência do harmônico também deve ser igual ao múltiplo inteiro da frequência da onda fundamental, a onda com 3 vezes a frequência da onda fundamental é chamada de terceiro harmônico, a onda com a frequência 5 vezes da onda fundamental é chamado de quinto harmônico, e assim por diante.Independentemente do número de harmônicos, todos são ondas senoidais.

Classificação harmônica

De acordo com as diferentes frequências harmônicas, ele pode ser dividido em:

1. Harmônicos ímpares

Os harmônicos cuja frequência nominal é um múltiplo ímpar da frequência fundamental são chamados de 'harmônicos ímpares', como o 3º, 5º e 7º harmônicos.

2. Mesmo harmônicos

Os harmônicos cuja frequência nominal é um múltiplo par da frequência fundamental são chamados de 'harmônicos pares', como os 2º, 4º, 6º e 8º harmônicos.

De um modo geral, harmônicos ímpares causam mais danos do que harmônicos pares.

Em um sistema trifásico balanceado, devido à relação de simetria, os harmônicos pares foram eliminados e só existem os harmônicos ímpares.Para cargas retificadas trifásicas, as correntes harmônicas que aparecem são 6n±1 harmônicos, como 5, 7, 11, 13, 17, 19, etc.

3. Harmônicos de componentes

Os componentes cuja frequência é um múltiplo não inteiro da onda fundamental são chamados de inter-harmônicos, e às vezes os inter-harmônicos inferiores à onda fundamental são chamados de sub-harmônicos.Os sub-harmônicos podem ser considerados como os inter-harmônicos entre DC e frequência de energia.

Causas de harmônicos

Em um sistema de fornecimento de energia limpo ideal, tanto a corrente quanto a tensão são senoidais.Em um circuito simples com apenas componentes lineares (resistores, indutores e capacitores), a corrente que flui é proporcional à tensão aplicada e a corrente que flui é uma onda senoidal.

Usando o princípio da análise de Fourier, um sinal não senoidal pode ser decomposto em partes básicas e seus múltiplos.

Em sistemas de energia, a causa raiz da geração harmônica é devido a cargas não lineares.Quando a corrente passa pela carga, ela não tem relação linear com a tensão aplicada, e forma-se uma corrente não senoidal, ou seja, há harmônicos no circuito.

Onde quer que haja uma fonte harmônica, há geração harmônica.Nos últimos 30 anos, a aplicação de dispositivos eletrônicos de potência tornou-se cada vez mais extensa, tornando os dispositivos eletrônicos de potência a maior fonte de harmônicos.O circuito retificador de diodo usando filtragem de capacitor no lado DC também é uma fonte severa de poluição harmônica.

A fase da componente fundamental da corrente de entrada deste circuito é aproximadamente a mesma da fase da tensão de alimentação, então o fator de potência fundamental é próximo de 1. No entanto, as componentes harmônicas da corrente de entrada são muito grandes, causando sérios problemas poluição à rede elétrica e tornando o fator de potência total muito baixo.Além disso, dispositivos eletrônicos de potência, como circuitos de ajuste de potência CA controlados por fase e conversores cíclicos, também geram uma grande quantidade de corrente harmônica no lado da entrada.

Dano de harmônicos

Uma rede elétrica ideal deve fornecer uma única frequência fixa com uma amplitude de tensão especificada.O surgimento de harmônicos de corrente e tensão harmônica é um tipo de poluição para a rede elétrica pública.O ambiente em que o equipamento elétrico é usado se deteriora e também afeta a energia e os equipamentos eletrônicos ao redor.

Algumas pesquisas foram feitas e há um certo entendimento, mas a poluição harmônica não atraiu a atenção suficiente naquele momento.Nos últimos 30 ou 40 anos, o rápido desenvolvimento de diversos dispositivos eletrônicos de potência tornou a poluição harmônica da rede elétrica pública cada vez mais grave, e várias falhas e acidentes causados ​​por harmônicos também ocorreram.O dano dos harmônicos à rede elétrica e outros sistemas está aproximadamente nos seguintes aspectos.

(1) Harmônicos causam perdas harmônicas adicionais aos componentes da rede elétrica pública, reduzindo a eficiência da geração de energia, transmissão e equipamentos elétricos, e um grande número de 3º harmônicos fluindo através da linha neutra fará com que a linha superaqueça e até cause um fogo.

(2) Os harmônicos afetam a operação normal de vários equipamentos elétricos.A influência dos harmônicos no motor não apenas causa perdas adicionais, mas também produz vibração mecânica, ruído e sobretensão, que causarão um severo superaquecimento local do transformador.Os harmônicos fazem os capacitores, cabos e outros equipamentos superaquecerem, envelhecer o isolamento, encurtar a vida útil e até danificar.

(3) Os harmônicos causarão ressonância paralela local e ressonância série na rede elétrica pública, amplificando assim os harmônicos, o que aumenta muito os danos dos itens (1) e (2) acima e até causa acidentes graves.

(4) Harmônicos causarão mau funcionamento da proteção do relé e dispositivos automáticos e tornarão a medição de instrumentos de medição elétrica imprecisa.

(5) Harmônicos irão interferir no sistema de comunicação adjacente, os leves irão gerar ruído e reduzir a qualidade da comunicação;os pesados ​​levarão à perda de residência e tornarão o sistema de comunicação incapaz de funcionar normalmente.