LED floresan tüp harmonik<%5
Güç harmonikleri nelerdir?
Temel frekanstan daha yüksek frekanslara, genellikle temel frekansın (veya irrasyonel katların) tam sayı katları olan harmonikler denir. Tam sayı katlarının harmonikleri Fourier serileri ile tanımlanabilir.
Harmonikler dalga biçimi bozulmasına neden olabilir. Bu bozulma, zaman alanlı analiz cihazı gibi bir osiloskopla görülebilir, ancak spektrum analizörü gibi bir frekans alan analiz cihazı kullanmak en iyisidir. Elbette, spektrum analizi işlevine sahip bazı üst düzey osiloskoplar da kullanılabilir.
Güç kaynağı sistemindeki harmonikler
Güç kaynağı sistemlerinde harmonik akımların ortaya çıkışı uzun yıllardır var. Geçmişte harmonik akımlar, elektrikli demiryolları ve endüstriyel DC hız düzenleyici iletim cihazları tarafından kullanılıyordu ve AC'yi DC gücüne dönüştüren cıva doğrultucuları tarafından üretildi. Son yıllarda harmonik üreten ekipmanların türleri ve miktarları önemli ölçüde arttı ve büyümeye devam edecek. Bu nedenle, harmonikleri ve olumsuz etkilerini ve olumsuz etkilerin nasıl en aza indirileceğini dikkatlice düşünmeliyiz.
1 Harmonik nesil
İdeal bir temiz güç kaynağı sisteminde hem akım hem de gerilim sinüs dalgalarıdır. Yalnızca doğrusal bileşenler (direnç, endüktans ve kapasitans) içeren basit bir devrede, akan akım uygulanan voltajla orantılıdır ve akan akım bir sinüs dalgasıdır.
Gerçek güç kaynağı sisteminde lineer olmayan yüklerin varlığından dolayı uygulanan gerilim ile lineer olmayan yük üzerinden akım geçtiğinde sinüsoidal olmayan bir akım oluşur. Herhangi bir periyodik dalga biçimi, temel frekansa sahip bir sinüs dalgasına ve birçok harmonik frekansa sahip bir sinüs dalgasına ayrıştırılabilir. Harmonik frekans, temel frekansın tam katıdır. Örneğin, temel frekans 50 Hz, ikinci harmonik 100 Hz ve üçüncü harmonik 150 Hz'dir. Bu nedenle, bozuk akım dalga biçimi ikinci harmonik, üçüncü harmonikten oluşabilir... belki otuzuncu harmoniğe kadar.
2 Harmonik üreten ekipman türleri
Doğrusal olmayan tüm yükler harmonik akımlar üretebilir. Harmonik üreten ekipman türleri şunlardır: anahtarlamalı güç kaynağı (SMPS), elektronik floresan tüp balast, hız kontrol tertibatı, kesintisiz güç kaynağı (UPS), manyetik demir çekirdekli Ekipman ve televizyonlar gibi bazı ev aletleri.
(1) Anahtarlamalı güç kaynağı (SMPS):
Çoğu modern elektronik cihaz, anahtarlamalı güç kaynakları (SMPS) kullanır. Eski ekipmanlardan farklıdırlar. Depolama kondansatörünü şarj etmek için doğrudan kontrol edilebilir doğrultucu cihaz aracılığıyla güç kaynağı ile geleneksel kova ve doğrultucuyu değiştirdiler ve ardından uygun bir çıkış voltajı ve akımı kullandılar. Yöntem, gerekli DC akımını verir. Bunun ekipman üreticileri için avantajı, cihazın boyutunun, fiyatının ve ağırlığının büyük ölçüde azaltılabilmesidir. Dezavantajı ise hangi model olursa olsun güç kaynağından sürekli akım çekemeyip sadece darbe çekebilmesidir. Akım. Bu darbe akımı, çok sayıda üçüncü ve daha yüksek harmonik bileşen içerir.
(2) Elektronik floresan tüp balast:
Elektronik floresan tüp balastları son yıllarda yaygın olarak benimsenmiştir. Avantajı, yüksek frekanslarda çalışırken tüpün verimliliğini önemli ölçüde artırabilmesidir, ancak dezavantajı, invertörünün güç kaynağı akımında harmonikler ve elektriksel gürültü oluşturmasıdır. Güç faktörü düzeltmeli modellerin kullanılması harmonikleri azaltabilir, ancak maliyeti pahalıdır.
(3) DC hız düzenleyici iletim cihazı:
Bir DC motorun hız kontrolörü genellikle, altı darbeli köprü doğrultucu devresi olarak da adlandırılan üç fazlı bir köprü doğrultucu devresi kullanır, çünkü DC çıkış tarafında çevrim başına altı darbe vardır (her fazın yarım dalgasında bir tane). ) . Bir DC motorun endüktansı sınırlıdır, bu nedenle DC akımında (yani, güç kaynağı frekansının 6 katı) 300 Hz'lik bir titreşimli dalga vardır ve bu, güç kaynağı akımının dalga biçimini değiştirir.
(4) Kesintisiz güç kaynağı (UPS):
Güç dönüştürme yöntemine ve harici güç kaynağının dahili güç kaynağına dönüştürme yöntemine göre birçok farklı UPS türü vardır. Ana türler şunlardır: çevrimiçi UPS, çevrimdışı UPS ve hat etkileşimli UPS. UPS tarafından beslenen yükler her zaman doğrusal olmayan ve çok sayıda düşük dereceli harmonik içeren elektronik bilgi ekipmanıdır.
(5) Manyetik çekirdek cihazı:
Demir çekirdekli bir reaktörde mıknatıslanma akımı ile manyetik akı yoğunluğu arasındaki ilişki her zaman doğrusal değildir. Akım dalga biçimi bir sinüs dalgası ise (yani devredeki direnç büyükse), bir zorunlu mıknatıslanma süreci olarak kabul edilen manyetik alanda daha yüksek harmonikler olacaktır. Bobine uygulanan voltaj sinüzoidal bir dalga formu ise (yani seri direnç küçükse), manyetik akı yoğunluğu da sinüzoidal bir dalga formu olacaktır ve akım dalga formu daha yüksek harmonikler içerir, bu da serbest bir manyetizasyon işlemi olarak kabul edilir.
3 Harmoniklerin neden olduğu problemler ve çözümleri
Harmonik akımlar hem güç kaynağı sisteminde hem de cihazda sorunlara neden olabilir. Ancak, etkiler ve çözümler çok farklıdır ve ayrı ayrı ele alınmaları gerekir; cihazdaki harmoniklerin zararlı etkilerini ortadan kaldırmaya uygun yöntemler, güç sistemindeki harmoniklerin neden olduğu bozulmayı azaltamaz ve bunun tersi de geçerlidir.
(1) Cihazdaki harmonik sorunlar ve çözümleri:
Harmoniklerin neden olduğu birkaç yaygın ve sık görülen sorun vardır: voltaj bozulması, sıfır geçiş gürültüsü, nötr hattın aşırı ısınması, trafo aşırı ısınması, devre kesicilerin arızalanması vb.
①Voltaj distorsiyonu: Güç sisteminin dahili empedansı olduğundan, harmonik yük akımı voltaj dalga formunun harmonik voltaj bozulmasına neden olacaktır (bu,"düz tepeli" dalgasının kaynağıdır). Bu empedansın iki bileşeni vardır: güç arayüzünden (PCC) sonra elektrikli cihazın dahili kablo hattının empedansı ve PCC'den önce güç sisteminin empedansı. Kullanıcıdaki güç kaynağı trafosu PCC'ye bir örnektir.
Doğrusal olmayan yükün neden olduğu bozuk yük akımı, kablonun empedansında bozuk bir voltaj düşüşü oluşturur. Sentezlenen çarpık gerilim dalga biçimi, aynı devreye bağlı diğer tüm yüklere eklenir ve bu yükler doğrusal yükler olsa bile harmonik akımların akmasına neden olur.
Çözüm, harmonik üreten yükün güç besleme hattını, harmoniklere duyarlı yükün güç besleme hattından ayırmaktır. Doğrusal yük ve doğrusal olmayan yük, aynı güç arabirim noktasından farklı devreler tarafından beslenir, böylece doğrusal olmayan yük üretilir. Bozulmuş voltaj lineer yüke iletilmez.
②Sıfır geçiş gürültüsü: Birçok elektronik kontrolörün, yükün ne zaman bağlandığını belirlemek için voltajın sıfır geçiş noktasını algılaması gerekir. Bu, geçici aşırı gerilim oluşturmadan voltaj sıfırı geçtiğinde endüktif yükü açmak, böylece yarı iletken anahtarlama cihazlarındaki elektromanyetik paraziti (EMI) ve voltaj şoklarını azaltmak için yapılır. Güç kaynağında yüksek dereceli harmonikler veya geçici aşırı gerilimler olduğunda, sıfır geçişteki voltajın değişim hızı çok yüksektir ve belirlenmesi zordur, bu da arızalara yol açar. Aslında, her yarım dalgada birden fazla sıfır geçişi olabilir.
③Nötr hat aşırı ısınması: Nötr noktasının doğrudan topraklandığı üç fazlı dört telli bir güç kaynağı sisteminde, yük 3N harmonik akım ürettiğinde, nötr hattı her fazın 3N harmonik akımının toplamından geçecektir. Örneğin, üç fazlı yük dengesiz olduğunda, nötr telden geçen akım daha büyük olacaktır. Son araştırma deneyleri, nötr akımın herhangi bir fazın faz akımından daha büyük olabileceğini bulmuştur. Nötr telin çok fazla ısınmasına, hat kaybının artmasına ve hatta telin yanmasına neden olur.
Mevcut çözüm, üç fazlı dört telli güç kaynağı sisteminde nötr telin kesit alanını arttırmaktır. Minimum gereksinim, faz kablosuyla aynı kesite sahip bir kablo kullanmaktır. Uluslararası Elektroteknik Komisyonu (IEC), nötr iletkenin kesitinin faz iletkeninin kesitinin %200'ü olması gerektiğini önermiştir.
④Transformatör sıcaklık artışı çok yüksek: Yyn kablolu trafo sekonder yan yükten 3N harmonik akım ürettiğinde, nötr hattaki üç fazlı yük dengesiz akımının toplamına ek olarak, 3N harmonik akımı da akacaktır Cebirsel toplam ve harmonik akım, transformatörün birincil tarafından şebekeye akar. Yukarıdaki sorunları çözmenin en kolay yolu, yük tarafından üretilen harmonik akımın güç şebekesine akmadan transformatörün delta sargısında dolaşmasını sağlamak için Dyn bağlantılı bir transformatör kullanmaktır.
Harmonik akımın şebekeye akıp akmadığına bakılmaksızın, tüm harmonik akımlar trafonun güç kaybını artıracak ve trafonun sıcaklık artışını artıracaktır.
⑤Kaçak akım devre kesicinin arızalanmasına neden olur: Kaçak akım devre kesicisi (RCCB) sıfır bileşen trafodan geçen akımların toplamına göre çalışır. Akımların toplamı anma limitinden büyükse, devreye girecek ve güç kaynağını kesecektir. Harmonikler oluştuğunda RCCB arızasının iki nedeni vardır: Birincisi, RCCB elektromekanik bir cihaz olduğundan, bazen yüksek frekanslı bileşenlerin toplamını doğru olarak algılayamaz, bu nedenle yanlışlıkla açılır. İkincisi, harmonik akım nedeniyle devreden geçen akım hesaplanan veya basitçe ölçülen değerden daha büyük olacaktır. Çoğu taşınabilir ölçüm cihazı, akımın gerçek ortalama karekök değerini ölçemez, sadece ortalama değeri ölçer ve ardından dalga formunun saf sinüs olduğunu varsayar ve ardından okumayı elde etmek için bir düzeltme faktörünü çarpar. Harmonikler olduğunda, bu okumanın sonucu gerçek değerden çok daha düşük olabilir ve bu, açma biriminin çok düşük bir değere ayarlandığı anlamına gelir.
Artık, gerçek ortalama karekök değer ölçüm teknolojisi ile birleştirilmiş, akımın ortalama karekök değerini tespit edebilen bir devre kesici satın alabilir ve güç kaynağının güvenilirliğini sağlamak için açma ünitesinin ayar değerini düzeltebilirsiniz.
Benwei LED floresan tüp harmonikleri şu anda<%5
