هارمونیک ها در شبکه برق به سیگنال های الکتریکی ناخواسته یا شکل موج هایی اشاره دارد که در فرکانس هایی که مضرب صحیح فرکانس اصلی سیستم قدرت هستند رخ می دهد. در سیستم‌های برق جریان متناوب (AC)، فرکانس اصلی معمولاً بسته به منطقه 50 یا 60 هرتز (هرتز) است. هارمونیک ها توسط بارهای غیر خطی متصل به شبکه ایجاد می شوند، مانند دستگاه های الکترونیکی قدرت، درایوهای فرکانس متغیر، کوره های قوس الکتریکی و انواع خاصی از سیستم های روشنایی.
برای درک هارمونیک ها، درک مفهوم فرکانس اساسی ضروری است. در شکل موج سینوسی، که شکل موج ایده‌آل جریان متناوب است، فرکانس اصلی با فرکانس هارمونیک اول مطابقت دارد. به عنوان مثال، در یک سیستم قدرت 60 هرتز، فرکانس اساسی 60 هرتز است.
هارمونیک ها زمانی رخ می دهند که بارهای غیر خطی جریان را از شبکه به صورت غیر سینوسی می گیرند. این بارها به جای شکل موج سینوسی صاف، اعوجاج را به شکل موج جاری وارد می‌کنند که منجر به وجود اجزای فرکانس اضافی می‌شود. این مولفه های فرکانس اضافی مضرب صحیح فرکانس اصلی هستند و به عنوان هارمونیک شناخته می شوند.
به عنوان مثال، هارمونیک دوم دارای فرکانس 120 هرتز در یک سیستم قدرت 60 هرتز، هارمونیک سوم فرکانس 180 هرتز و غیره خواهد بود. هارمونیک‌ها می‌توانند به مضرب‌های بالاتر مانند چهارم، پنجم، ششم و فراتر از آن گسترش پیدا کنند که هر کدام دارای فرکانس‌هایی هستند که مضرب صحیح فرکانس اصلی هستند.
هارمونیک ها می توانند مشکلات متعددی را در شبکه برق و سیستم های الکتریکی ایجاد کنند، از جمله:
1. اعوجاج ولتاژ و جریان: هارمونیک ها می توانند شکل موج ولتاژ و جریان را در سیستم قدرت تغییر داده و منجر به اعوجاج شکل موج شوند. این اعوجاج می تواند بر عملکرد تجهیزات الکتریکی تأثیر بگذارد و باعث گرم شدن بیش از حد، خرابی زودرس و کاهش راندمان شود.
2. رزونانس: هارمونیک ها می توانند منجر به پدیده رزونانس در اجزای سیستم قدرت مانند ترانسفورماتورها، خازن ها و خطوط برق شوند. رزونانس زمانی اتفاق می‌افتد که فرکانس طبیعی یک جزء با فرکانس یک هارمونیک مطابقت داشته باشد و در نتیجه سطوح ولتاژ و جریان بیش از حد ایجاد شود که می‌تواند به تجهیزات آسیب برساند.
3. مشکلات کیفیت برق: هارمونیک ها می توانند کیفیت برق را با ایجاد نوسانات در سطوح ولتاژ، سوسو زدن در سیستم های روشنایی و تداخل در شبکه های ارتباطی کاهش دهند. کیفیت ضعیف برق می تواند بر عملکرد تجهیزات الکترونیکی حساس تأثیر بگذارد و منجر به اختلال در عملیات شود.
4. تلفات انرژی: هارمونیک ها می توانند تلفات انرژی در سیستم قدرت را به دلیل افزایش جریان و ولتاژ ناشی از اعوجاج شکل موج افزایش دهند. این تلفات می تواند منجر به کاهش کارایی سیستم و افزایش هزینه های عملیاتی شود.
برای کاهش اثرات منفی هارمونیک ها، تکنیک ها و راه حل های مختلفی از جمله فیلترهای هارمونیک، دستگاه های تصحیح ضریب توان غیر فعال و فعال، ترانسفورماتورهای تغییر فاز و انتخاب و نصب دقیق تجهیزات الکتریکی به کار گرفته می شود. علاوه بر این، استانداردها و دستورالعمل‌های نظارتی برای محدود کردن سطوح اعوجاج هارمونیک در شبکه برق و تضمین قابلیت اطمینان و پایداری سیستم‌های الکتریکی ایجاد شده‌اند.
نتیجه گیری: پیمایش در منظره هارمونیک
در نتیجه، هارمونیک ها جنبه ای فراگیر و در عین حال اغلب نادیده گرفته شده از سیستم های الکتریکی مدرن را نشان می دهند که پیامدهای گسترده ای برای کیفیت توان، قابلیت اطمینان سیستم و عملکرد تجهیزات دارد. با درک ماهیت، تظاهرات و تأثیرات هارمونیک ها، ذینفعان می توانند استراتژی های کاهش موثری را برای محافظت از یکپارچگی و انعطاف پذیری شبکه برق ایجاد کنند. همانطور که ما در چشم انداز هارمونیک پیمایش می کنیم، بیایید در تلاش های خود برای اطمینان از آینده ای بدون هارمونیک برای نسل های آینده هوشیار، فعال و مشارکتی باقی بمانیم.
ترجمه و جمع آوری:
واحد تحقیق و توسعه بارق، Baregh
بارق، مرجع آگهی ها و نیازمندی های صنعت برق
