Harmonikusok - Janitza elektronika
Az elektromos hálózatainkban folyamatosan növekvő nemlineáris fogyasztók száma növekvő "hálózati szennyezést" okoz. Hálózati zavarokról is beszélünk, hasonlóan ahhoz, amit a környezetből víz- és levegőszennyezéssel ismerünk. Ideális esetben a generátorok tisztán szinuszos áramot állítanak elő a kimeneti kapcsokon. Ezt a szinuszos feszültségformát tekintjük az ideális váltakozó feszültségformának; az ettől való bármilyen eltérést rácszavarnak nevezzük.
Egyre több fogyasztó vesz nem szinuszos áramot a hálózatból. Ezeknek a „piszkos” áramformáknak az FFT gyors Fourier-transzformációja harmonikus frekvenciák széles skáláját eredményezi - ezeket általában harmonikusoknak is nevezik.
A felharmonikusok károsak az elektromos hálózatokra, néha még veszélyesek is, és az összekapcsolt fogyasztók szenvednek tőlük, ahogyan a szennyezett víz is egészségtelen emberi testünk számára. Túlterhelés, csökkentett élettartam, és bizonyos körülmények között akár az elektromos és elektronikus terhelések korai meghibásodása is előfordulhat.
A harmonikus terhelések jelentik a láthatatlan energiaminőségi problémák fő oka a javítások és a hibás eszközök cseréjéhez szükséges hatalmas beruházási költségek miatt. Az elfogadhatatlanul magas hálózati zavarok és az ebből adódó gyenge feszültségminőség problémákat okozhat a gyártási folyamatokban, sőt a gyártás leállásához is vezethet.
A felharmonikusok olyan áramok vagy feszültségek, amelyek frekvenciája meghaladja az 50/60 Hz-es alapfrekvenciát, és amelyek ennek az alapfrekvenciának az integrális többszörösei. A jelenlegi harmonikusoknak nincs részarányuk az aktív teljesítményben, csak hővel töltik be a hálózatot. Mivel az "aktív" szinuszos oszcilláció mellett harmonikus áramok folynak, elektromos veszteséget okoznak az elektromos berendezésen belül, ami termikus túlterheléshez vezethet. A fogyasztó további veszteségei fűtéshez vagy túlmelegedéshez és ezáltal az élettartam csökkenéséhez is vezetnek.
A harmonikus terhelés felmérését általában az adott energiaszolgáltató nyilvános ellátási hálózatához való csatlakozási vagy átviteli ponton végzik. Az angol nyelvterületen, de egyre inkább a német nyelvterületen is azután a közös összekapcsolódás pontjáról (PCC) beszélünk. Bizonyos körülmények között azonban fontos lehet az egyes berendezések vagy berendezéscsoportok harmonikus terhelésének meghatározása és elemzése a belső áramminőségi problémák és azok lehetséges okainak azonosítása érdekében.
A harmonikus terhelés értékeléséhez a következő paramétereket kell használni:
Teljes harmonikus torzítás (THD)
A teljes harmonikus torzítás (THD) az elektromos jel nem lineáris torzításából származó alkatrészek méretének számszerűsítésére szolgáló specifikáció. Ezért jelzi az összes harmonikus effektív értékének és az alapérték effektív értékének arányát. A THD értéket mind kis-, mind közepes, mind nagyfeszültségű rendszerekben használják. Általában a THDi-t használják az áram torzítására, a THDu-t pedig a feszültség torzítására.
A feszültség torzítási tényezője
- M = a harmonikus sorszáma
- M = 40 (UMG 604, UMG 508, UMG 96RM)
- M = 63 (UMG 605, UMG 511)
- A fundamentális oszcillációs alap megfelel n = 1-nek
Az áram torzító tényezője
- M = a harmonikus sorszáma
- M = 40 (UMG 604, UMG 508, UMG 96RM)
- M = 63 (UMG 605, UMG 511)
- A fundamentális oszcillációs alap megfelel n = 1-nek
Teljes kereslet torzítás (TDD)
Különösen Észak-Amerikában a TDD kifejezést szinte mindig használják a harmonikusok problémájával kapcsolatban. Ez egy jelzés, amely a THDi-re vonatkozik, de itt a harmonikus tartalom a névleges áramérték alapvető összetevőjéhez kapcsolódik. A TDD megadja az áram harmonikusainak (a THDi-hez hasonló) és a tényleges áramérték arányát, amely egy bizonyos intervallumban fordul elő Teljes terhelés nál nél. A szokásos időköz 15 vagy 30 perc.