ఆధునిక శక్తి వ్యవస్థలలో అధిక హార్మోనిక్స్ కనిపించడానికి కారణాలు

ఆధునిక ప్రపంచంలోని విద్యుత్ పరికరాలు మరింత సంక్లిష్టంగా మారుతున్నాయి, ముఖ్యంగా IT సాంకేతికతలకు. ఈ ట్రెండ్ కారణంగా, పవర్ క్వాలిటీ అస్యూరెన్స్ సిస్టమ్‌లు తప్పనిసరిగా ఈ అవసరాలను తీర్చాలి: అవి హెచ్చుతగ్గులు, సర్జ్‌లు, వోల్టేజ్ డిప్‌లు, నాయిస్, ఇంపల్స్ నాయిస్ మొదలైనవాటిని సులభంగా నిర్వహించాలి, తద్వారా పారిశ్రామిక నెట్‌వర్క్ మరియు సంబంధిత దాని వినియోగదారులు సాధారణంగా పని చేయగలుగుతారు.

నాన్-లీనియర్ లోడ్‌ల వల్ల కలిగే హార్మోనిక్స్ కారణంగా గ్రిడ్ వోల్టేజ్ రీషేపింగ్ అనేది పరిష్కరించాల్సిన ప్రధాన సమస్యలలో ఒకటి. ఈ వ్యాసంలో, మేము ఈ సమస్య యొక్క లోతైన అంశాలను పరిశీలిస్తాము.

సమస్య యొక్క సారాంశం ఏమిటి

ప్రస్తుత కార్యాలయ సామగ్రి, కంప్యూటర్లు, కార్యాలయం, మల్టీమీడియా పరికరాల యొక్క ప్రధాన వాటా సాధారణంగా నాన్-లీనియర్ లోడ్లు, ఇవి భారీ పరిమాణంలో సాధారణ పవర్ నెట్‌వర్క్‌లో కనెక్ట్ చేయబడి, నెట్‌వర్క్ వోల్టేజ్ ఆకారాన్ని వక్రీకరిస్తాయి.

ఈ వక్రీకరించిన వోల్టేజ్ ఇతర ఎలక్ట్రికల్ పరికరాల ద్వారా బాధాకరంగా గ్రహించబడుతుంది మరియు కొన్నిసార్లు వాటి సాధారణ ఆపరేషన్‌కు గణనీయంగా అంతరాయం కలిగిస్తుంది: ఇది పనిచేయకపోవడం, వేడెక్కడం, సమకాలీకరణను విచ్ఛిన్నం చేస్తుంది, డేటా ట్రాన్స్‌మిషన్ నెట్‌వర్క్‌లలో జోక్యాన్ని సృష్టిస్తుంది - సాధారణంగా, నాన్-సైనూసోయిడల్ ఆల్టర్నేటింగ్ వోల్టేజ్ మొత్తం రకాల పరికరాలకు కారణమవుతుంది. , ప్రక్రియలు మరియు వ్యక్తులకు అసౌకర్యం, మెటీరియల్‌తో సహా.

వోల్టేజ్ వక్రీకరణ ఒక జత కోఎఫీషియంట్స్ ద్వారా వివరించబడింది: సైనూసోయిడల్ ఫ్యాక్టర్, ఇది నెట్‌వర్క్ వోల్టేజ్ యొక్క ప్రాథమిక హార్మోనిక్ యొక్క rms విలువకు అధిక హార్మోనిక్స్ యొక్క rms విలువ మరియు లోడ్ క్రెస్ట్ కారకం, సమానమైన నిష్పత్తిని ప్రతిబింబిస్తుంది. ప్రభావవంతమైన లోడ్ కరెంట్‌కు గరిష్ట కరెంట్ వినియోగం యొక్క నిష్పత్తి.

అధిక హార్మోనిక్స్ ఎందుకు ప్రమాదకరమైనవి?

అధిక హార్మోనిక్స్ యొక్క అభివ్యక్తి వల్ల కలిగే ప్రభావాలను ఎక్స్పోజర్ వ్యవధిని బట్టి తక్షణ మరియు దీర్ఘకాలికంగా విభజించవచ్చు. తక్షణమే పేర్కొనడం సర్వసాధారణం: సరఫరా వోల్టేజ్ ఆకృతి వక్రీకరణ, పంపిణీ నెట్‌వర్క్ వోల్టేజ్ తగ్గుదల, హార్మోనిక్ ఫ్రీక్వెన్సీ రెసొనెన్స్‌తో సహా హార్మోనిక్ ప్రభావాలు, డేటా ట్రాన్స్‌మిషన్ నెట్‌వర్క్‌లలో హానికరమైన జోక్యం, శబ్ద పరిధిలో శబ్దం, యంత్రాల కంపనం. దీర్ఘకాలిక సమస్యలు: జనరేటర్లు మరియు ట్రాన్స్ఫార్మర్లలో అధిక ఉష్ణ నష్టాలు, కెపాసిటర్లు మరియు పంపిణీ నెట్వర్క్లు (వైర్లు) వేడెక్కడం.

హార్మోనిక్స్ మరియు లైన్ వోల్టేజ్ ఆకారం

నెట్‌వర్క్ సైన్ వేవ్‌లో సగభాగంలో ముఖ్యమైన పీక్ కరెంట్‌లు క్రెస్ట్ ఫ్యాక్టర్‌లో పెరుగుదలకు దారితీస్తాయి.అధిక మరియు తక్కువ పీక్ కరెంట్, బలమైన వక్రీకరణ, అయితే దువ్వెన కారకం శక్తి మూలం యొక్క సామర్థ్యాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది, దాని అంతర్గత నిరోధకతపై ఆధారపడి ఉంటుంది - ఇది అటువంటి గరిష్ట కరెంట్‌ను అందించగలదా. కొన్ని మూలాధారాలు వాటి రేట్ చేయబడిన శక్తికి సంబంధించి అతిగా అంచనా వేయబడాలి, ఉదాహరణకు ప్రత్యేక వైండింగ్‌లను జనరేటర్లలో ఉపయోగించాలి.

కానీ నిరంతరాయ విద్యుత్ సరఫరా (UPS) ఈ సమస్యను మరింత మెరుగ్గా ఎదుర్కొంటుంది: డబుల్ కన్వర్షన్ కారణంగా, వారు ఏ క్షణంలోనైనా లోడ్ కరెంట్‌ను నియంత్రించగలుగుతారు మరియు PWMని ఉపయోగించి నియంత్రించగలుగుతారు, ఇది కరెంట్ యొక్క దువ్వెన యొక్క అధిక గుణకం కారణంగా సమస్యలను నివారిస్తుంది. . మరో మాటలో చెప్పాలంటే, నాణ్యమైన UPSకి అధిక క్రెస్ట్ ఫ్యాక్టర్ సమస్య కాదు.

అధిక హార్మోనిక్స్ మరియు వోల్టేజ్ డ్రాప్

పైన పేర్కొన్నట్లుగా, UPSలు అధిక క్రెస్ట్ కారకాలను చక్కగా నిర్వహిస్తాయి మరియు వాటి తరంగ రూప వక్రీకరణ 6% మించదు. ఇక్కడ వైర్లను కనెక్ట్ చేయడం, ఒక నియమం వలె, పట్టింపు లేదు, అవి చాలా చిన్నవి. కానీ లైన్ వోల్టేజ్‌లో హార్మోనిక్స్ యొక్క సమృద్ధి కారణంగా, ప్రస్తుత తరంగ రూపం సైనూసోయిడల్ నుండి వైదొలగుతుంది, ప్రత్యేకించి సింగిల్-ఫేజ్ మరియు త్రీ-ఫేజ్ రెక్టిఫైయర్‌ల ద్వారా ప్రవేశపెట్టబడిన బేసి హై-ఫ్రీక్వెన్సీ హార్మోనిక్స్ కోసం (ఫిగర్ చూడండి).

పంపిణీ నెట్‌వర్క్ యొక్క సంక్లిష్ట అవరోధం సాధారణంగా ఉంటుంది ప్రేరక స్వభావం, కాబట్టి, పెద్ద పరిమాణంలో ప్రస్తుత హార్మోనిక్స్ 100 మీటర్ల పొడవు గల లైన్లలో గణనీయమైన వోల్టేజ్ చుక్కలకు దారి తీస్తుంది మరియు ఈ చుక్కలు అనుమతించదగిన వాటిని మించిపోతాయి, దీని ఫలితంగా లోడ్పై వోల్టేజ్ ఆకారం వక్రీకరించబడుతుంది.

ఒక ఉదాహరణగా, ట్రాన్స్‌ఫార్మర్‌లెస్ ఇన్‌పుట్‌తో పవర్డ్ పరికరం యొక్క ఇన్‌పుట్ ఫిల్టర్ యొక్క ప్రతిఘటనపై ఆధారపడి, వివిధ నెట్‌వర్క్ ఇంపెడెన్స్‌ల వద్ద సింగిల్-ఫేజ్ డయోడ్ రెక్టిఫైయర్ యొక్క అవుట్‌పుట్ కరెంట్ ఎలా మారుతుందో మరియు ఇది వోల్టేజ్ తరంగ రూపాన్ని ఎలా ప్రభావితం చేస్తుందో గమనించండి.

మూడవది యొక్క హార్మోనిక్స్ గుణకాల సమస్య

మూడవ, తొమ్మిదవ, పదిహేనవ, మొదలైనవి. - మెయిన్స్ కరెంట్ యొక్క అధిక హార్మోనిక్స్ అధిక యాంప్లిట్యూడ్ కోఎఫీషియంట్స్ ద్వారా వర్గీకరించబడతాయి. ఈ హార్మోనిక్స్ సింగిల్-ఫేజ్ లోడ్ల నుండి ఉత్పన్నమవుతాయి మరియు మూడు-దశల వ్యవస్థలపై వాటి ప్రభావం చాలా నిర్దిష్టంగా ఉంటుంది. ఉంటే మూడు-దశల వ్యవస్థ సుష్టంగా ఉంటుంది, ప్రవాహాలు 120 డిగ్రీల ద్వారా ఒకదానికొకటి స్థానభ్రంశం చెందుతాయి మరియు తటస్థ వైర్‌లోని మొత్తం కరెంట్ సున్నా, - వైర్‌లో వోల్టేజ్ డ్రాప్ లేదు.

ఇది చాలా హార్మోనిక్స్ సిద్ధాంతంలో నిజం, కానీ కొన్ని హార్మోనిక్స్ ప్రాథమిక హార్మోనిక్ యొక్క ప్రస్తుత వెక్టర్ వలె అదే దిశలో ప్రస్తుత వెక్టార్ యొక్క భ్రమణ ద్వారా వర్గీకరించబడతాయి. ఫలితంగా, న్యూట్రల్‌లో మూడింటికి గుణిజాలైన బేసి హార్మోనిక్‌లు ఒకదానిపై ఒకటి అధికంగా అమర్చబడతాయి. మరియు ఈ హార్మోనిక్స్ మెజారిటీలో ఉన్నందున, మొత్తం తటస్థ కరెంట్ దశ ప్రవాహాలను అధిగమించగలదు: చెప్పండి, 20 ఆంపియర్‌ల దశ ప్రవాహాలు 30 ఆంపియర్‌ల వద్ద 150 హెర్ట్జ్ ఫ్రీక్వెన్సీతో తటస్థ ప్రవాహాన్ని ఇస్తాయి.

హార్మోనిక్స్ ప్రభావాన్ని పరిగణనలోకి తీసుకోకుండా రూపొందించిన కేబుల్ వేడెక్కుతుంది ఎందుకంటే, మనస్సు ప్రకారం, దాని క్రాస్-సెక్షన్ పెంచబడి ఉండాలి. మూడవది యొక్క హార్మోనిక్ గుణిజాలు ఒకదానికొకటి సాపేక్షంగా 360 డిగ్రీల ద్వారా మూడు-దశల సర్క్యూట్‌లో ఆఫ్‌సెట్ చేయబడతాయి.

ప్రతిధ్వని, జోక్యం, శబ్దం, కంపనం, వేడి చేయడం

పంపిణీ నెట్‌వర్క్‌లు ఉన్నాయి ప్రతిధ్వని ప్రమాదం అధిక కరెంట్ లేదా వోల్టేజ్ హార్మోనిక్స్ వద్ద, ఈ సందర్భాలలో హార్మోనిక్ భాగం ప్రాథమిక ఫ్రీక్వెన్సీ కంటే ఎక్కువగా మారుతుంది, ఇది సిస్టమ్ భాగాలు మరియు పరికరాలను ప్రతికూలంగా ప్రభావితం చేస్తుంది.

విద్యుత్ లైన్ల సమీపంలో ఉన్న డేటా ట్రాన్స్మిషన్ నెట్‌వర్క్‌లు, దీని ద్వారా అధిక హార్మోనిక్స్ ప్రవాహాలు జోక్యానికి లోనవుతాయి, వాటిలో సమాచార సిగ్నల్ క్షీణిస్తుంది, అయితే లైన్ నుండి నెట్‌వర్క్‌కు దూరం తక్కువగా ఉంటుంది, వాటి కనెక్షన్ యొక్క పొడవు ఎక్కువ, ఎక్కువ హార్మోనిక్ ఫ్రీక్వెన్సీ - వక్రీకరణ సమాచారం సిగ్నల్ ఎక్కువ.

ట్రాన్స్‌ఫార్మర్లు మరియు చోక్‌లు అధిక హార్మోనిక్స్ కారణంగా ఎక్కువ శబ్దం చేయడం ప్రారంభిస్తాయి, ఎలక్ట్రిక్ మోటార్లు మాగ్నెటిక్ ఫ్లక్స్‌లో పల్సేషన్‌లను అనుభవిస్తాయి, ఫలితంగా షాఫ్ట్‌పై టార్క్ వైబ్రేషన్‌లు ఏర్పడతాయి. విద్యుత్ యంత్రాలు మరియు ట్రాన్స్‌ఫార్మర్లు వేడెక్కడం మరియు ఉష్ణ నష్టాలు సంభవిస్తాయి. కెపాసిటర్లలో, విద్యుద్వాహక నష్టం కోణం గ్రిడ్ కంటే ఎక్కువ ఫ్రీక్వెన్సీతో పెరుగుతుంది మరియు అవి వేడెక్కడం ప్రారంభిస్తాయి, విద్యుద్వాహక విచ్ఛిన్నం సంభవించవచ్చు. వాటి ఉష్ణోగ్రత పెరగడం వల్ల పంక్తులలో నష్టాల గురించి మాట్లాడటం అనవసరం ...