आधुनिक बिजली प्रणालियों में उच्च हार्मोनिक्स की उपस्थिति के कारण

आधुनिक दुनिया के विद्युत उपकरण विशेष रूप से आईटी प्रौद्योगिकियों के लिए अधिक से अधिक जटिल होते जा रहे हैं। इस प्रवृत्ति के कारण, बिजली गुणवत्ता आश्वासन प्रणालियों को इन आवश्यकताओं को पूरा करना चाहिए: उन्हें बस आसानी से उतार-चढ़ाव, उछाल, वोल्टेज में कमी, शोर, आवेग शोर आदि को संभालना चाहिए, ताकि औद्योगिक नेटवर्क और संबंधित उपयोगकर्ता सामान्य रूप से कार्य करने में सक्षम हो सकें।

गैर-रेखीय भार के कारण होने वाले हार्मोनिक्स के कारण ग्रिड वोल्टेज को फिर से आकार देना हल की जाने वाली मुख्य समस्याओं में से एक है। इस लेख में, हम इस समस्या के गहन पहलुओं पर गौर करेंगे।

समस्या का सार क्या है

वर्तमान कार्यालय उपकरण, कंप्यूटर, कार्यालय, मल्टीमीडिया उपकरण का मुख्य हिस्सा आम तौर पर गैर-रैखिक भार होता है, जो सामान्य बिजली नेटवर्क में भारी मात्रा में जुड़ा होता है, जो नेटवर्क वोल्टेज के आकार को विकृत करता है।

यह विकृत वोल्टेज अन्य विद्युत उपकरणों द्वारा दर्दनाक रूप से माना जाता है और कभी-कभी उनके सामान्य संचालन को महत्वपूर्ण रूप से बाधित करता है: यह खराबी का कारण बनता है, अति ताप, तुल्यकालन को तोड़ता है, डेटा ट्रांसमिशन नेटवर्क में हस्तक्षेप उत्पन्न करता है, - सामान्य रूप से, गैर-साइनसॉइडल वैकल्पिक वोल्टेज उपकरणों की एक पूरी विविधता का कारण बन सकता है , सामग्री सहित लोगों के लिए प्रक्रियाएँ और असुविधाएँ।

वोल्टेज विरूपण को गुणांक की एक जोड़ी द्वारा वर्णित किया गया है: साइनसॉइडल कारक, जो उच्च हार्मोनिक्स के आरएमएस मूल्य के अनुपात को नेटवर्क वोल्टेज के मौलिक हार्मोनिक के आरएमएस मूल्य और लोड क्रेस्ट कारक के बराबर दर्शाता है। पीक करंट खपत का प्रभावी लोड करंट से अनुपात।

उच्च हार्मोनिक्स खतरनाक क्यों हैं?

उच्च हार्मोनिक्स की अभिव्यक्ति के कारण होने वाले प्रभावों को तत्काल और दीर्घकालिक में एक्सपोजर की अवधि के अनुसार विभाजित किया जा सकता है। तात्कालिक उल्लेख करना आम है: आपूर्ति वोल्टेज आकार विरूपण, वितरण नेटवर्क वोल्टेज ड्रॉप, हार्मोनिक आवृत्ति अनुनाद सहित हार्मोनिक प्रभाव, डेटा ट्रांसमिशन नेटवर्क में हानिकारक हस्तक्षेप, ध्वनिक रेंज में शोर, मशीनरी का कंपन। दीर्घकालिक समस्याओं में शामिल हैं: जनरेटर और ट्रांसफार्मर में अत्यधिक गर्मी का नुकसान, कैपेसिटर और वितरण नेटवर्क (तारों) का अधिक गरम होना।

हार्मोनिक्स और लाइन वोल्टेज आकार

नेटवर्क साइन वेव के आधे हिस्से में महत्वपूर्ण शिखर धाराएं क्रेस्ट फैक्टर में वृद्धि का कारण बनती हैं।पीक करंट जितना ऊंचा और छोटा होगा, डिस्टॉर्शन उतना ही मजबूत होगा, जबकि कॉम्ब फैक्टर पावर स्रोत की क्षमताओं पर निर्भर करता है, इसके आंतरिक प्रतिरोध पर - क्या यह इस तरह के पीक करंट को डिलीवर करने में सक्षम है। कुछ स्रोतों को उनकी रेटेड शक्ति के संबंध में ओवररेटेड किया जाना चाहिए, उदाहरण के लिए जनरेटर में विशेष वाइंडिंग का उपयोग किया जाना चाहिए।

लेकिन निर्बाध बिजली आपूर्ति (यूपीएस) इस समस्या से काफी बेहतर तरीके से निपटते हैं: दोहरे रूपांतरण के कारण, वे किसी भी समय लोड करंट को नियंत्रित करने में सक्षम होते हैं और पीडब्लूएम का उपयोग करके इसे नियंत्रित करते हैं, जो वर्तमान के कंघी के उच्च गुणांक के कारण होने वाली समस्याओं से बचा जाता है। . दूसरे शब्दों में, उच्च क्रेस्ट कारक गुणवत्ता वाले यूपीएस के लिए कोई समस्या नहीं है।

उच्च हार्मोनिक्स और वोल्टेज ड्रॉप

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, यूपीएस उच्च शिखा कारकों को अच्छी तरह से संभालते हैं और उनकी तरंग विकृति 6% से अधिक नहीं होती है। यहां तारों को जोड़ना, एक नियम के रूप में, कोई फर्क नहीं पड़ता, वे काफी कम हैं। लेकिन लाइन वोल्टेज में हार्मोनिक्स की प्रचुरता के कारण, वर्तमान तरंग साइनसोइडल से विचलित हो जाएगी, विशेष रूप से सिंगल-फेज और थ्री-फेज रेक्टीफायर्स द्वारा शुरू की गई विषम उच्च-आवृत्ति वाले हार्मोनिक्स के लिए (चित्र देखें)।

वितरण नेटवर्क का जटिल प्रतिबाधा आमतौर पर होता है आगमनात्मक प्रकृति, इसलिए, बड़ी मात्रा में वर्तमान हार्मोनिक्स से 100 मीटर लंबी लाइनों पर महत्वपूर्ण वोल्टेज की गिरावट आएगी, और ये बूंदें अनुमेय लोगों से अधिक हो सकती हैं, जिसके परिणामस्वरूप लोड पर वोल्टेज का आकार विकृत हो जाएगा।

एक उदाहरण के रूप में, ध्यान दें कि ट्रांसफॉर्मरलेस इनपुट वाले पावर्ड डिवाइस के इनपुट फिल्टर के प्रतिरोध के आधार पर सिंगल-फेज डायोड रेक्टिफायर का आउटपुट करंट अलग-अलग नेटवर्क प्रतिबाधाओं में कैसे बदलता है और यह वोल्टेज वेवफॉर्म को कैसे प्रभावित करता है।

हार्मोनिक्स की समस्या तीसरे के गुणक

तृतीय, नवम, पन्द्रहवाँ आदि। - मुख्य धारा के उच्च हार्मोनिक्स को उच्च आयाम गुणांक द्वारा चित्रित किया जाता है। ये हार्मोनिक्स एकल-चरण भार से उत्पन्न होते हैं और तीन-चरण प्रणालियों पर उनका प्रभाव काफी विशिष्ट होता है। अगर तीन चरण प्रणाली सममित है, धाराएं एक दूसरे से 120 डिग्री विस्थापित होती हैं, और तटस्थ तार में कुल धारा शून्य होती है, - तार के पार कोई वोल्टेज ड्रॉप नहीं होता है।

अधिकांश हार्मोनिक्स के लिए सिद्धांत रूप में यह सच है, लेकिन कुछ हार्मोनिक्स को वर्तमान वेक्टर के घूर्णन द्वारा मौलिक हार्मोनिक के वर्तमान वेक्टर के समान दिशा में वर्णित किया जाता है। नतीजतन, तटस्थ में विषम हार्मोनिक्स जो कि तीसरे के गुणक हैं, एक दूसरे पर आरोपित हैं। और चूंकि ये हार्मोनिक्स बहुमत में हैं, कुल तटस्थ धारा चरण धाराओं से अधिक हो सकती है: कहते हैं, 20 एम्पीयर की चरण धाराएं 30 एम्पीयर पर 150 हर्ट्ज की आवृत्ति के साथ एक तटस्थ वर्तमान देंगी।

हार्मोनिक्स के प्रभाव को ध्यान में रखे बिना डिज़ाइन किया गया एक केबल ज़्यादा गरम हो सकता है, क्योंकि मन के अनुसार, इसके क्रॉस-सेक्शन को बढ़ाया जाना चाहिए था। तीसरे के हार्मोनिक गुणक तीन-चरण सर्किट में एक दूसरे के सापेक्ष 360 डिग्री ऑफसेट होते हैं।

अनुनाद, हस्तक्षेप, शोर, कंपन, हीटिंग

वितरण नेटवर्क है प्रतिध्वनि का खतरा उच्च वर्तमान या वोल्टेज हार्मोनिक्स पर, इन मामलों में हार्मोनिक घटक मौलिक आवृत्ति से अधिक हो जाता है, जो सिस्टम घटकों और उपकरणों को नकारात्मक रूप से प्रभावित करता है।

विद्युत लाइनों के पास स्थित डेटा ट्रांसमिशन नेटवर्क जिसके माध्यम से उच्च हार्मोनिक्स प्रवाह के साथ धाराएं हस्तक्षेप के अधीन होती हैं, उनमें सूचना संकेत बिगड़ता है, जबकि लाइन से नेटवर्क की दूरी जितनी कम होती है, उनके कनेक्शन की लंबाई उतनी ही अधिक होती है। हार्मोनिक आवृत्ति - अधिक से अधिक विरूपण सूचना संकेत।

उच्च हार्मोनिक्स के कारण ट्रांसफार्मर और चोक अधिक शोर करना शुरू कर देते हैं, इलेक्ट्रिक मोटर्स चुंबकीय प्रवाह में स्पंदन का अनुभव करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप शाफ्ट पर टोक़ कंपन होता है। विद्युत मशीनें और ट्रांसफार्मर ज़्यादा गरम होते हैं और गर्मी का नुकसान होता है। कैपेसिटर में, ढांकता हुआ नुकसान कोण ग्रिड से अधिक आवृत्ति के साथ बढ़ता है, और वे ज़्यादा गरम होने लगते हैं, ढांकता हुआ टूटना हो सकता है। उनके तापमान में वृद्धि के कारण लाइनों में होने वाले नुकसान के बारे में बात करना अनावश्यक है ...