علت ایجاد اعوجاج هارمونیکی در شبکه قدرت

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز: اعوجاج هارمونیکی در سیستم‎های قدرت ناشی از عناصر غیرخطی می‎باشد. عنصر غیرخطی عنصری است که جریان آن متناسب با ولتاژ اعمالی نمی‎باشد. افزایش چند درصدی ولتاژ ممکن است باعث شود که جریان دوبرابر شده و نیز موج جریان شکل دیگری به خود بگیرد. این مورد ساده‌ای از منبع تولید اعوجاج در سیستم قدرت می‎باشد.

هر شکل موج اعوجاجی پریودیک را می‎توان به صورت جمع موج‎های سینوسی بیان نمود. یعنی وقتی که شکل موج از یک سیکل به سیکل دیگر تغییر نکند، این موج را می‎توان به صورت جمع امواج سینوسی خالص که درآن فرکانس هر موج سینوسی، مضرب صحیحی از فرکانس اصلی موج اعوجاجی است نمایش داد. این موج‎های سینوسی که فرکانس آن‎‌ها ضریب صحیحی از فرکانس اصلی می‎باشند، هارمونیک‎های مؤلفه اصلی گویند. جمع این موج‎های سینوسی به سری فوریه معروف است این مفهوم ریاضی اولین بار توسط فوریه ریاضیدان فرانسوی مورد توجه قرار گرفت.

منابع ایجاد هارمونیک:

پیدایش عناصر نیمه هادی و المان‎‎های غیرخطی نظیر دیود، تریستور و ... و استفادة فراوان از آن‌ها در شبکه‎‎های قدرت عامل جدیدی برای ایجاد هارمونیک در سیستم‎های قدرت به‎وجود آورد. کاربرد این عناصر را می‎توان در تجهیزات و سیستم‎های قدرت زیر دید:

- کوره‎های قوس الکتریکی و القایی
- یکسوکننده‎‎‌ها و مبدل‎‎های الکترونیک قدرت
- تجهیزات مورد استفاده در کنترل‎‎کننده‎های سرعت ماشین‎های الکتریکی
- کاربرد SVC بعنوان ابزار مهمی درکنترل توان راکتیو
- بارهای غیرخطی شامل دستگاه‎‎های جوشکاری
- جریان مغناطیسی ترانسفورماتور

از سوی دیگر عوامل زیر را نیز می‎توان به عنوان تولیدکنندة هارمونیک در نظر گرفت:

- تولید شکل موج غیر سینوسی توسط ماشین‎های سنکرون ناشی از وجود شیار‌ها و عدم توزیع یکنواخت سیم‎‎پیچی‎های استاتور
- توزیع غیر سینوسی فوران مغناطیسی در ماشین‎های سنکرون

همچنین صنایع زیر را می‎توان از جمله عوامل تولید هارمونیک در شبکه‎های الکتریکی محسوب نمود:

*صنایع شامل مجتمع‎های شیمیایی و پتروشیمی و نیز صنایع ذوب آلومینیم که از یکسوکننده‎های پرقدرت برای تولید برق DC مورد نیـاز انجام فرآیندهای شیمیـائی و ذوب آلومینیـم استفـاده می‎کنند. با توجـه به قـدرت بالا، این یکسـوکننده‎‌ها هارمونیک قابل ملاحظه‎ای در شبکة قدرت به وجود می‎آورند.

*استفاده از سیستم‎های الکترونیک قدرت در سیستم حمل و نقل برقی مانند اتوبوس برقی و مترو‌ها باعث می‎شود سطوح زیادی از هارمونیک به سیستم توزیع تزریق شود.

*بارهای غیرخطی مانند کوره‎های قوس الکتریکی که در صنایع ذوب‎‎آهن استفاده می‎شود از عوامل تولید هارمونیک در مقیاس بزرگ می‎باشند.

چشم انسان نه تنها به تغییرات ولتاژ حساس است بلکه به فرکانس این تغییرات نیز حساس می‌باشد.

عوامل تولید و مشترکین تولید کننده فلیکر:

- سوئیچ کردن سریع بارهای بزرگ (مانند پرسهای اتوماتیک)

- راه اندازی موتورهای با توان بالا (خصوصاً با کارکرد پریودیک)

- بارهای نوسانی (مانند کوره‌های الکتریکی کنترل شده توان بالا)

- تجهیزات جوشکاری

- کوره‌های قوس الکتریکی