Cosa significa corrente armonica
La corrente armonica è un termine collettivo per le componenti sinusoidali la cui frequenza è un multiplo intero della frequenza della corrente periodica originale. Una corrente armonica con una frequenza pari a k volte la frequenza della corrente periodica originale è chiamata corrente armonica k-esima e tutte le correnti armoniche con una frequenza maggiore di 1 sono indicate collettivamente come correnti armoniche di ordine superiore.
Un segnale periodico può essere scomposto in una sovrapposizione lineare della componente continua c0 e segnali sinusoidali di diverse frequenze mediante la trasformata di Fourier: f (t)=c0+∑ _ (m=1) ^ ∞ ▒ [c_m sin (m ω T+ φ_ m) ]
Tra questi, c_msin (m ω T+ φ_ m) L'espressione per l'armonica m-esima, dove cm rappresenta l'ampiezza dell'armonica m-esima e la sua frequenza angolare è m ω, La fase iniziale è φ m. Il suo valore effettivo è cm/√ 2.
Quando m=1, c1sin（ ω T+ φ_ 1) L'espressione per la componente fondamentale, la cui frequenza angolare è ω, La fase iniziale è φ Il valore quadratico medio c1/√ 2 è chiamato valore efficace fondamentale.
ω/ 2 π è la frequenza della componente fondamentale, chiamata frequenza fondamentale. La frequenza della componente fondamentale è uguale alla frequenza del segnale AC. La frequenza dell'armonica m-esima è un multiplo intero (m volte) della frequenza fondamentale.
La definizione di armoniche nei sistemi di alimentazione è la scomposizione in serie di Fourier di quantità elettriche periodiche non sinusoidali. Oltre ad ottenere componenti uguali alla frequenza fondamentale della rete elettrica, si ottengono anche una serie di componenti maggiori della frequenza fondamentale della rete elettrica. Questa parte della quantità elettrica è chiamata armoniche. Il rapporto tra la frequenza armonica e la frequenza fondamentale (n=fn/f1) è chiamato ordine armonico. A volte nella rete elettrica sono presenti armoniche non intere, note come non armoniche o armoniche frazionarie.
Le armoniche sono in realtà un tipo di interferenza che inquina la rete elettrica. Nel campo della tecnologia elettrica si studia principalmente la formazione, la trasmissione, la misurazione, il danno e la soppressione delle armoniche, con un intervallo di frequenza generalmente di 2 ≤ n ≤ 40.
2. Cause di generazione di correnti armoniche
La ragione fondamentale per la generazione di correnti armoniche è dovuta a carichi non lineari.
Quando la corrente scorre attraverso il carico e non ha una relazione lineare con la tensione applicata, forma una corrente non sinusoidale, risultando in armoniche. La soppressione delle armoniche nel sistema di alimentazione consiste nel ridurre o eliminare la corrente armonica iniettata nel sistema, al fine di controllare la tensione armonica entro il valore specificato.
Esistono quattro misure principali per sopprimere la corrente armonica:
(1) Ridurre il contenuto armonico della sorgente armonica. Ciò significa adottare misure sulla sorgente armonica per ridurre al minimo la generazione di armoniche di coniglio. Questo metodo è più proattivo, può migliorare la qualità della rete elettrica e può far risparmiare notevolmente sui costi di eliminazione degli effetti armonici.
(2) Adozione del metodo di modulazione dell'ampiezza dell'impulso (PWM). Utilizzando la tecnologia PWM (Pulse Wide Modulation), la tensione CC viene modulata in una serie di impulsi di tensione CA di uguale ampiezza ma non uguale larghezza all'interno del ciclo di frequenza richiesto. Questo metodo può sopprimere notevolmente la generazione di armoniche.
(3) Assorbire la corrente armonica alla sorgente armonica. Questo tipo di metodo è un modo efficace per sopprimere le armoniche esistenti, che è attualmente il metodo più utilizzato per sopprimere le armoniche nel sistema di alimentazione.
(4) Migliorare il sistema di alimentazione e l'ambiente. Per il sistema di alimentazione, la generazione di armoniche è inevitabile, ma misure come l'aumento della capacità di cortocircuito del sistema di alimentazione, il miglioramento del livello di tensione del sistema di alimentazione, l'aumento della capacità delle apparecchiature di alimentazione e il mantenimento di tre Il bilanciamento del carico di fase, per quanto possibile, può migliorare la capacità della rete elettrica di resistere alle armoniche. La scelta di una tensione di alimentazione ragionevole e il mantenimento il più possibile del bilanciamento della tensione trifase possono ridurre efficacemente l'impatto delle armoniche
la rete elettrica. La sorgente armonica è fornita da un punto di alimentazione di capacità maggiore o da una rete a voltaggio più elevato e la capacità di resistere alle armoniche aumenterà. Alimentare il carico della sorgente armonica tramite linee dedicate riduce l'impatto delle armoniche su altri carichi e aiuta anche a concentrare la soppressione e l'eliminazione delle armoniche di ordine superiore.
3. Rischi di correnti armoniche
Negli ultimi trenta o quaranta anni, il rapido sviluppo di vari dispositivi elettronici di potenza ha portato a un inquinamento armonico sempre più grave nella rete elettrica pubblica. Si sono verificati continuamente anche vari guasti e incidenti causati dalle armoniche e la gravità dei rischi armonici ha attirato grande attenzione da parte delle persone. Il danno delle armoniche alle reti elettriche pubbliche e ad altri sistemi può essere riassunto approssimativamente nei seguenti aspetti.
(1) Le armoniche causano ulteriori perdite armoniche nei componenti della rete elettrica pubblica, riducendo l’efficienza delle apparecchiature di generazione, trasmissione e consumo di energia. Quando un gran numero di armoniche del terzo ordine fluiscono attraverso la linea neutra, ciò può causare il surriscaldamento della linea o addirittura provocare un incendio.
(2) Le armoniche influiscono sul normale funzionamento di varie apparecchiature elettriche. L'impatto delle armoniche sui motori non solo provoca perdite aggiuntive, ma genera anche vibrazioni meccaniche, rumore e sovratensione, causando un grave surriscaldamento locale dei trasformatori. Le armoniche possono causare surriscaldamento, invecchiamento dell'isolamento, riduzione della durata e persino danni a condensatori, cavi e altre apparecchiature.
(3) Le armoniche possono causare risonanza parallela locale e risonanza in serie nella rete elettrica pubblica, amplificando così le armoniche, aumentando notevolmente il danno di cui ai punti (1) e (2) di cui sopra e persino causando gravi incidenti.
(4) Le armoniche possono causare un funzionamento errato della protezione relè e dei dispositivi automatici e possono portare a misurazioni imprecise degli strumenti di misura elettrici.
(5) Le armoniche possono causare interferenze ai sistemi di comunicazione adiacenti e, in casi leggeri, può essere generato rumore, riducendo la qualità della comunicazione; I casi più gravi comportano la perdita dell’accomodazione, rendendo il sistema di comunicazione incapace di funzionare correttamente
