W układach elektrycznych często występują przebiegi harmoniczne. Harmoniczne są definiowane jako napięcia lub prądy o częstotliwościach będących całkowitymi wielokrotnościami częstotliwości podstawowej. Na przykład, jeśli częstotliwość podstawowa wynosi 60 Hz, druga harmoniczna będzie wynosić 120 Hz, trzecia harmoniczna będzie wynosić 180 Hz itd. Wyższe harmoniczne mogą powodować problemy w systemach elektrycznych, prowadząc do pogorszenia jakości zasilania, a nawet awarii sprzętu. W tym artykule omówimy podstawy wyższych harmonicznych i ich wpływ na systemy elektryczne.
Przebiegi harmoniczne mogą być reprezentowane przez krzywą harmoniczną, która jest graficzną reprezentacją napięcia lub prądu w czasie. Krzywa harmoniczna nie jest prostą falą sinusoidalną, ale raczej złożonym przebiegiem, który obejmuje wiele fal sinusoidalnych o różnych częstotliwościach. Częstotliwość podstawowa jest największą składową kształtu fali, a wyższe harmoniczne wnoszą mniejsze składowe.
Aby zmierzyć wpływ wyższych harmonicznych na system elektryczny, używamy wskaźnika całkowitych zniekształceń harmonicznych (THD). THD jest miarą procentowej zawartości harmonicznych w stosunku do częstotliwości podstawowej. THD można obliczyć za pomocą analizatora jakości zasilania, który mierzy przebiegi napięcia i prądu oraz oblicza wartość THD.
Wartość impedancji zwarciowej sieci wpływa na zawartość wyższych harmonicznych w prądach i napięciach zasilających. System o niskiej impedancji będzie miał wyższy poziom zawartości harmonicznych, podczas gdy system o wysokiej impedancji będzie miał niższy poziom zawartości harmonicznych. Jest to ważne do rozważenia przy projektowaniu lub wyborze sprzętu elektrycznego, ponieważ niektóre urządzenia mogą być bardziej wrażliwe na zniekształcenia harmoniczne niż inne.
Funkcja jest uważana za harmoniczną, jeśli spełnia warunek, że może być wyrażona jako suma funkcji sinusoidalnych przy całkowitych wielokrotnościach częstotliwości podstawowej. Oznacza to, że funkcja będzie miała krzywą harmoniczną z wieloma falami sinusoidalnymi o różnych częstotliwościach. Gdy funkcja nie jest harmoniczna, może mieć nieregularny lub zniekształcony przebieg, co może powodować problemy z jakością zasilania w systemach elektrycznych.
Podsumowując, wyższe harmoniczne są ważnym aspektem systemów elektrycznych, który może wpływać na jakość zasilania i wydajność sprzętu. Rozumiejąc podstawy przebiegów harmonicznych, krzywych harmonicznych, THD, impedancji zwarciowej i funkcji harmonicznych, inżynierowie i technicy mogą lepiej projektować, diagnozować i konserwować systemy elektryczne, aby zapewnić optymalną wydajność i niezawodność.
Harmoniczne to sygnały lub fale elektryczne o częstotliwościach będących wielokrotnościami częstotliwości podstawowej systemu zasilania. Mogą być one powodowane przez nieliniowe obciążenia, takie jak komputery, napędy o zmiennej prędkości i inne urządzenia elektroniczne, które mogą zniekształcać sinusoidalny kształt fali zasilania. Harmoniczne mogą powodować problemy, takie jak przegrzewanie się sprzętu, problemy z jakością zasilania i zwiększone zużycie energii. Z tego względu należy je rozumieć i ograniczać w systemach elektrycznych.