Причины воздействия гармоник

2025-04-16

Влияние гармоник на нагрузки

В основном оборудовании возникают следующие два типа эффектов: немедленные или краткосрочные эффекты и долгосрочные эффекты.
Немедленные или краткосрочные эффекты:
1. Нежелательное срабатывание защитных устройств,
2. Наведенные помехи от систем низкого тока (дистанционное управление, телекоммуникации),
3. Аномальные вибрации и шум,
4. Повреждения из-за тепловой перегрузки конденсатора,
5. Неправильная работа нелинейных нагрузок.
Долгосрочные эффекты, связанные с перегрузкой по току, которая вызывает перегрев и преждевременный износ оборудования.
Затронутые устройства и эффекты:
Силовые конденсаторы:
1. дополнительные потери и перегрев,
2. меньше возможностей использования при полной нагрузке,
3. вибрации и механический износ,
4. акустический дискомфорт.
Двигатели:
1.дополнительные потери и перегрев,
2.меньше возможностей использования при полной нагрузке,
3.вибрации и механический износ,
4.акустический дискомфорт.
Трансформаторы:
1.дополнительные потери и перегрев,
2.механические вибрации,
3.акустический дискомфорт.
4.автоматический выключатель:
5.нежелательное отключение из-за превышения пикового тока.
Кабели:
1.дополнительные диэлектрические и химические потери, особенно на нейтрали, при наличии гармоник 3-го порядка,
2.перегрев.
Компьютеры:
Функциональные сбои, приводящие к потере данных или неправильной работе контрольного оборудования.
Силовая электроника:
Помехи формы сигнала: переключение, синхронизация и т. д.

Summary table of effects, causes and consequences of harmonics

Воздействие гармоник	Причины гармоник	Последствия
На проводники	1. Гармонические токи вызывают увеличение Irms 2. Скин-эффект уменьшает эффективное поперечное сечение проводников по мере увеличения частоты Сбалансированная трехфазная + нейтральная нагрузка	1. Нежелательное срабатывание защитных устройств 2. Перегрев проводников
На нейтральный проводник	генерирует кратные нечетные гармоники 3-го порядка	Замыкание униполярных гармоник на нейтрали, вызывающее перегрев и сверхтоки
На трансформаторы	1. Увеличение Irms 2. Потери Фуко пропорциональны частоте	1.Повышенный перегрев из-за эффекта Джоуля в обмотках 2.Повышенные потери в железе
На двигатели	Аналогично потерям для трансформаторов и генерации поля, добавленного к основному	Аналогично трансформаторам, плюс потери эффективности
На конденсаторы	Уменьшение импеданса конденсатора с увеличением частоты	Преждевременное старение, усиление существующих гармоник