Hva er harmonic distortion og hvorfor er det viktig?

Harmoniske svingninger er ikke synlige, men effektene er det. Harmonic distortion er gjentatt og kontinuerlig deformering av rene spennings- eller strømbølgeformer.

Ved hjelp av Fourier-analyse, en teknikk utviklet av den franske matematikeren, kan vi visualisere størrelsen på harmoniske svingninger i systemet.

Fourier viste at enhver forvrengt bølgeform bare er et sett med individuelle sinusbølger med ulike frekvenser og amplituder lagt sammen. Den forvrengte bølgeformen består av en sinusformet fundamentalkurve pluss harmoniske svingninger.

Det er disse individuelle sinusbølgene av høyere orden som kalles harmoniske svingninger. Vanligvis omtaler vi strømforvrengninger i frekvensområdet under 2 kHz som "harmonisk distorsjon".

Oppdag mer

Harmonic distortion av bølgeformen kommer fra ikke-lineære laster som er koblet til strømforsyningen. Alle laster som trekker ikke-sinusformet strøm, kalles ikke-lineære laster. De største bidragsyterne til harmoniske strømmer er:

• Svitsjede strømforsyninger
• Lysstoffrør- og LED-belysningsutstyr
• Avbruddsfri strømforsyning (UPS)
• Frekvensomformere kalles også variable speed drives (VSD), variable frequency drives (VFD), AC-omformere eller bare omformere

Reguleringer begrenser harmoniske svingninger i strømforsyningsnettverk for å redusere skade på utstyr. Demping er ikke alltid påkrevd, men når det er nødvendig, kan enheter for harmonisk demping redusere harmoniske svingninger for å overholde disse reguleringene. Vellykket harmonisk demping kan oppnås på mange måter, inkludert bruk av harmoniske filtre, aktive front-end-omformere (AFE) og annet.

Kontakt en av våre applikasjonseksperter for rådgivning.

Harmonic distortion i elektriske systemer skader utstyr ved å forårsake overoppheting, spenningsbelastning og energitap, noe som belaster komponenter og reduserer levetiden. Effektene av mer harmonic distortion er omfattende, siden de påvirker alt elektrisk utstyr som er koblet til samme system.

Overdreven harmonic distortion kan føre til overoppheting av kabler og motorer. Dette påvirker motorer, koblingsanlegg, sikringer, kabler og følsomt måleutstyr. Distorsjon med harmoniske svingninger kan til og med forstyrre kritiske telemetri- og kommunikasjonsenheter som Wi-Fi-systemer.

Dette kan føre til at utstyret svikter, som utløste sikringer, utløste effektbrytere eller overopphetede motorer, noe som potensielt kan påvirke hele industrianlegget hvis det ikke iverksettes korrigerende tiltak, som harmoniske filtre eller forbedringer av strømkvaliteten.

Bildet viser hvordan kilder til harmonic distortion innvirker på overoppheting av elektriske motorer.

Harmonic distortion øker energikostnadene ved å øke systemtapene og redusere den totale systemeffektiviteten.

Dette energitapet er et stort driftskostnadsproblem for industrielle brukere.

For å redusere den totale kostnaden samtidig som vi får samme mengde nytteeffekt, må vi redusere harmonisk distorsjon.

Strømregninger består av aktiv og reaktiv kraft. Bare aktiv kraft kan brukes, men vi betaler for begge komponentene. Den ekstra kostnaden kan påvirke lønnsomheten.

Strømdistorsjon, inkludert harmoniske svingninger, er ikke bare et irritasjonsmoment. De kan stoppe prosesser og forårsake nedetid og avbrudd i produksjonslinjene. De påvirker også CAPEX ved innkjøp av utstyr og drivstoff for å drive anlegget, noe som har stor innvirkning på driftskostnadsmålene.

Harmonic distortion og generell distorsjon påvirker også utslippsmålene for drivhusgasser (GHG) på tvers av alle utslippsomfang ( Scope 1, 2 og 3 utslipp ). Distorsjon i strømforsyningen fører til disse uønskede resultatene:

• Overdimensjonert utstyr for å motvirke skade
• Ineffektiv drift av utstyret
• Distorsjon hindrer fremdriften i energieffektiviseringen

Den gode nyheten er at harmonisk distorsjon, inkludert høyfrekvente og lavere harmoniske svingninger, kan reduseres. Ved å iverksette tiltak for å holde spenningsdistorsjonen på lave nivåer, kan du:

• Øke transformatorens lastekapasitet Dette betyr at transformatorer og generatorer ikke trenger å være så store
• Forlenge utstyrets levetid
• Øke utstyrets effektivitet, for lavere tap
• Redusere risikoen for strømbrudd og produksjonsstans

Harmoniske oversvingninger forårsaker upålitelighet i nettverk ved at de elektriske bølgeformene blir forvrengt, noe som kan ha negativ innvirkning på ytelsen til følsomt utstyr og systemer. Etter hvert som flere ikke-lineære elektriske enheter legges til et system, blir systemet mer sårbart for disse distorsjonene.



Derfor er det viktig å vurdere harmoniske svingninger og hvordan de kan dempes, for å bygge et robust system som ikke svikter.