Idealnya, harus ada tegangan bolak-balik di jaringan listrik, yang berubah sesuai dengan hukum sinusoidal dengan frekuensi 50 Hz (50 kali per detik), jika kita berbicara tentang jaringan domestik. Dalam praktiknya, situasinya berbeda - tegangannya jauh dari bentuk sinusoidal, ia terdistorsi, tidak hanya di sepanjang bagian depan, tetapi juga di sepanjang panjangnya, diisi dengan berbagai semburan dan kebisingan. Fenomena ini disebut harmonik dalam jaringan listrik. Pada artikel ini, kita akan melihat lebih dekat apa itu dan mengapa harmonik berbahaya untuk peralatan yang terhubung ke jaringan.
Isi:
- Penentuan harmonik
- Sumber gangguan
- Konsekuensi dari interferensi harmonik
Penentuan harmonik
Grafik sinyal, yang berubah menurut hukum sinusoidal, terlihat seperti:
Tetapi ini sangat berbeda dari bentuk tegangan nyata dalam jaringan listrik:
Jag dan spike ini disebabkan oleh harmonik. Kami akan mencoba menggambarkan fenomena ini secara sederhana. Grafik yang ditunjukkan di atas dapat dianggap sebagai jumlah sinyal dari berbagai frekuensi dan besarnya. Jika Anda menambahkan semua ini, maka hasilnya hanyalah sinyal seperti itu. Contoh dan hasil penambahan sinyal ditunjukkan pada grafik di bawah ini:
Harmonik dibedakan dengan angka, dimana harmonik pertama adalah komponen dengan nilai terbesar. Namun, deskripsi ini terlalu singkat. Oleh karena itu, mari kita berikan rumus untuk menentukan besarnya harmonik. Hal ini dimungkinkan dengan analisis harmonik dan ekspansi deret Fourier:
Dari rumus ini, dimungkinkan untuk memilih nilai frekuensi dan fase komponen harmonik jaringan listrik dan sinyal sinusoidal lainnya.
Sumber gangguan
Sumber gangguan mencakup berbagai peralatan mulai dari peralatan rumah tangga hingga mesin listrik industri yang kuat. Pertama, mari kita lihat alasan kemunculannya.
Harmonik dalam jaringan listrik AC timbul dari karakteristik peralatan listrik, misalnya, karena karakteristiknya yang nonlinier, atau sifat konsumsi arus.
Misalnya, dalam jaringan tiga fase di sirkuit magnetik transformator, panjang jalur magnetik fase tengah dan ekstrem berbeda hampir 2 kali, oleh karena itu, arus magnetisasinya berbeda hingga satu setengah kali. Dari sini, harmonik muncul dalam jaringan tiga fase.
Sumber lain gangguan dalam teknik elektro, ini adalah motor listrik, baik sinkron dan asinkron tiga fase, dan fase tunggal, termasuk motor kolektor universal. Jenis mesin yang terakhir digunakan di sebagian besar peralatan rumah tangga, misalnya:
- mesin cuci;
- Pengolah makanan;
- bor, gerinda, bor palu, dll.
Sebagai hasil dari pengoperasian catu daya switching, harmonik frekuensi tinggi (gangguan) muncul di jaringan listrik. Untuk memahami bagaimana mereka terbentuk, Anda perlu memiliki informasi tentang struktur internal mereka. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa arus belitan primer UPS berbeda dari yang kontinu, ia mengalir hanya ketika sakelar semikonduktor daya terbuka. Dan yang terakhir membuka dan menutup dengan frekuensi di atas 20 kHz.
Menarik:Frekuensi operasi beberapa catu daya switching modern mencapai 150 kHz.
Filter EMI seperti choke mode umum dan kapasitor digunakan untuk mengurangi harmonik ini. Untuk meningkatkan grafik konsumsi arus relatif terhadap tegangan fase tunggal suplai, korektor faktor daya aktif digunakan (rus. KKM, ind. PFC).
Catu daya ini dipasang di:
- lampu LED;
- Ballast elektronik untuk lampu neon;
- catu daya komputer;
- pengisi daya modern untuk ponsel;
- TV dan peralatan lainnya.
Juga, konverter frekuensi dapat dikaitkan dengan sumber daya ini.
Konsekuensi dari interferensi harmonik
Kehadiran harmonik dalam jaringan listrik AC menyebabkan masalah tertentu. Di antara mereka - peningkatan pemanasan motor listrik dan kabel pasokan. Efek harmonik adalah getaran motor. Konsekuensi lebih lanjut dapat berbeda - dari keausan yang dipercepat pada bantalan rotor motor, berakhir dengan kerusakan pada rumah belitan dari peningkatan pemanasan.
Dalam listrik, ada alarm palsu dari peralatan switching dan pelindung - pemutus sirkuit, kontaktor, dan starter magnetik. Interferensi terjadi pada peralatan audio dan komunikasi karena adanya harmonik. Mereka diperangi dengan cara yang sama - dengan memasang filter interferensi elektromagnetik.
Video di bawah ini menjelaskan apa itu harmonik dan interharmonik dalam jaringan listrik:
Sebagai kesimpulan, saya ingin mencatat bahwa harmonik dalam jaringan listrik, pada prinsipnya, tidak memiliki manfaat apa pun. Mereka hanya menyebabkan malfungsi, alarm palsu dari peralatan switching dan manifestasi lain dari ketidakstabilan dalam operasi. Hal ini dapat menyebabkan tidak hanya ketidaknyamanan dalam operasi, tetapi juga masalah ekonomi, kerugian dan kecelakaan yang dapat mengancam jiwa.
Bahan terkait:
- Mengapa pemutus sirkuit bekerja?
- Tegangan turun di jaringan
- Alasan padamnya lampu LED
