Harmonik bozulma zirveye ulaştığında ne olacak?

İdeal bir güç sisteminde gerilim ve akım mükemmel ve düzgün sinüs dalgaları olmalıdır. Bununla birlikte, gerçek güç şebekesinde, kaba "düzenleyiciler" gibi davranan, düzgün sinüs dalgalarını bozan ve kesen, temel frekansın tamsayı katları olan frekanslarla büyük miktarda gürültü üreten çeşitli doğrusal olmayan yüklerle (frekans dönüştürücüler, redresörler, LED ışıklar, UPS güç kaynakları vb.) doludur - bu seslere harmonikler denir.

Toplam Harmonik Bozulma (THD), dalga biçimi bozulmasının derecesini ölçmek için kullanılan niceliksel bir göstergedir. THD oranının aniden zirveye çıkması, yalnızca basit bir sayısal değişiklik değildir; bu, tüm güç sisteminin-çok yönlü bir "bozulma fırtınasıyla" karşı karşıya olduğunu ve bunun sonuçlarının ciddi ve çok yönlü olduğunu- gösterir.

1. Güç ekipmanı ve hatları üzerindeki doğrudan etki

⑴ Trafo ve Kablo: Harmonik akımlar önemli bir cilt etkisine ve yakınlık etkisine neden olarak akımın iletkenin yüzeyinde daha yoğun bir şekilde akmasına neden olur ve bu da etkin direncin artmasına neden olur. Aynı zamanda, yüksek-frekans harmonikleri çekirdekte ek demir kaybına neden olacaktır. Dirençteki artış ve kayıptaki artış, transformatörün ve kablonun sıcaklığında keskin bir artışa neden olur. Hafif vakalarda bu, yalıtımın eskimesini hızlandırabilir ve ömrünü kısaltabilir; Ciddi durumlarda yalıtımın bozulmasına ve yangına neden olabilir. Güç frekansında tam yük altında normal olarak çalışan bir transformatör, harmonik bir ortamda zaten ciddi şekilde aşırı yüklenmiş durumda olabilir.

(2) Dönen makineler (jeneratörler/motorlar): Motora akan harmonik akımlar, ters yönde dönen bir manyetik alan üretecek, bu da frenleme torkuna neden olacak, motor verimliliğini düşürecek ve sargıların aşırı ısınmasına ve mekanik titreşime neden olacaktır. Jeneratörler için harmonik yük, rotorda soğutma sistemlerinin kapasitesini aşabilecek ek ısının oluşmasına neden olacak ve rotor hasarına yol açacaktır.

⑶ Kondansatörler ve reaktif güç kompanzasyon cihazları: Harmonik problemlerin en fazla yaşandığı alandır. Kapasitörlerin yüksek-frekans harmoniklerine karşı son derece düşük empedansı vardır ve büyük miktarda harmonik akımı emer, bu da ciddi aşırı akıma neden olabilir. Daha da tehlikeli olan şey, sistemin endüktansı ile paralel bir rezonans oluşturarak harmonik akımı birkaç kat, hatta düzinelerce kez yükseltebilmeleridir. Bu durum kolayca kapasitör sigortasının atmasına, kapasitörün şişmesine ve hatta patlamasına neden olarak reaktif güç kompanzasyon kabininin düzgün çalışmamasına neden olabilir.