Všimli jste si zvláštního jevu: v rozvodné síti můžeme detekovat harmonické lichého-řádu, jako je 3., 5. a 7. harmonická, ale téměř nikdy nevidíme sudé-harmonické harmonické, jako je 2., 4. a 6. harmonická? proč tomu tak je? Jsou dokonce-harmonické harmonické ze své podstaty nemožné detekovat?
Co jsou harmonické složky elektrické sítě?
Abychom pochopili, proč jsou vzácné i-harmonické harmonické, musíme nejprve pochopit, co to „harmonické“ vlastně jsou. Střídavý proud, který používáme, je v ideálním případě standardní sinusovka s pevnou frekvencí 50 Hz, která se nazývá „základní vlna“, podobně jako „hlavní melodie“ v hudbě.
Ve skutečnosti mnoho elektrických spotřebičů „poslušně neplní příkazy“-, jako jsou LED světla, nabíječky mobilních telefonů, napájecí zdroje pro notebooky a klimatizace. Jsou to „ne-lineární zařízení“ a nefungují v souladu s rytmem základní vlny. Místo toho "zasahují" do základní vlny a "ohýbají" hladkou sinusovku do podivných průběhů.
Tyto zkreslené průběhy, když jsou rozděleny pomocí matematické metody "Fourierova rozkladu", odhalují, že jsou ve skutečnosti složeny ze základní frekvence (50 Hz) a řady "harmonických", jejichž frekvence jsou celočíselnými násobky základní frekvence. Například 3. harmonická je 150 Hz (50 × 3), 5. harmonická je 250 Hz (50 × 5) a harmonické dokonce-řádu jsou průběhy s frekvencemi, které jsou sudými násobky základní frekvence, jako je 100 Hz (2.) a 200 Hz (4.).
Technologie úplného-můstkového usměrňovače „eliminuje“ harmonické-stejného řádu.
Proč téměř nikdy nevidíme harmonické-řádové harmonické? Klíč spočívá ve skutečnosti, že většina nelineárních zařízení na dnešním trhu používá základní technologii zvanou „úplné-usměrnění můstku“-toto je „skrytý provoz“ elektrických spotřebičů kolem nás a důležitý důvod, proč jsou dokonce i-harmonické harmonické složky vzácné.
Co je úplná{0}}náprava mostu? Můžeme tomu porozumět jednoduchou analogií: střídavý proud v rozvodné síti je jako vlna, která stoupá a klesá, přičemž kladná polovina-cyklu stoupá a záporná polovina-cyklu klesá a směr se neustále mění; zatímco úplné-usměrnění můstku je jako „konvertor tvaru vlny“, který dokáže „opravit“ směr proudu bez ohledu na to, zda je proud v kladné nebo záporné polovině-cyklu, a přeměnit jej na stejnosměrný proud (nebo pulzující stejnosměrný proud) ve stejném směru, stejně jako zploštění vlnitých vln na jednosměrný proud vody.
Světla LED, nabíječky mobilních telefonů, napájecí zdroje počítačů a dokonce i klimatizace a pračky v našich domácnostech téměř všechny využívají technologii úplného{0}}mostového usměrnění, takže harmonické, které generují, jsou lichého-řádu a dokonce-harmonické harmonické jsou přirozeně těžko viditelné.
I-harmonické harmonické se vyskytují pouze v případě, že je tvar vlny asymetrický
Samozřejmě ani-harmonické harmonické zcela neexistují, ale v moderních energetických sítích jsou extrémně vzácné. I-harmonické harmonické se objeví pouze tehdy, když je průběh v rozvodné síti „asymetrický“ a existují dva běžné scénáře:
- První typ zahrnuje zařízení využívající technologii „půl{0}}vlny usměrnění“. Na rozdíl od úplného-můstkového usměrnění využívá půlvlnné usměrnění pouze kladný (nebo záporný) poloviční-cyklus střídavého proudu, přičemž zahazuje druhou polovinu průběhu. Výsledkem je asymetrický tvar vlny, který po Fourierově rozkladu vede k harmonickým -stejného řádu. Půlvlnná rektifikace je však extrémně neefektivní a plýtvá značným množstvím energie. Byl zcela vyřazen z provozu úplnou{10}}rektifikací mostů a používá se pouze v některých velmi starých, téměř zastaralých zařízeních (jako jsou nabíječky z doby před desítkami let), což ztěžuje jeho detekci v elektrické síti.
Druhým typem je porucha zařízení. Například poškozená usměrňovací dioda ve spotřebiči může zabránit normální konverzi mezi kladným a záporným půl-cyklem, což má za následek asymetrický tvar vlny a generování harmonických-řádů. To je však chybový stav; jakmile k němu dojde, zařízení obvykle selže nebo spustí ochranný mechanismus a nemá dlouhodobý- dopad na elektrickou síť, takže je obtížné jej odhalit.
Harmonické mohou způsobit vážné rušení a poškození energetických systémů a ve vážných případech mohou dokonce vést k paralýze energetického systému.
Proč jsou dokonce-harmonické složky řádu „vzácné“?
Jednoduše řečeno, dokonce i{0}}harmonické harmonické jsou v rozvodné síti téměř neviditelné, a to především díky rozšířenému přijetí „plné-technologie usměrňování můstků“: udržuje tvar vlny generovaný elektrickými spotřebiči symetrický a symetrické tvary vln nelze rozložit na harmonické -řádu harmonické, což znamená, že normální zařízení negeneruje rovnoměrné- navíc samotné transformátory v energetickém systému mají určitou schopnost potlačit harmonické-řádu.
Existují nějaké elektroměry, které dokážou eliminovat harmonické?
Přísně vzato, žádný elektroměr nedokáže „eliminovat“ harmonické. Funkcí elektroměru je „měřit“, nikoli „řídit“. Zatímco elektroměry harmonické neeliminují, v energetickém systému skutečně existují zařízení speciálně navržená k „eliminaci“ harmonických; tyto se nazývají filtry.
Nedávný výzkum ukazuje, že instalace vhodných filtrů na přední konec elektroměrů může účinně snížit vliv harmonických na přesnost měření.