Harmônico de tubo fluorescente LED<>
O que são harmônicos de potência
As frequências mais altas do que a frequência fundamental são chamadas de harmônicas, que geralmente são múltiplos inteiros da frequência fundamental (ou múltiplos irracionais). Os harmônicos de múltiplos inteiros podem ser descritos pela série de Fourier.
Os harmônicos podem causar distorção da forma de onda. Essa distorção pode ser vista com um osciloscópio, como um instrumento de análise no domínio do tempo, mas é melhor usar um instrumento de análise no domínio da frequência, como um analisador de espectro. Obviamente, alguns osciloscópios de última geração com função de análise de espectro também podem ser usados.
Harmônicas no sistema de alimentação
O aparecimento de correntes harmônicas em sistemas de fonte de alimentação já existe há muitos anos. No passado, as correntes harmônicas eram usadas por ferrovias elétricas e dispositivos de transmissão reguladores de velocidade CC industriais e produzidas por retificadores de mercúrio que convertem energia CA em CC. Nos últimos anos, os tipos e quantidades de equipamentos que geram harmônicos aumentaram dramaticamente e continuarão a crescer. Portanto, devemos considerar cuidadosamente os harmônicos e seus efeitos adversos, e como minimizar os efeitos adversos.
1 geração harmônica
Em um sistema de fornecimento de energia limpo ideal, tanto a corrente quanto a voltagem são ondas senoidais. Em um circuito simples contendo apenas componentes lineares (resistência, indutância e capacitância), a corrente fluindo é proporcional à tensão aplicada e a corrente fluindo é uma onda senoidal.
No próprio sistema de alimentação, devido à existência de cargas não lineares, quando a corrente flui pela carga não linear com a tensão aplicada, forma-se uma corrente não senoidal. Qualquer forma de onda periódica pode ser decomposta em uma onda senoidal com uma frequência fundamental mais uma onda senoidal com muitas frequências harmônicas. A frequência harmônica é um múltiplo integral da frequência fundamental. Por exemplo, a frequência fundamental é 50 Hz, o segundo harmônico é 100 Hz e o terceiro harmônico é 150 Hz. Portanto, a forma de onda de corrente distorcida pode consistir de segundo harmônico, terceiro harmônico ... talvez até o trigésimo harmônico.
2 tipos de equipamentos que geram harmônicos
Todas as cargas não lineares podem gerar correntes harmônicas. Os tipos de equipamentos que geram harmônicos são: fonte de alimentação comutada (SMPS), reator eletrônico de tubo fluorescente, engrenagem de controle de velocidade, fonte de alimentação ininterrupta (UPS), equipamento com núcleo de ferro magnético e alguns eletrodomésticos, como televisores.
(1) Fonte de alimentação comutada (SMPS):
A maioria dos dispositivos eletrônicos modernos usa fontes de alimentação comutadas (SMPS). Eles são diferentes do equipamento antigo. Eles substituíram o valor tradicional e o retificador pela fonte de alimentação diretamente por meio do dispositivo retificador controlável para carregar o capacitor de armazenamento e, em seguida, usar uma tensão e corrente de saída adequadas. O método produz a corrente DC necessária. A vantagem disso para os fabricantes de equipamentos é que o tamanho, o preço e o peso do dispositivo podem ser bastante reduzidos. Sua desvantagem é que, independentemente do modelo, ele não pode drenar corrente contínua da fonte de alimentação, mas pode drenar apenas pulsos. Atual. Esta corrente de pulso contém um grande número de componentes de terceiro harmônico e superiores.
(2) Reator eletrônico de tubo fluorescente:
Os reatores eletrônicos de tubos fluorescentes foram amplamente adotados nos últimos anos. Sua vantagem é que pode melhorar significativamente a eficiência do tubo ao trabalhar em altas frequências, mas sua desvantagem é que seu inversor gera harmônicos e ruído elétrico na corrente de alimentação. O uso de modelos com correção do fator de potência pode reduzir os harmônicos, mas o custo é caro.
(3) Dispositivo de transmissão regulador de velocidade DC:
O controlador de velocidade de um motor CC geralmente usa um circuito retificador de ponte trifásico, que também é chamado de circuito retificador de ponte de seis pulsos, porque há seis pulsos por ciclo no lado da saída CC (um na meia onda de cada fase ) A indutância de um motor CC é limitada, portanto, há uma onda pulsante de 300 Hz na corrente CC (ou seja, 6 vezes a frequência da fonte de alimentação), que altera a forma de onda da corrente da fonte de alimentação.
(4) Fonte de alimentação ininterrupta (UPS):
Existem muitos tipos diferentes de UPS de acordo com o método de conversão de energia e o método de conversão usado pela fonte de alimentação externa para a fonte de alimentação interna. Os principais tipos são: UPS online, UPS offline e UPS de interação de linha. As cargas alimentadas por UPS são sempre equipamentos eletrônicos de informação, que não são lineares e contêm um grande número de harmônicos de baixa ordem.
(5) Dispositivo de núcleo magnético:
A relação entre a corrente de magnetização e a densidade do fluxo magnético em um reator com núcleo de ferro é sempre não linear. Se a forma de onda da corrente for uma onda senoidal (ou seja, a resistência no circuito é grande), haverá harmônicos mais elevados no campo magnético, o que é considerado um processo de magnetização forçada. Se a tensão aplicada à bobina for uma forma de onda senoidal (ou seja, a resistência em série é pequena), a densidade do fluxo magnético também será uma forma de onda senoidal e a forma de onda atual contém harmônicos mais elevados, o que é considerado um processo de magnetização livre.
3 Problemas e soluções causados por harmônicos
As correntes harmônicas podem causar problemas no sistema de alimentação e no dispositivo. No entanto, os efeitos e soluções são muito diferentes e precisam ser tratados separadamente; os métodos adequados para eliminar os efeitos prejudiciais dos harmônicos no dispositivo não podem reduzir a distorção causada pelos harmônicos no sistema de potência e vice-versa.
(1) Problemas de harmônicos no dispositivo e soluções:
Existem vários problemas comuns e frequentes causados por harmônicos: distorção de tensão, ruído de cruzamento zero, superaquecimento da linha neutra, superaquecimento do transformador, mau funcionamento dos disjuntores, etc.
① Distorção de tensão: Como o sistema de potência tem impedância interna, a corrente de carga harmônica causará a distorção de tensão harmônica da forma de onda de tensão (esta é a fonte da onda" topo plano"). Essa impedância tem dois componentes: a impedância da linha do cabo interno do dispositivo elétrico após a interface de energia (PCC) e a impedância do sistema de energia antes do PCC. O transformador da fonte de alimentação do usuário é um exemplo de PCC.
A corrente de carga distorcida causada pela carga não linear produz uma queda de tensão distorcida na impedância do cabo. A forma de onda de tensão distorcida sintetizada é adicionada a todas as outras cargas conectadas ao mesmo circuito, fazendo com que as correntes harmônicas fluam, mesmo que essas cargas sejam lineares.
A solução é separar a linha de alimentação da carga que gera harmônicos da linha de alimentação da carga que é sensível a harmônicos. A carga linear e a carga não linear são alimentadas por circuitos diferentes do mesmo ponto de interface de potência, de forma que a carga não linear é gerada. Tensão distorcida não será conduzida para a carga linear.
②Ruído de cruzamento zero: Muitos controladores eletrônicos precisam detectar o ponto de cruzamento zero da tensão para determinar quando a carga está conectada. Isso é feito para ligar a carga indutiva quando a tensão passa de zero sem gerar sobretensão transitória, reduzindo assim a interferência eletromagnética (EMI) e os choques de tensão em dispositivos de comutação de semicondutores. Quando há harmônicos de alta ordem ou sobretensões transitórias na fonte de alimentação, a taxa de variação da tensão no cruzamento de zero é muito alta e difícil de determinar, o que leva a mau funcionamento. Na verdade, pode haver vários cruzamentos de zero em cada meia onda.
③ Superaquecimento da linha neutra: Em um sistema de alimentação trifásico de quatro fios onde o ponto neutro é diretamente aterrado, quando a carga gera correntes harmônicas 3N, a linha neutra fluirá através da soma das correntes harmônicas 3N de cada fase. Por exemplo, quando a carga trifásica está desequilibrada, a corrente que flui através do fio neutro será maior. Experimentos de pesquisa recentes descobriram que a corrente do neutro pode ser maior do que a corrente de fase de qualquer fase. Faz com que o fio neutro aqueça muito, aumenta a perda de linha e até mesmo queima o fio.
A solução atual é aumentar a área da seção transversal do fio neutro no sistema de alimentação trifásico de quatro fios. O requisito mínimo é usar um fio com a mesma seção transversal do fio de fase. A Comissão Eletrotécnica Internacional (IEC) propôs que a seção transversal do condutor neutro deveria ser de 200% da seção transversal do condutor de fase.
④ Aumento da temperatura do transformador é muito alto: quando o transformador com fiação Yyn produz corrente harmônica 3N da carga lateral secundária, além da soma da corrente desequilibrada da carga trifásica na linha neutra, a corrente harmônica 3N também fluirá soma algébrica , e a corrente harmônica flui para a grade através do lado primário do transformador. A maneira mais fácil de resolver os problemas acima é usar um transformador conectado a Dyn para fazer a corrente harmônica gerada pela carga circular no enrolamento delta do transformador sem fluir para a rede elétrica.
Independentemente de se a corrente harmônica flui para a rede elétrica ou não, todas as correntes harmônicas aumentarão a perda de potência do transformador e aumentarão o aumento de temperatura do transformador.
⑤ Provoca mau funcionamento do disjuntor de corrente residual: O disjuntor de corrente residual (RCCB) opera de acordo com a soma das correntes que passam pelo transformador de seqüência zero. Se a soma das correntes for maior que o limite nominal, ele irá desarmar e cortar a fonte de alimentação. Existem duas razões para o mau funcionamento do RCCB quando ocorrem harmônicos: Primeiro, porque o RCCB é um dispositivo eletromecânico, às vezes ele não pode detectar com precisão a soma dos componentes de alta frequência, então ele desarmará por engano. Em segundo lugar, devido à corrente harmônica, a corrente que flui através do circuito será maior do que o valor calculado ou simplesmente medido. A maioria dos instrumentos de medição portáteis não pode medir o valor médio da raiz quadrada verdadeira da corrente, mas apenas o valor médio, e então assumir que a forma de onda é seno pura e então multiplicar um fator de correção para obter a leitura. Quando há harmônicos, o resultado dessa leitura pode ser muito menor do que o valor real, e isso significa que a unidade de desarme está definida para um valor muito baixo.
Agora você pode comprar um disjuntor que pode detectar o valor da raiz quadrada média da corrente, juntamente com a tecnologia de medição do valor da raiz quadrada média real, e corrigir o valor de configuração da unidade de desarme para garantir a confiabilidade do fornecimento de energia.
Os harmônicos de tubo fluorescente de LED Benwei são atualmente<>
