مقاله اثرات هارمونیک‌ها

 
مقدمه
بروز هارمونیك در سیستم‎های برق اولین پیامد عناصر غیرخطی در شبكه است. به‎‎‎خاطر گسترش فزاینده استفاده از عناصر غیرخطی در سیستم‎‎های برق، مانند راه‎‎اندازها (درایورهای تنظیم سرعت) و مبدل‎‎های الكترونیكی قدرت، مقدار هارمونیك شكل موج جریان و ولتاژ به‎‎‎طور چشمگیری افزایش یافته است و بنابراین اهمیت موضوع كاملاً مشخص است.بررسی مسائل هارمونیك‎‎ها منجر به تحقیقاتی گردید كه نتایج آن نقطه ‎‎نظرات متعددی درمورد كیفیت برق بود. به ‎‎نظر برخی از محققین، اعوجاج هارمونیكی هنوز مهمترین مسئلـه كیفیت برق می‎‎باشد. مسائل هارمونیكی با بسیاری از قوانین معمولی طراحی سیستم‎های قدرت و عملكرد آن تحت فركانس اصلی مغایر است. بنابراین مهندس برق با پدیده‎‎های ناآشنایی روبرو می‎‎شود كه نیاز به ابزار پیچیده و تجهیزات پیشرفته برای حل مشكلات و تجزیه و تحلیل آنها دارد. گرچه تحلیل مسائل هارمونیكی می‎‎تواند دشوار باشد، ولی خوشبختانه همة سیستم قدرت دارای مشكل هارمونیكی نیست و فقط درصد كمی از فیدرهای مربوط به سیستم‎های توزیع تحت‎‎تأثیر عوامل ناشی از هارمونیك‎‎ها قرار می‎‎گیرند. مشتركین برق در صورت وجود هارمونیك‎ها مشكلات زیادتری از شركت‎های برق را تحمل می‎كنند.
 
 مشتركین صنعتی كه از محركه‎‎های موتور با قابلیت تنظیم سرعت، كوره‎‎های قوس الكتریكی، كوره‎‎های القایی، یكسوكننده‎‎ها ، اینورترها، دستگاه‎‎های جوش و نظایر آن استفاده می‎‎كنند، نسبت به مسائل ناشی از اعوجاج هارمونیكی ضربه‎‎پذیرتر از بقیة مشتركین می‎باشند.اعوجاج هارمونیكی یك پدیده جدید در سیستم‎های قدرت به شمار نمی‎رود. نگرانی ناشی از اعوجاج در بسیاری از دوره‎ها درسیستم‎های قدرت الكتریكی جریان متناوب وجود داشته و دنبال شده است. جستجوی منابع و مطالب تكنیكی دهه‎های قبل نشان می‎دهد كه مقالات مختلفی در رابطه با این موضوع انتشار یافته است. اولین منابع هارمونیكی شناخته‎‎شده، ترانسفورماتورها بودند و اولین مشكل نیز در سیستم‎های تلفن پدید آمد. استفاده گروهی از لامپ‎های قوس الكتریك به‎‎‎دلیل مؤلفه‎های هارمونیكی توجهات خاصی را برانگیخت ولی این مسائل به اندازه اهمیت مسئله مبدل‎های الكترونیك قدرت در سال‎های اخیر نبوده است.
 
خوشبختانه در طی این سال ها پژوهشگران متوجه شده اند كه اگر سیستم انتقال به نحو مناسبی طراحی گردد، به‎‎نحوی كه بتواند مقدار توان مورد نیاز بارها را به راحتی تأمین نماید، احتمال ایجاد مشكل ناشی از هارمونیك‎ها برای سیستم قدرت بسیار كم خواهدبود، گرچه این هارمونیك‎ها می‎توانند موجب مسائلی در سیستم‎های مخابراتی شوند. اغلب در سیستم‎های قدرت مشكلات زمانی بروز می‎كنند كه خازن‎های موجود در سیستم باعث ایجاد تشدید در یك فركانس هارمونیكی گردند. در این شرایط اغتشاشات و اعوجاجات، بسیار بیش از مقادیر معمول می‎گردند. امكان ایجاد این مشكلات در مورد مراكز كوچك مصرف وجود دارد ولی شرایط بدتر در سیستم‎های صنعتی به‎دلیل درجه زیادی از تشدید رخ می‎دهد.
 
سطوح هارمونیک های جریان و ولتاژ در سیستم توزیع دائم در حال افزایش اند، یک دلیل مهم اشاعه وسائلی است که تولید هارمونیک می نمایند. وسایل کنترل کننده تریستوری مثال نمونه ایست که در سطوح قدرت صنعتی، تجاری و خانگی در حد وسیعی مورد استفاده پیدا نموده، این وسایل برای کنترل ولتاژ، سرعت تغییر فرکانس و مدل قدرت بکار برده می شوند و عموماً به سبب قیمت پائین تر، بازده بیشتر و نگهداری ساده تر جایگزین دیگر وسایل شده اند. دلیل دیگر افزایش هارمونیک ها، ازدیاد تحریک ترانسفورماتور های توزیع است که کاربرد پذیری آنها عملاً بیشتر و بیشتر می شود. دلیل سوم استفاده از خازن های شنت را می توان نام برد، خازن ها در هیچ شرایطی تولید هارمونیک نمی نمایند.اما نصب خازن های تصحیح کننده ضریب قدرت مسائل پتانسیلی را افزایش و حضور آنها در مدار القائی اساساً امکان حلقه های شبکه را برای رزونانس محلی ، عمومی یا بزرگ سازی هارمونیک مهیا می سازد.
 
 
 
کلمات کلیدی:

اثرات هارمونیک‌

سیستم‎های برق

جریان هارمونیکی

 
 
 
فهرست مطالب
 
اثرات هارمونیک‌ها 1
اثر هارمونیک بر خازن‌ها : 10
بررسی عملکرد خازن در محیط هارمونیکی : 12
اثر هارمونیک بر روی لامپهای روشنایی و المانهای حرارتی : 14
اثر هارمونیک بر ماشین‌های آسنکرون : 16
اثر هارمونیک‌ها بر ترانسفورماتورها: 16
اثر هارمونیک بر عملکرد رله‌ها : 20
عوامل تاثیر گذار بر عملکرد نامناسب رله‌ها : 20
اثر هارمونیک بر وسایل اندازه گیری: 23
تاثیر هارمونیک بر کلیدها: 27
اثر هارمونیک‌ها بر عایق‌ها: 27
اثر هارمونیک بر فیوزها : 28
اثر هارمونیک‌ها بر سیستم‌های مخابراتی : 28
تاثیرات دیگر هارمونیک‌ها : 29