Harmonik tabung neon LED<>
Apa itu harmonik daya?
Frekuensi yang lebih tinggi dari frekuensi dasar disebut harmonik, yang umumnya merupakan kelipatan bilangan bulat dari frekuensi dasar (atau kelipatan irasional). Harmoni kelipatan bilangan bulat dapat digambarkan dengan deret Fourier.
Harmonik dapat menyebabkan distorsi bentuk gelombang. Distorsi ini dapat dilihat dengan osiloskop, seperti instrumen analisis domain waktu, tetapi yang terbaik adalah menggunakan instrumen analisis domain frekuensi, seperti penganalisis spektrum. Tentu saja, beberapa osiloskop kelas atas dengan fungsi analisis spektrum juga dapat digunakan.
Harmonik dalam sistem catu daya
Munculnya arus harmonik dalam sistem catu daya telah ada selama bertahun-tahun. Di masa lalu, arus harmonik digunakan oleh kereta api listrik dan perangkat transmisi pengatur kecepatan DC industri, dan diproduksi oleh penyearah merkuri yang mengubah daya AC menjadi DC. Dalam beberapa tahun terakhir, jenis dan jumlah peralatan yang menghasilkan harmonik telah meningkat secara dramatis dan akan terus bertambah. Oleh karena itu, kita harus hati-hati mempertimbangkan harmonik dan efek sampingnya, dan bagaimana meminimalkan efek buruknya.
1 Generasi Harmonik
Dalam sistem catu daya bersih yang ideal, arus dan tegangan adalah gelombang sinus. Dalam rangkaian sederhana yang hanya berisi komponen linier (resistansi, induktansi, dan kapasitansi), arus yang mengalir sebanding dengan tegangan yang diberikan, dan arus yang mengalir adalah gelombang sinus.
Dalam sistem catu daya yang sebenarnya, karena adanya beban non-linier, ketika arus mengalir melalui beban yang tidak linier dengan tegangan yang diberikan, arus non-sinusoidal terbentuk. Setiap bentuk gelombang periodik dapat didekomposisi menjadi gelombang sinus dengan frekuensi dasar ditambah gelombang sinus dengan banyak frekuensi harmonik. Frekuensi harmonik merupakan kelipatan integral dari frekuensi dasar. Misalnya, frekuensi dasar adalah 50 Hz, harmonik kedua adalah 100 Hz, dan harmonik ketiga adalah 150 Hz. Oleh karena itu, bentuk gelombang arus terdistorsi dapat terdiri dari harmonik kedua, harmonik ketiga ... mungkin hingga harmonik ketiga puluh.
2 Jenis peralatan yang menghasilkan harmonik
Semua beban non-linier dapat menghasilkan arus harmonik. Jenis peralatan yang menghasilkan harmonik adalah: catu daya mode sakelar (SMPS), pemberat tabung fluoresen elektronik, roda gigi pengatur kecepatan, catu daya tak terputus (UPS), Peralatan inti besi magnetik dan peralatan rumah tangga tertentu seperti televisi.
(1) Catu daya mode sakelar (SMPS):
Sebagian besar perangkat elektronik modern menggunakan catu daya mode sakelar (SMPS). Mereka berbeda dari peralatan lama. Mereka telah mengganti uang tradisional dan penyearah dengan catu daya langsung melalui perangkat penyearah yang dapat dikontrol untuk mengisi kapasitor penyimpanan, dan kemudian menggunakan tegangan dan arus keluaran yang sesuai. Metode ini mengeluarkan arus DC yang diperlukan. Keuntungan dari hal ini bagi produsen peralatan adalah ukuran, harga, dan berat perangkat dapat dikurangi secara signifikan. Kerugiannya adalah tidak peduli model apa itu, ia tidak dapat menarik arus kontinu dari catu daya, tetapi hanya dapat menarik pulsa. Saat ini. Arus pulsa ini mengandung sejumlah besar komponen harmonik ketiga dan lebih tinggi.
(2) Ballast tabung fluoresen elektronik:
Ballast tabung fluoresen elektronik telah diadopsi secara luas dalam beberapa tahun terakhir. Keuntungannya adalah dapat secara signifikan meningkatkan efisiensi tabung ketika bekerja pada frekuensi tinggi, tetapi kelemahannya adalah bahwa inverternya menghasilkan harmonik dan kebisingan listrik pada arus catu daya. Penggunaan model dengan koreksi faktor daya dapat mengurangi harmonisa, tetapi biayanya mahal.
(3) Perangkat transmisi pengatur kecepatan DC:
Pengatur kecepatan motor DC biasanya menggunakan rangkaian penyearah jembatan tiga fasa, yang juga disebut rangkaian penyearah jembatan enam pulsa, karena ada enam pulsa per siklus pada sisi keluaran DC (satu pada setengah gelombang setiap fasa). ) . Induktansi motor DC terbatas, sehingga ada gelombang berdenyut 300 Hz dalam arus DC (yaitu, 6 kali frekuensi catu daya), yang mengubah bentuk gelombang arus catu daya.
(4) Catu daya tak terputus (UPS):
Ada banyak jenis UPS menurut metode konversi daya dan metode konversi yang digunakan oleh catu daya eksternal ke catu daya internal. Jenis utamanya adalah: UPS online, UPS offline, dan UPS interaksi jalur. Beban yang ditenagai oleh UPS selalu merupakan peralatan informasi elektronik, yang non-linear dan mengandung sejumlah besar harmonik orde rendah.
(5) Perangkat inti magnetik:
Hubungan antara arus magnetisasi dan kerapatan fluks magnet dalam reaktor dengan inti besi selalu non-linier. Jika bentuk gelombang arus adalah gelombang sinus (yaitu, hambatan dalam rangkaian besar), akan ada harmonik yang lebih tinggi di medan magnet, yang dianggap sebagai proses magnetisasi paksa. Jika tegangan yang diterapkan pada kumparan adalah bentuk gelombang sinusoidal (yaitu, resistansi seri kecil), kerapatan fluks magnet juga akan menjadi bentuk gelombang sinusoidal, dan bentuk gelombang arus mengandung harmonik yang lebih tinggi, yang dianggap sebagai proses magnetisasi bebas.
3 Masalah dan solusi yang disebabkan oleh harmonik
Arus harmonik dapat menimbulkan masalah baik pada sistem catu daya maupun pada perangkat. Namun, efek dan solusinya sangat berbeda, dan mereka perlu ditangani secara terpisah; metode yang sesuai untuk menghilangkan efek berbahaya dari harmonik pada perangkat tidak dapat mengurangi distorsi yang disebabkan oleh harmonik dalam sistem tenaga, dan sebaliknya.
(1) Masalah harmonik pada perangkat dan solusinya:
Ada beberapa masalah umum dan sering yang disebabkan oleh harmonik: distorsi tegangan, kebisingan zero-crossing, overheating saluran netral, overheating transformator, tidak berfungsinya pemutus sirkuit, dll.
Distorsi tegangan: Karena sistem tenaga memiliki impedansi internal, arus beban harmonik akan menyebabkan distorsi tegangan harmonik dari bentuk gelombang tegangan (ini adalah sumber gelombang"flat top"). Impedansi ini memiliki dua komponen: impedansi saluran kabel internal perangkat listrik setelah antarmuka daya (PCC) dan impedansi sistem tenaga sebelum PCC. Trafo catu daya di pengguna adalah contoh PCC.
Arus beban yang terdistorsi yang disebabkan oleh beban non-linier menghasilkan penurunan tegangan yang terdistorsi pada impedansi kabel. Bentuk gelombang tegangan terdistorsi yang disintesis ditambahkan ke semua beban lain yang terhubung ke sirkuit yang sama, menyebabkan arus harmonik mengalir, bahkan jika beban ini adalah beban linier.
Solusinya adalah dengan memisahkan saluran catu daya beban yang menimbulkan harmonik dari saluran catu daya beban yang peka terhadap harmonik. Beban linier dan beban nonlinier diumpankan oleh sirkuit yang berbeda dari titik antarmuka daya yang sama, sehingga beban nonlinier dihasilkan. Tegangan terdistorsi tidak akan dilakukan ke beban linier.
Zero-crossing noise: Banyak pengontrol elektronik perlu mendeteksi titik zero-crossing tegangan untuk menentukan kapan beban terhubung. Hal ini dilakukan untuk menghidupkan beban induktif ketika tegangan melintasi nol tanpa menghasilkan tegangan lebih transien, sehingga mengurangi interferensi elektromagnetik (EMI) dan kejutan tegangan pada perangkat switching semikonduktor. Ketika ada harmonik orde tinggi atau tegangan lebih transien pada catu daya, laju perubahan tegangan pada persimpangan nol sangat tinggi dan sulit ditentukan, yang menyebabkan kegagalan fungsi. Faktanya, bisa ada beberapa zero crossing di setiap setengah gelombang.
Overheating saluran netral: Dalam sistem catu daya tiga fase empat kawat di mana titik netral dibumikan secara langsung, ketika beban menghasilkan arus harmonik 3N, saluran netral akan mengalir melalui jumlah arus harmonik 3N dari setiap fase. Misalnya, ketika beban tiga fasa tidak seimbang, arus yang mengalir melalui kawat netral akan lebih besar. Eksperimen penelitian baru-baru ini telah menemukan bahwa arus netral mungkin lebih besar daripada arus fasa dari fasa apa pun. Menyebabkan kabel netral menjadi terlalu panas, meningkatkan kehilangan saluran, dan bahkan membakar kabel.
Solusi saat ini adalah meningkatkan luas penampang kabel netral dalam sistem catu daya tiga fase empat kabel. Persyaratan minimum adalah menggunakan kawat dengan penampang yang sama dengan kawat fasa. Komisi Elektroteknik Internasional (IEC) telah mengusulkan bahwa penampang konduktor netral harus 200% dari penampang konduktor fase.
Kenaikan suhu trafo terlalu tinggi: Ketika trafo dengan kabel Yyn menghasilkan arus harmonik 3N dari beban samping sekunder, selain jumlah arus tidak seimbang beban tiga fasa pada saluran netral, arus harmonik 3N juga akan mengalir Jumlah aljabar , dan arus harmonik mengalir ke grid melalui sisi primer transformator. Cara termudah untuk menyelesaikan masalah di atas adalah dengan menggunakan transformator terhubung Dyn untuk membuat arus harmonik yang dihasilkan oleh beban bersirkulasi dalam belitan delta transformator tanpa mengalir ke jaringan listrik.
Terlepas dari apakah arus harmonik mengalir ke jaringan listrik atau tidak, semua arus harmonik akan meningkatkan rugi daya transformator dan meningkatkan kenaikan suhu transformator.
Menyebabkan kegagalan fungsi pemutus arus sisa: Pemutus arus sisa (RCCB) beroperasi sesuai dengan jumlah arus yang melewati transformator urutan nol. Jika jumlah arus lebih besar dari batas pengenal, ia akan trip dan memutus catu daya. Ada dua penyebab kegagalan fungsi RCCB ketika terjadi harmonik: Pertama, karena RCCB adalah perangkat elektromekanis, kadang-kadang tidak dapat secara akurat mendeteksi jumlah komponen frekuensi tinggi, sehingga akan trip secara tidak sengaja. Kedua, karena arus harmonik, arus yang mengalir melalui rangkaian akan lebih besar dari nilai yang dihitung atau diukur secara sederhana. Kebanyakan alat ukur portabel tidak dapat mengukur nilai akar rata-rata kuadrat sebenarnya dari arus tetapi hanya nilai rata-rata, dan kemudian menganggap bahwa bentuk gelombang adalah sinus murni, dan kemudian mengalikan faktor koreksi untuk mendapatkan pembacaan. Ketika ada harmonik, hasil pembacaan ini mungkin jauh lebih rendah dari nilai sebenarnya, dan ini berarti bahwa unit perjalanan diatur ke nilai yang sangat rendah.
Sekarang Anda dapat membeli pemutus sirkuit yang dapat mendeteksi nilai akar rata-rata kuadrat arus, ditambah dengan teknologi pengukuran nilai kuadrat rata-rata akar nyata, dan memperbaiki nilai pengaturan unit perjalanan untuk memastikan keandalan catu daya.
Harmonik tabung neon Benwei LED saat ini<>
