Ce sunt distorsiunile armonice?

O definiţie simplă a cauzelor de apariţie a distorsiunilor armonice este că apar datorită sarcinilor care consumă curent nesinusoidal din reţea. Armonicele sunt un produs secundar al echipamentelor moderne de control. Daca folosiţi convertizoare de frecvenţă, acestea vor genera armonice, la fel ca orice altă sarcină neliniară pe care o aveţi conectată la reţea.

Armonice

1. Formele de undă pentru curent şi tensiune, unde distorsiunea pentru forma de undă

a curentului este vizibilă.

Forma de undă pulsatorie a curentului se datorează choppărilor succesive.

Ordinele armonicilor

Armonice 3

Armonice 4

3. Schema simplificată a unui redresor în şase pulsuri care poate fi găsit în orice convertizor.

Condensatorul din circuitul intermediar este încărcat într-un timp foarte scurt. Puterea este transmisă în circuitul intermediar sub formă de pulsuri.
Condensatoarele mai mari oferă o formă de tensiune continuă mai buna, dar au şi timp de încărcare mai scurt, si deci vârfuri mai mari de curent pentru aceeaşi putere.
Forma de undă a curentului pentru un convertizor depinde de:
Componentele de comutaţie - diode, IGBT-uri Mărimea condensatorului Mărimea bobinei
Tipul transformatorului, mărimea şi impedanţa acestuia Tipul, mărimea şi impedanţa cablului.
Componentele înconjurătoare.
Notă: Toate convertizoarele VLT® au în standard bobine în circuitul intermediar pentru a reduce THiD la 38%. Reactanţele din circuitul intermediar asigură distorsiuni armonice reduse conform cu standardul IEC-1000-3-2. Rezultat este un design compact care nu are nevoie de reactante externe suplimentare.

Cum pot armonicele să îmi influenţeze instalaţia?

Curenţii armonici au ca efect:
• Consum ridicat de putere
o Dacă sarcina transformatorului este formată în proporţie mai mare de 30% din sarcini neliniare atunci distorsiunile armonice vor fi sigur o problema.
• Pierderi ridicate in sistem.
o Armonicele pot fi privite ca fiind putere reactivă pe care o ai, care nu te ajuta la nimic dar pe care trebuie totuşi să o plăteşti.
• Curenţi de rezonanţă în reţea crescuţi.
Problema curenţilor distorsionaţi este că afectează şi forma de unde a tensiunii, conducând la distorsiuni în reţeaua de alimentare. Dacă reţeaua de alimentare este afectată de distorsiuni armonice, atunci toate echipamentele alimentate de la această reţea vor funcţiona în condiţii diferite de cele ideale.
Aceasta duce la :
Limitări din punct de vedere al reţelei de alimentare şi al utilizării acesteia, îmbătrânire prematură a produselor Pierderi mai mari Pulsaţii ale arborelui motor.
Opriri ale producţiei

ORDINEA ARMONICELOR 3D

Cum se comportă sarcinile neliniare, precum convertizoarele de frecvenţă, la variaţiile de sarcină?

Figura 4. THîD şi nivelul individual al curenţilor armonici sunt legate de gradul de
încărcare.
( E.g. convertizor de 110 kW, legat la transformator de 1000 kVA, 5,5% )
Aşa cum putem observa şi în figura 4, pe măsura ce sarcina scade, THiD creşte foarte mult. Totuşi, aceasta nu amplifica efectul THvD pe partea de medie tensiune a transformatorului, deoarece amplitudinea curentului armonic este proporţională cu curentul fundamental redus şi cu curentul de scurtcircuit al transformatorului.

Pe scurt, armonicele reduc fiabilitatea, afectează calitatea produselor, măresc costurile operaţionale şi duc la productivitate redusă.