تماس شبانه روزی
02133111118
موبایل - 24/7
09126236966
مقدمه
در گذشته، سیستمهای برق تنها با فرکانس اصلی ۵۰ یا ۶۰ هرتز سروکار داشتند. اما با ورود تجهیزات الکترونیک قدرت مانند اینورترها، درایوها و لامپهای LED، شکل موج جریان و ولتاژ تغییر کرده است. این تغییرات ناشی از هارمونیکها هستند. هارمونیکها میتوانند به شدت بر پایداری و سلامت شبکه برق صنعتی تاثیر بگذارند. در این مقاله با ماهیت هارمونیک و مشکلاتی که ایجاد میکند آشنا میشویم.
هارمونیکها در واقع فرکانسهایی هستند که مضرب صحیحی از فرکانس اصلی (Fundamental Frequency) شبکه هستند. مثلاً در شبکه ۵۰ هرتز ایران، هارمیک سوم ۱۵۰ هرتز، هارمیک پنجم ۲۵۰ هرتز و غیره است. تجهیزات غیرخطی (Non-linear Loads) جریانی را میکشند که با شکل موج سینوسی هماهنگ نیست و این جریان اعوجاجیافته، هارمونیکها را تولید میکند. تجهیزاتی مانند اینورترهای فرکانس متغیر (VFD)، منابع تغذیه سوئیچینگ (SMPS)، ترمسیسترهای اشباعشونده و کورههای قوس الکتریکی از جمله تولیدکنندگان اصلی هارمونیک در صنایع هستند.
یکی از مخربترین اثرات هارمونیکها، تولید حرارت است. هارمونیکها باعث افزایش جریان RMS (RMS Current) در کابلها و ترانسفورماتورها میشوند. با افزایش جریان، تلفات اهمی (I²R) بیشتر میشود و تجهیزات گرم میشوند. این گرما باعث کاهش عمر عایقها و سوختن زودرس کابلها و موتورها میشود. به خصوص ترانسفورماتورها در برابر هارمونیکها بسیار آسیبپذیرند، زیرا هارمونیکها باعث ایجاد جریانهای گردابی (Eddy Current) در هسته و فلزات ساختاری ترانسفورماتور میشوند که دمای آن را به شدت بالا میبرد.
خازنها در برابر هارمونیکها بسیار حساس هستند. امپدانس خازن با فرکانس رابطه عکس دارد؛ یعنی هرچه فرکانس بالاتر باشد، امپدانس خازن کمتر میشود. این یعنی خازن مانند یک آهنربا برای هارمونیکها عمل میکند و جریانهای هارمونیکی زیادی را جذب میکند. این جریان اضافی میتواند باعث داغ شدن و انفجار خازنها شود. همچنین، ممکن است رزونانس موازی بین خازن و اندوکتانس شبکه به وجود بیاید که ولتاژ را به شدت افزایش میدهد و خطرناک است.
هارمونیکها میتوانند روی عملکرد تجهیزات حساس الکترونیکی مانند PLCها، کامپیوترها و رلههای حفاظتی تاثیر بگذارند. آنها میتوانند نویز روی سیستمهای مخابراتی، اسپیکرها و سنسورها ایجاد کنند. رلههای حفاظتی ممکن است به اشتباه عمل کنند (Trip) یا جریان خطا را تشخیص ندهند. در سیستمهای کنترل موتور، هارمونیکها میتوانند باعث نوسان گشتاور و لرزش موتور شوند.
هارمونیکها واقعیتی اجتنابناپذیر در صنایع مدرن هستند اما مدیریت آنها ضروری است. نادیده گرفتن هارمونیکها میتواند به هزینههای سنگین ناشی از خرابی تجهیزات، توقف تولید و کاهش بهرهوری منجر شود. شناسایی منابع هارمونیک و اندازهگیری میزان آنها اولین قدم برای کنترل این پدیده است.
