ניתוח השפעת ההרמוניות על חשמל

מקורות ההרמוניות

ישנן סיבות רבות ליצירת הרמוניות, כך שישנם מקורות רבים יחסית, וגם סוגי הציוד המעורב מציגים מאפיינים מגוונים מסוימים. ביניהם, המקורות העיקריים להרמוניות כוללים בעיקר קבוצות שנאים ברשת החשמל, תנורי קשת חשמליים תעשייתיים, התקני חשמל אלקטרוניים חד פאזיים גדולים יותר, ומגוון רחב של ציוד מיישר וציוד ויסות מתח AC.

ניתוח מזיק של הרמוניות

קיומן של הרמוניות במערכת החשמל שווה ערך למקור הזיהום של מערכת החשמל, ואובייקט הזיהום הוא בעיקר הסביבה האלקטרומגנטית במערכת החשמל. כמרכיב סביבתי חשוב של מערכת החשמל, הסביבה האלקטרומגנטית תציג סכנות שונות תחת השפעת דרגות שונות של הרמוניות. עם זאת, פגיעה מינימלית זו תפחית גם את יעילות העבודה של ציוד חשמלי, וההשלכות החמורות ביותר עלולות להוביל לפגיעה בפעולה היציבה והבטוחה של מערכת החשמל ולנזק לציוד החשמלי. הפגיעה ביצירת הרמוניות כוללת באופן ספציפי את ההיבטים הבאים:

(1) הציוד החשמלי מתחמם באופן חריג תחת פעולת ההרמוניות, וההפסד הנוסף גדול מדי. למרות שקיים פער גדול בין כמות הזרם ההרמוני לזרם הבסיסי, נוכחות ההרמוניות תחמיר את אפקט העור של המכשיר, וההתנגדות האפקטיבית תגדל בתהליך חישת אפקט העור. עבור ציוד מיוחד מסוים, יתרחשו גם אובדן זרם מערבולת גדול ואובדן היסטרזיס, כגון ציוד חשמלי עם ליבות ברזל. כאשר צורת הגל מעוותת במידה מסוימת, גל שיא בעל משרעת גדולה יגביר את עוצמת הפריקה החלקית. בתנאי צריכה גבוהים כאלה, קל לקצר את חיי השירות של ציוד חשמלי.

(2) המנוע עלול לגרום לרעידות מכניות. תחת השפעת זרמים הרמוניים, השדה המגנטי המסתובב של המנוע יפיק מומנט פועם שעלול לגרום למנוע לרטוט. תחת השפעת התדר הטבעי של המנוע, רעידות מסוג זה עלולות בקלות לגרום לרעידות מכניות מזיקות יותר, ובכך לסכן את איכות הציוד החשמלי ואף לאיים על חייהם של אנשים.

(3) הפרעות לציוד מחשבים ולמכשירי בקרה אוטומטיים אחרים. בנסיבות רגילות, ציוד בקרה אוטומטי ומערכות בקרה אוטומטיות קשורות אחרות מתוכננות על סמך זרם רגיל ומתח טעון. כאשר נוצרות הרמוניות, מערכת הבקרה האוטומטית אינה מתחשבת בגורם משפיע זה, מה שמקל על הפרעות להשפיע על ביצועי פונקציית הבקרה שלה. כאשר דרגת הזיהום של ההרמוניות גדולה, ניתן גם לשנות את נהלי ההפעלה של מערכת הבקרה האוטומטית, מה שיגרום לה לייצר הנחיה שגויה. השפעה מסוג זה תשפיע קשות על הייצור והתפעול בפועל, ואף תגרום לתאונות בטיחות בלתי הפיכות.