¿Qué significa corriente armónica?
La corriente armónica es un término colectivo para los componentes sinusoidales cuya frecuencia es un múltiplo entero de la frecuencia de la corriente periódica original. Una corriente armónica con una frecuencia igual a k veces la frecuencia de la corriente periódica original se denomina corriente armónica k-ésima, y todas las corrientes armónicas con una frecuencia mayor que 1 se denominan colectivamente corrientes armónicas de orden superior.
Una señal periódica se puede descomponer en una superposición lineal de la componente CC c0 y señales sinusoidales de diferentes frecuencias mediante la transformada de Fourier: f (t)=c0+∑ _ (m=1) ^ ∞ ▒ [c_m sin (m ω T+ φ_ m) ]
Entre ellos, c_msin (m ω T+ φ_ m) La expresión del m-ésimo armónico, donde cm representa la amplitud del m-ésimo armónico y su frecuencia angular es m ω， La fase inicial es φ m. Su valor efectivo es cm/√ 2.
Cuando m = 1, c1sin（ ω T+ φ_ 1) La expresión del componente fundamental, cuya frecuencia angular es ω, la fase inicial es φ El valor cuadrático medio c1/√ 2 se denomina valor efectivo fundamental.
ω/ 2 π es la frecuencia del componente fundamental, que se denomina frecuencia fundamental. La frecuencia del componente fundamental es igual a la frecuencia de la señal de CA. La frecuencia del m-ésimo armónico es un múltiplo entero (m veces) de la frecuencia fundamental.
La definición de armónicos en los sistemas de suministro de energía es la descomposición en series de Fourier de cantidades eléctricas periódicas no sinusoidales. Además de obtener componentes iguales a la frecuencia fundamental de la red eléctrica, también se obtienen una serie de componentes mayores que la frecuencia fundamental de la red eléctrica. Esta parte de la cantidad eléctrica se llama armónicos. La relación entre la frecuencia armónica y la frecuencia fundamental (n=fn/f1) se denomina orden armónico. En ocasiones se producen armónicos no enteros en la red eléctrica, conocidos como no armónicos o armónicos fraccionarios.
Los armónicos son en realidad un tipo de interferencia que contamina la red eléctrica. El campo de la tecnología eléctrica estudia principalmente la aparición, transmisión, medición, daño y supresión de armónicos, con un rango de frecuencia generalmente de 2 ≤ n ≤ 40.
2. Causas de la generación de corriente armónica
La razón fundamental para la generación de corrientes armónicas se debe a cargas no lineales.
Cuando la corriente fluye a través de la carga y no tiene una relación lineal con el voltaje aplicado, forma una corriente no sinusoidal, lo que produce armónicos. La supresión de armónicos en el sistema de potencia es la forma de reducir o eliminar la corriente armónica inyectada al sistema, con el fin de controlar la tensión armónica dentro del valor especificado.
Hay cuatro medidas principales para suprimir la corriente armónica:
(1) Reducir el contenido armónico de la fuente armónica. Es decir, tomar medidas en la fuente de armónicos para minimizar la generación de armónicos de conejo. Este método es más proactivo, puede mejorar la calidad de la red eléctrica y puede ahorrar en gran medida el costo de eliminar los efectos armónicos.
(2) Adopción del método de modulación de ancho de pulso (PWM). Al utilizar la tecnología de modulación de ancho de pulso (PWM), el voltaje de CC se modula en una serie de pulsos de voltaje de CA de igual amplitud pero no de igual ancho dentro del ciclo de frecuencia requerido. Este método puede suprimir en gran medida la generación de armónicos.
(3) Absorber la corriente armónica en la fuente de armónicos. Este tipo de método es una forma eficaz de suprimir los armónicos existentes, que actualmente es el método más utilizado para suprimir armónicos en el sistema de energía.
(4) Mejorar el sistema de suministro de energía y el medio ambiente. Para el sistema de suministro de energía, la generación de armónicos es inevitable, pero medidas como aumentar la capacidad de cortocircuito del sistema de suministro de energía, mejorar el nivel de voltaje del sistema de suministro de energía, aumentar la capacidad de los equipos de suministro de energía y mantener tres El equilibrio de carga entre fases tanto como sea posible puede mejorar la capacidad de la red eléctrica para resistir armónicos. Elegir un voltaje de suministro de energía razonable y mantener el equilibrio de voltaje trifásico tanto como sea posible puede reducir efectivamente el impacto de los armónicos en
la red eléctrica. La fuente de armónicos es suministrada por un punto de suministro de energía de mayor capacidad o una red de mayor voltaje, y la capacidad de soportar armónicos aumentará. Alimentar la carga de la fuente de armónicos a través de líneas dedicadas reduce el impacto de los armónicos en otras cargas y también ayuda a concentrar la supresión y eliminación de armónicos de orden superior.
3. Peligros de corrientes armónicas
En los últimos treinta o cuarenta años, el rápido desarrollo de diversos dispositivos electrónicos de potencia ha provocado una contaminación armónica cada vez más grave en la red eléctrica pública. También se han producido continuamente diversas fallas y accidentes causados por armónicos, y la gravedad de los peligros armónicos ha atraído gran atención por parte de la gente. El daño de los armónicos a las redes eléctricas públicas y otros sistemas se puede resumir a grandes rasgos en los siguientes aspectos.
(1) Los armónicos provocan pérdidas armónicas adicionales en los componentes de la red eléctrica pública, reduciendo la eficiencia de los equipos de generación, transmisión y consumo de energía. Cuando una gran cantidad de armónicos de tercer orden fluyen a través de la línea neutral, puede causar que la línea se sobrecaliente o incluso provocar un incendio.
(2) Los armónicos afectan el funcionamiento normal de diversos equipos eléctricos. El impacto de los armónicos en los motores no sólo causa pérdidas adicionales, sino que también genera vibración mecánica, ruido y sobretensión, provocando un severo sobrecalentamiento local de los transformadores. Los armónicos pueden provocar sobrecalentamiento, envejecimiento del aislamiento, reducción de la vida útil e incluso daños a los condensadores, cables y otros equipos.
(3) Los armónicos pueden causar resonancia local paralela y resonancia en serie en la red eléctrica pública, amplificando así los armónicos, aumentando en gran medida el daño de (1) y (2) anteriores e incluso causando accidentes graves.
(4) Los armónicos pueden causar un mal funcionamiento de la protección de relés y de los dispositivos automáticos, y pueden provocar mediciones inexactas de los instrumentos de medición eléctricos.
(5) Los armónicos pueden causar interferencias a los sistemas de comunicación adyacentes y, en casos ligeros, se puede generar ruido, lo que reduce la calidad de la comunicación; Los casos graves provocan la pérdida de alojamiento, lo que hace que el sistema de comunicación no pueda funcionar correctamente.
