આધુનિક પાવર સિસ્ટમ્સમાં ઉચ્ચ હાર્મોનિક્સના દેખાવના કારણો

આધુનિક વિશ્વના ઇલેક્ટ્રિકલ સાધનો વધુને વધુ જટિલ બની રહ્યા છે, ખાસ કરીને આઇટી તકનીકો માટે. આ વલણને કારણે, પાવર ક્વોલિટી એશ્યોરન્સ સિસ્ટમ્સે આ આવશ્યકતાઓને પૂર્ણ કરવી આવશ્યક છે: તેઓએ સરળતાથી વધઘટ, ઉછાળો, વોલ્ટેજ ડિપ્સ, અવાજ, આવેગ અવાજ વગેરેને સરળતાથી હેન્ડલ કરવું જોઈએ, જેથી ઔદ્યોગિક નેટવર્ક અને તેના સંબંધિત વપરાશકર્તાઓ સામાન્ય રીતે કાર્ય કરી શકે.

બિન-રેખીય લોડ્સને કારણે હાર્મોનિક્સને કારણે ગ્રીડ વોલ્ટેજનું પુનઃઆકાર એ મુખ્ય સમસ્યાઓમાંની એક છે જેનો ઉકેલ લાવવામાં આવે છે. આ લેખમાં, અમે આ સમસ્યાના ઊંડાણપૂર્વકના પાસાઓ પર ધ્યાન આપીશું.

સમસ્યાનો સાર શું છે

વર્તમાન ઓફિસ સાધનો, કમ્પ્યુટર્સ, ઓફિસ, મલ્ટીમીડિયા સાધનોનો મુખ્ય હિસ્સો સામાન્ય રીતે બિન-રેખીય લોડ છે, જે સામાન્ય પાવર નેટવર્કમાં વિશાળ માત્રામાં જોડાયેલ છે, નેટવર્ક વોલ્ટેજના આકારને વિકૃત કરે છે.

આ વિકૃત વોલ્ટેજ અન્ય વિદ્યુત ઉપકરણો દ્વારા પીડાદાયક રીતે જોવામાં આવે છે અને કેટલીકવાર તેમની સામાન્ય કામગીરીને નોંધપાત્ર રીતે વિક્ષેપિત કરે છે: તે ખામી, ઓવરહિટીંગ, સિંક્રોનાઇઝેશનમાં વિરામનું કારણ બને છે, ડેટા ટ્રાન્સમિશન નેટવર્ક્સમાં દખલ પેદા કરે છે, - સામાન્ય રીતે, બિન-સાઇનસોઇડલ વૈકલ્પિક વોલ્ટેજ સમગ્ર વિવિધ પ્રકારના ઉપકરણોનું કારણ બની શકે છે. , પ્રક્રિયાઓ અને સામગ્રી સહિત લોકોને અસુવિધા.

આવા વોલ્ટેજ વિકૃતિને ગુણાંકની જોડી દ્વારા વર્ણવવામાં આવે છે: સિનુસોઇડલ પરિબળ, જે ઉચ્ચ હાર્મોનિક્સના આરએમએસ મૂલ્યના ગુણોત્તરને નેટવર્ક વોલ્ટેજના મૂળભૂત હાર્મોનિકના આરએમએસ મૂલ્ય અને લોડ ક્રેસ્ટ પરિબળને પ્રતિબિંબિત કરે છે. અસરકારક લોડ કરંટ અને પીક વર્તમાન વપરાશનો ગુણોત્તર.

શા માટે ઉચ્ચ હાર્મોનિક્સ જોખમી છે?

ઉચ્ચ હાર્મોનિક્સના અભિવ્યક્તિને કારણે થતી અસરોને તાત્કાલિક અને લાંબા ગાળાના એક્સપોઝરની અવધિ અનુસાર વિભાજિત કરી શકાય છે. તાત્કાલિક ઉલ્લેખ કરવો સામાન્ય છે: સપ્લાય વોલ્ટેજ આકાર વિકૃતિ, વિતરણ નેટવર્ક વોલ્ટેજ ડ્રોપ, હાર્મોનિક ફ્રીક્વન્સી રેઝોનન્સ સહિત હાર્મોનિક અસરો, ડેટા ટ્રાન્સમિશન નેટવર્ક્સમાં હાનિકારક હસ્તક્ષેપ, એકોસ્ટિક શ્રેણીમાં અવાજ, મશીનરીનું કંપન. લાંબા ગાળાની સમસ્યાઓમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છે: જનરેટર અને ટ્રાન્સફોર્મર્સમાં વધુ પડતી ગરમીનું નુકસાન, કેપેસિટર્સ અને ડિસ્ટ્રિબ્યુશન નેટવર્ક્સ (વાયર) નું ઓવરહિટીંગ.

હાર્મોનિક્સ અને રેખા વોલ્ટેજ આકાર

નેટવર્ક સાઈન વેવના અડધા ભાગમાં નોંધપાત્ર પીક કરંટ ક્રેસ્ટ ફેક્ટરમાં વધારો તરફ દોરી જાય છે.પીક કરંટ જેટલો ઊંચો અને ટૂંકો, તેટલો મજબૂત વિકૃતિ, જ્યારે કોમ્બ ફેક્ટર પાવર સ્ત્રોતની ક્ષમતાઓ પર, તેના આંતરિક પ્રતિકાર પર આધાર રાખે છે - શું તે આવો પીક કરંટ પહોંચાડવામાં સક્ષમ છે કે કેમ. કેટલાક સ્ત્રોતો તેમના રેટેડ પાવરના સંબંધમાં ઓવરરેટેડ હોવા જોઈએ, ઉદાહરણ તરીકે જનરેટરમાં વિશિષ્ટ વિન્ડિંગ્સનો ઉપયોગ કરવો આવશ્યક છે.

પરંતુ અવિરત વીજ પુરવઠો (યુપીએસ) આ સમસ્યાનો વધુ સારી રીતે સામનો કરે છે: ડબલ રૂપાંતરણને લીધે, તેઓ કોઈપણ સમયે લોડ પ્રવાહને નિયંત્રિત કરવામાં સક્ષમ છે અને PWM નો ઉપયોગ કરીને તેનું નિયમન કરી શકે છે, જે વર્તમાનના કાંસકોના ઉચ્ચ ગુણાંકને કારણે સમસ્યાઓ ટાળે છે. . બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, ઉચ્ચ ક્રેસ્ટ પરિબળ ગુણવત્તાયુક્ત UPS માટે કોઈ સમસ્યા નથી.

ઉચ્ચ હાર્મોનિક્સ અને વોલ્ટેજ ડ્રોપ

ઉપર નોંધ્યા મુજબ, UPS ઉચ્ચ ક્રેસ્ટ પરિબળોને સારી રીતે હેન્ડલ કરે છે અને તેમની વેવફોર્મ વિકૃતિ 6% થી વધુ નથી. અહીં કનેક્ટિંગ વાયર, એક નિયમ તરીકે, વાંધો નથી, તે ખૂબ ટૂંકા છે. પરંતુ લાઇન વોલ્ટેજમાં હાર્મોનિક્સની વિપુલતાને લીધે, વર્તમાન વેવફોર્મ સાઇનસૉઇડલથી વિચલિત થશે, ખાસ કરીને સિંગલ-ફેઝ અને થ્રી-ફેઝ રેક્ટિફાયર દ્વારા રજૂ કરાયેલ વિચિત્ર ઉચ્ચ-આવર્તન હાર્મોનિક્સ માટે (આકૃતિ જુઓ).

વિતરણ નેટવર્કની જટિલ અવબાધ સામાન્ય રીતે છે પ્રેરક પ્રકૃતિતેથી, મોટી માત્રામાં વર્તમાન હાર્મોનિક્સ 100 મીટર લાંબી રેખાઓ પર નોંધપાત્ર વોલ્ટેજ ટીપાં તરફ દોરી જશે, અને આ ટીપાં અનુમતિપાત્ર કરતાં વધી શકે છે, પરિણામે લોડ પરનો વોલ્ટેજ આકાર વિકૃત થશે.

ઉદાહરણ તરીકે, નોંધ લો કે સિંગલ-ફેઝ ડાયોડ રેક્ટિફાયરનું આઉટપુટ વર્તમાન વિવિધ નેટવર્ક અવરોધો પર કેવી રીતે બદલાય છે, ટ્રાન્સફોર્મરલેસ ઇનપુટ સાથે સંચાલિત ઉપકરણના ઇનપુટ ફિલ્ટરના પ્રતિકારના આધારે અને આ વોલ્ટેજ વેવફોર્મને કેવી રીતે અસર કરે છે.

ત્રીજાના હાર્મોનિક્સ ગુણાંકની સમસ્યા

ત્રીજો, નવમો, પંદરમો, વગેરે. - મુખ્ય પ્રવાહના ઉચ્ચ હાર્મોનિક્સ ઉચ્ચ કંપનવિસ્તાર ગુણાંક દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. આ હાર્મોનિક્સ સિંગલ-ફેઝ લોડ્સમાંથી ઉદ્ભવે છે અને થ્રી-ફેઝ સિસ્ટમ્સ પર તેમની અસર એકદમ ચોક્કસ છે. જો ત્રણ તબક્કાની સિસ્ટમ સપ્રમાણ છે, પ્રવાહો એકબીજાથી 120 ડિગ્રી દ્વારા વિસ્થાપિત થાય છે, અને તટસ્થ વાયરમાં કુલ પ્રવાહ શૂન્ય છે, — સમગ્ર વાયરમાં કોઈ વોલ્ટેજ ડ્રોપ નથી.

મોટાભાગના હાર્મોનિક્સ માટે સિદ્ધાંતમાં આ સાચું છે, પરંતુ કેટલાક હાર્મોનિક્સ મૂળભૂત હાર્મોનિકના વર્તમાન વેક્ટરની સમાન દિશામાં વર્તમાન વેક્ટરના પરિભ્રમણ દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે. પરિણામે, તટસ્થમાં વિચિત્ર હાર્મોનિક્સ કે જે ત્રીજાના ગુણાકાર છે તે એકબીજા પર ચઢાવવામાં આવે છે. અને આ હાર્મોનિક્સ બહુમતીમાં હોવાથી, કુલ તટસ્થ પ્રવાહ તબક્કાના પ્રવાહોને ઓળંગી શકે છે: કહો, 20 એમ્પીયરના તબક્કા પ્રવાહો 30 એમ્પીયર પર 150 હર્ટ્ઝની આવર્તન સાથે તટસ્થ પ્રવાહ આપશે.

હાર્મોનિક્સના પ્રભાવને ધ્યાનમાં લીધા વિના રચાયેલ કેબલ વધુ ગરમ થઈ શકે છે કારણ કે, મન મુજબ, તેનો ક્રોસ-સેક્શન વધારવો જોઈએ. ત્રીજાના હાર્મોનિક ગુણાંકને ત્રણ-તબક્કાના સર્કિટમાં એકબીજાની તુલનામાં 360 ડિગ્રી દ્વારા સરભર કરવામાં આવે છે.

પડઘો, હસ્તક્ષેપ, અવાજ, કંપન, ગરમી

વિતરણ નેટવર્ક ધરાવે છે પડઘોનો ભય ઉચ્ચ વર્તમાન અથવા વોલ્ટેજ હાર્મોનિક્સ પર, આ કિસ્સાઓમાં હાર્મોનિક ઘટક મૂળભૂત આવર્તન કરતા વધારે હોય છે, જે સિસ્ટમના ઘટકો અને સાધનોને નકારાત્મક રીતે અસર કરે છે.

પાવર લાઇનની નજીક સ્થિત ડેટા ટ્રાન્સમિશન નેટવર્ક કે જેના દ્વારા ઉચ્ચ હાર્મોનિક્સ પ્રવાહ સાથેના પ્રવાહો દખલને આધિન હોય છે, તેમાં માહિતી સિગ્નલ બગડે છે, જ્યારે લાઇનથી નેટવર્કનું અંતર જેટલું ઓછું હોય છે, તેમના કનેક્શનની લંબાઈ વધારે હોય છે. હાર્મોનિક આવર્તન - વિકૃતિ માહિતી સિગ્નલ જેટલું વધારે છે.

ઉચ્ચ હાર્મોનિક્સને કારણે ટ્રાન્સફોર્મર્સ અને ચોક્સ વધુ અવાજ કરવાનું શરૂ કરે છે, ઇલેક્ટ્રિક મોટર્સ ચુંબકીય પ્રવાહમાં ધબકારા અનુભવે છે, જેના પરિણામે શાફ્ટ પર ટોર્ક સ્પંદનો થાય છે. ઇલેક્ટ્રિકલ મશીનો અને ટ્રાન્સફોર્મર્સ વધુ ગરમ થાય છે અને ગરમીનું નુકસાન થાય છે. કેપેસિટર્સમાં, ગ્રીડ કરતાં વધુ આવર્તન સાથે ડાઇલેક્ટ્રિક નુકશાન કોણ વધે છે, અને તેઓ વધુ ગરમ થવાનું શરૂ કરે છે, ડાઇલેક્ટ્રિક ભંગાણ થઈ શકે છે. તેમના તાપમાનમાં વધારો થવાને કારણે લાઇનોમાં થતા નુકસાન વિશે વાત કરવી બિનજરૂરી છે ...