اثر هارمونیک ها بر خازن ها

هارمونیک چیست؟

بر اساس اصل علم ریاضی، هارمونیکها توانایی این را دارند که هر شکل موج متناوب را نشان دهند. در اصل، با توجه به قضیه فوریه، هر تابع متناوب با دوره تناوب T را می‌ توان به صورت زیر توصیف کرد:

• یک شکل موج سینوسی با دوره تناوب T (تناوب تابع اصلی)
• شکل موج‌ های سینوسی که فرکانس آنها مضرب صحیحی از فرکانس تابع متناوب اصلی می باشد.
• یک مقدار ثابت، در حالتی که مقدار متوسط تابع متناوب اصلی در دوره تناوب T صفر نباشد.

به هارمونیکی که فرکانس آن مساوی با فرکانس شکل موج اصلی باشد، هارمونیک اساسی پایه می‌گویند؛ و هارمونیکی که فرکانس آن N مساوی فرکانس شکل موج اصلی باشد، هارمونیک مولفه‌ی n m نامیده می‌شود.

یک شکل موج سینوسی کامل دارای هارمونیک‌ های مولفه‌های nm نیست و فقط دارای هارمو نیک اساسی می باشد. بنابراین واضح است که یک سیستم الکتریکی در حالتی که شکل موج ولتاژ و جریان کاملا سینوسی باشد فاقد هارمونیک است. برعکس، حضور هارمونیک‌ ها در یک سیستم الکتریکی یک شاخص از اعوجاج ولتاژ یا جریان است و به عنوان مثال به این معنی است که توان الکتریکی‌ ای که پخش می‌شود منجر به خرابی دستگاه‌ها و عدم کارکرد صحیح وسایل حفاظتی می‌شود.

به طور خلاصه: هارمونیک‌ها چیزی به غیر از مولفه‌های یک شکل موج غیر سینوسی نیستند و استفاده از آنها به ما این امکان را می‌دهد که هر شکل موج متناوب غیر سینوسی را بوسیله‌ی مولفه‌های سینوسی مختلف توصیف کنیم.

سامانه خازنی ایده آل هارمونیک ها و تشدید:

 

برای تصحیح ضریب توان در بار صنعتی کنونی که شامل هارمونیکها و تشدید می شود ، یک سامانه اتصال خازنی اساسا باید خصوصیات زیر را دارا باشد :

• ظرفیت خازنی متغیر بر اساس توان رآکتیو برای دوری از تغییر فرکانس تشدید. این امر انتخاب صحیح پنل های APFC را ممکن می سازد. پنل APFC باید خصوصیات زیر را داشته باشد.

• حسگرها باید به طور مداوم سطح ولتاژ را نمایش دهد و خازن ها را تحت زیر سطوح بالاتر هارمونیک ها محافظت نماید.

• انتخاب محدوده های برسی شده پنجم ، هفتم ، یازدهم ، سیزدهم و همچنین شناخت تخریب همه هارمونیکها برای تنظیم حدود ایمن و همچنین پیش بینی تغییرات بعدی .

• مونیتورینگ جریان RMS برای محافظت خازن ها تحت هر حالت تشدید.

• کنترل مشخصات ، برای دوری از بکارگیری ظرفیت مازاد خازنی تحت حالت کم بار.

• انتخاب خازن با عمر بالا و با تضمین مشخصات زیر :

• ظرفیت اضافه بار : حداقل دو برابر جریان اسمی به طور مداوم و 350 برابر آن هنگام جریان هجومی.

• قابلیت پایداری در مقابل اضافه ولتاژ :بیشتر از %10 و بالاتر از ولتاژ مجاز بصورت پیوسته.

• قابلیت پایداری در مقابل هارمونیکها : تضمین محدوده های Harmonic پنجم ، هفتم ، یازدهم ، سیزدهم و همچنین برای محدوده های THD.

• مدار سلفی De – Tuned برای مسدود کردن هارمونیکها (الگوی هارمو نیک بار باید قبل از تعیین درجه نامیزان سازی (De – Tuning) اندازه گیری شود).

• انتخاب سطح خازن و سطح ولتاژ براساس درجه نامیزان سازی.

• دستگاه های کلیدزنی با تقلیل دهنده های داخلی برای تقلیل امواج کلید زنی برای خازن های قدرت.

• اساسا این خصوصیات با مطالعه متناسب هارمونیکهای ولتاژ بار همراه است که تضمین می کند که تاثیر مخرب و تشدید از خازن ها دور شود که بدین وسیله عمر خازن ها و کارایی کل سامانه الکتریکی را افزایش می دهد.

نتیجه گیری

علم به شرایط و خصوصیات خازن ها و عوامل موثر بر آنها از جمله Harmonic نه تنها موجب افزایش امنیت و سلامتی و طول عمر آنها خواهد شد بلکه سبب کاهش هزینه های پیش بینی شده و نشده در بکار گیری انرژی الکتریکی می شود