Гармоники энергосистемы — это побочные продукты электронных устройств, возникающие при подключении определенных типов к энергосистемам. Такие устройства, как источники бесперебойного питания источники питания, персональные компьютеры и частотно-регулируемые приводы, создают гармоники энергосистемы, когда потребляют энергию. короткими импульсами, а не плавными. Воздействие этих гармоник приводит к искажению напряжения и проблемам, отрицательно влияющим на производительность систем.
Источники электропитания нацелены на стабильное синусоидальное напряжение. Когда к источнику питания подключаются нелинейные нагрузки или любое устройство, использующее полупроводниковые импульсные источники питания для преобразования переменного тока в постоянный, это приводит к возникновению гармоник в энергосистеме. Линейная нагрузка имеет непрерывную зависимость тока, при которой мощность пропорциональна напряжению, при этом обе волны имеют одинаковую форму. Лампы накаливания, двигатели и нагреватели являются некоторыми примерами линейных нагрузок.
Нагрузки, производящие гармонический ток, являются нелинейными, где формы сигналов тока и напряжения отличаются друг от друга по форме. Когда такая нагрузка потребляет энергию, гармонические напряжения генерируются импедансом в системе. Ферромагнитные устройства, газоразрядные осветительные устройства и устройства дугового разряда являются некоторыми примерами нелинейных нагрузок. Эффекты гармоник энергосистемы могут быть весьма серьезными в зависимости от величины искажения напряжения.
Во многом его действие сравнимо с тем, как негативно влияет стресс на организм человека. Высокие уровни гармонических искажений могут привести к нерегулярной работе оборудования, неэффективности энергосистемы и даже к отключениям. Вся система распределения коммунальных услуг и любые подключенные устройства могут быть затронуты на различных уровнях различными способами. Например, гармоники энергосистемы могут сократить срок службы конденсаторов или вызвать их выход из строя или разрыв. Компоненты могут споткнуться, взорваться или быть повреждены без видимой причины.
Гармонические искажения напряжения вызывают нестабильную работу генераторов и перегрев обмоток трансформаторов. Такие устройства, как телефоны и компьютеры, могут периодически выходить из строя или давать помехи. Пользователи могут столкнуться с чрезмерными счетами за электроэнергию из-за того, что счетчики коммунальных услуг неправильно записывают измерения мощности.
Технические специалисты используют множество методов для уменьшения гармоник энергосистемы, начиная от более эффективных конструкций и заканчивая использованием изолирующих трансформаторов и трансформаторов типа «треугольник-треугольник». При улучшенной конструкции гармоники можно снизить, ограничив нелинейные нагрузки определенным процентом от мощности трансформатора. Преобразователи дельта-треугольник сдвигают фазовые соотношения, используя различные методы, которые также выгодны. Изолирующие трансформаторы пытаются решить проблему, повышая и понижая напряжение системы, чтобы оно соответствовало.