Искажения напряжения. Гармоники и интергармоники

Опубликовано 23.03.2011 Ведущий Антон Панкратов

Так называемые нелинейные нагрузки в системах обработки данных и в силовой электронике ухудшают качество напряжения питания. Они вредны для электротехнического оборудования. И сказываются на его максимальной мощности. Высококачественная электроэнергия - это, прежде всего, трёхфазное сбалансированное синусоидальное напряжение определённой величины с частотой 50 Гц.
Во многих случаях ток нагрузки далёк от синусоидального. Искажение тока вызывает искажение напряжения. Величина искажения напряжения также зависит от импеданса источника. Гармонические искажения вызваны нелинейными нагрузками, подключенными к электросети. Нелинейной нагрузкой является различная силовая электроника (вариаторы, инверторы, статические преобразователи), подключенная к электросети. В целом любое электроустройство, содержащее выпрямитель и переключающую электронику, искажает потребляемый ток и создаёт напряжение помех в электросети. Такое устройство – источник многочисленных гармонических помех в сети.
Гармониками называют суперпозицию основной волны частотой 50 Гц и других волн с частотами, кратными основной частоте. Для определения гармоник тока или напряжения используется преобразование Фурье, с помощью которого разлагают исходный периодический сигнал на сумму гармонических сигналов с частотами, кратными основной частоте. Если в сигнале имеется компонента, не кратная основной частоте, например 175 Гц, мы говорим об интергармониках или же продуктах интермодуляции. Уровень интергармоник повышается по мере всё большего применения преобразователей, быстродействующих вариаторов и подобного управляемого оборудования.
Уровень гармоник можно охарактеризовать коэффициентом гармонических искажений THD. Обычно рассматриваются гармоники, лежащие в диапазоне 100-2000Гц, то есть гармоники от второго до пятидесятого порядка. Современные средства измерений должны быть способны анализировать гармоники вместе и по отдельности для того, чтобы было возможно провести точную диагностику оборудования. Например, для таких целей идеально подходит анализатор качества электроэнергии для трёхфазной сети Fluke 434, прибор, осуществляющий не только стандартный, но и расширенный анализ гармоник.