Fenòmens harmònics en sistemes elèctrics: causes, efectes i riscos

Harmònicsón un fenomen crític però sovint ignorat en sistemes elèctrics. Representen distorsions de la forma d'ona sinusoïdal ideal de la tensió o el corrent, que es produeixen a freqüències que són múltiples múltiples de la freqüència fonamental (per exemple, 50 Hz o 60 Hz). Si bé els harmònics són inherents als sistemes de potència moderns, la seva presència incontrolada pot comportar greus conseqüències operatives i financeres. Aquest article explorarà les seves causes, efectes i riscos.

Què causa els harmònics?

HarmònicPrincipalment prové de càrregues no lineals: els desenvolupaments on el corrent no s’alinea amb la forma d’ona de la tensió sinusoïdal. Entre els exemples comuns s’inclouen:

Unitats de freqüència variable (VFDS) en motors industrials, fonts d’alimentació en mode commutador (per exemple, ordinadors, servidors, il·luminació LED), inversors d’energia renovable (sistemes solars/eòlics), subministraments elèctrics ininterromputs (SAI) i estacions de càrrega de vehicles elèctrics. Aquestes càrregues pertorben el flux suau de corrent, produint formes d'ona distorsionades. Per exemple, un VFD pot dibuixar corrent en polsos curts en lloc d’una ona sinusoïdal contínua, donant lloc a harmònics com el 3r (150 Hz), el 5è (250 Hz) o el 7è (350 Hz).

Quins són els efectes dels harmònics?  

Els harmònics degraden la qualitat de la potència i imposen costos ocults importants a la infraestructura elèctrica:  

Els harmònics provoquen pèrdues d’energia i augment de costos. Per exemple, els corrents harmònics de cinquè d’ordre poden produir fins a un 15% de residus d’energia addicionals en sistemes de distribució (Departament d’Investigació energètica dels EUA). Aquesta ineficiència pot comportar factures elèctriques més elevades.  

Pot causar danys dels equips i reduir la vida, ja que els corrents harmònics generen corrents de remolí i pèrdues d’histèresi, provocant un sobreescalfament. Els transformadors que operen en entorns harmònics poden fallar un 30-50% més ràpid que la seva vida útil. A més, els harmònics poden causar ressonància, provocant una sobrecàrrega del condensador i possibles explosions o incendis. A més, en sistemes trifàsics, els harmònics de tercer ordre (3r, 9è, etc.) s’acumulen a la línia neutra, provocant-la sobreescalfament.  

Els harmònics també poden causar interrupcions operatives, especialment en equips sensibles, com ara dispositius mèdics, instruments de laboratori o servidors de centres de dades que es basen en la potència neta. La distorsió de tensió causada per harmònics pot provocar una fallada de l'equip, una corrupció de dades o un temps d'inactivitat no previst.

Els riscos de compliment i seguretat associats a harmònics també són fonamentals. La superació dels límits harmònics especificats en estàndards com IEEE 519-2022 pot donar lloc a multes reguladores. A més, el sobreescalfament dels equips pot crear riscos d’incendi i riscos de seguretat.

Com a fabricant i proveïdor professional, proporcionem productes d’alta qualitat. Si esteu interessats en els nostres productes o teniu dubtes, no dubteuPoseu -vos en contacte amb nosaltres.