Overharmonisk

Spurt 17:09 - 1.9.2010 av Lars|Siste svar 8:48 - 8.4.2013 av Forumleder

Lars

Hvordan oppstår overharmoniske spenninger/strømmer?

Har lest litt her på forumet, men finner bare hva som kan skje ( null lederen blir overbelastet ) men ikke hvordan di oppstår.
Helpful answer marked by forum leaderLøst

Svar (6)

Forumleder

Postet 5:37 - 2.9.2010
Kraftgeneratorer produserer normalt helt ren bølgeformet sinus. Strømmer i kraftsystemer var før kraftelektronikkens tidsalder svært rene og sinusformede (ohmsk belastning).

Dagens kraftelektronikk, som likerettere, motorstartere, frekvensomformere og Power supply/UPS, datautstyr og belysningsutstyr, benyttes nå i de fleste lastkilder, og medfører at det genereres harmoniske strømmer - THD Total Harmonic distortion. Dette er forårsaket av ovennevnte komponenter som ikke trekker ren sinusstrøm fra nettet.

Eksempler på kilder, det vil si utstyr som trekker en usymmetrisk sinusstrøm, og som lager harmoniske strømmer er:

Kraftelektronikk: Utstyr for styring av strøm og spenning. Kraftelektronikkens impedans varierer i sprang mange ganger pr nettperiode (for eksempel tyristor).

Lysrøranlegg: I alle utladningslamper benyttes reaktanser (drossler) for strømbegrensning, samt diverse tennings- og reguleringsutstyr.

Krafttransformatorer: Overharmoniske kan oppstå på grunn av kjernematerialets ulineære egenskaper, det vil si at jernet går i metning.

Lysbueprosesser (sveising): På grunn av lysbuens ulineære strøm- og spenningskarakteristikk, vil denne type belastning forvrenge kurveformen og generere overharmoniske.

Elektriske maskiner: På grunn av at viklingene ikke er jevnt fordelt, men plassert i spor, vil det i elektriske maskiner bli produsert overharmoniske strøm- og spenningskomponenter.

Lars

Postet 7:59 - 24.3.2012
Vil det si at det skapes resonans-frekvenser som legger seg på 50Hz-sinusen? Skapes det da resonans av resonans-frekvensen igjen som videre fører til høyere n'te orden i oddetallsform, og at man derfor har 5-, 7-, 11-, osv (for trefas). Er det derfor 5-harmoniske er størst, eller er det fordi at de øvrige har kjappere frekvens, og dermed oppfattes ""glattere"" på 50Hz'en?

Har skjønt det slik at partalls-harmoniske opphever hverandre uansett antall faser, og at i trefas-anlegg oppheves alle harmoniske som er dividerbar på 3. Stemmer dette?

Så med andre ord, så lurer jeg rett og slett på hvorfor/hvordan skapes den harmoniske støyen f.eks. ved bruk av likeretter for frekvensomformer.

Lektriker

Postet 16:05 - 4.4.2013
Lurer på det samme, da vi har veldig mange frekvensomformere på anlegget jeg jobber på alene som elektriker, ogkunnskapsnivået angående frekvensomformere og EMC generelt er tilnærmet null

Forumleder

Postet 8:27 - 8.4.2013
Hei,

Ethvert signal; analoge som digitale, beskrives som en sum av sinuskurver.


Her ser vi en kurve (mørkebrun tykk strek) som ikke er en ren sinus, men en blanding av flere sinuser med ulike frekvenser og amplituder.

Konkret i eksemplet har vi en spenning som består av 2 spenningskomponemnter. Hovedkomponenten er selvfølgelig grunnfrekvensen; her 50 Hertz nettfrekvens. Dette er den prikkede orange streken.

Vi har også en støy-komponent. I dette eksemplet har vi en støy-frekvens som er 5 ganger høyere enn grunnfrekvensen; altså 250 Hertz. Amplituden på støyen er i dette eksemplet ca 15 %.

Summen av grunnkomponenten og støykomponenten blir den hel-trukne brune streken.

Firkant-signaler er et signal som består av én grunnfrekvens, pluss et uendelige antall støyfrekvenser med ulike amplituder.

Over-harmonske støyspenninger representerer følgende utfordringer:
* Overbelastning av kondensatorer
* Overbelastning og redusert ytelse på motor, transformatorer, generatorer
* Overbelastning av N-leder
* Økte tap
* Feilfunksjon på fintfølende utstyr
* Økte elektromagnetiske felt



Her er eksempler på ulike utstyr med ikke-sinus (det vil si 'Rent' strømtrekk).


Dagens kraftelektronikk trekker ikke ren sinusstrøm fra nettet.

Dette medfører at det genereres harmoniske strømmer. Dette kalles Harmoniske tilbakevirninger på nettet, THD (Total Harmonic Distortion).


Dersom strømstrekket er symmetrisk, det vil si har samme mønster i den positive perioden som den negative perioden, kan det vises at de dominerende støykomponentene er et oddetall av grunnkomponenten, det vil si 3, 5, 7 og så videre.

Dersom strømstrekket er usymmetrisk, det vil si har ulikt mønster i den positive perioden som den negative perioden, kan det vises at de dominerende støykomponentene er et partall av grunnkomponenten, det vil si 2, 4, 6 og så videre.

Ser vi på en typisk sparepære, har den en blå stolpe. Dette representerer grunnfrekvensen. Utover dette fins det utrolig mange støyfrekvenser med ulike amplituder; støyfrekvenser med par- og oddetalls multiplum av grunnfrekvensen.



Spenningen ut fra frekvensomformeren ut videre ut til den elektriske motoren er en pulset ""ON - OFF""-spenning.

En enkeltpuls har har en bredde på typisk 0,1 millisekund, det vil si om lag 10 kiloHertz.

Ved å sette sammen ""On""-pulser etterhverandre og ved å sette sammen ""Off""-pulser etterhverandre, får vi dannet et nytt ""On-Off""-pulsmøtet som vist på figuren, vist som den blå kurven.

Den blå spenningskurven skaper en rød magnetiske fluksskurve som motoren kjører etter, det vil si en manipulert frekvens.

Ergo, ved å sette sammen ulike ""ON"" og ""OFF"" pulser i 10 kHz området, kan vi enkelt konstruere en nytt ""ON-OFF"" pulsmønseter som etterligner frekvenser (typisk 0 til 200 hertz) 'sinuser"".

Problemet er at denne ""ON"" og ""OFF""-pulsene hver ser representer en grunnfrekvens og uendelige mange støyfrekvenser.


Til venstre ser du et eksepel på motor-sinus med utrolig mye støy på. Til høyre på figuren ser du tilsvarende at støykomponentene er ""drept"" i et støyfilter.

Forumleder

Postet 8:44 - 8.4.2013
Hei

Forumleder

Postet 8:48 - 8.4.2013
Hei,










Håper dette økte forståelsen av støyproblemer og viktigheten av potensialutjevning av støyspennninger mellom frekvensomformer og motor.

Legg til svaret ditt

Trainor logo

Registrer deg og bidra til Norges største fagforum for sikkerhet.
Allerede medlem? Logg inn

Registrer deg nå
Trainor logo
Opplæring for fagfolk. Av fagfolk.

Registrer deg og bidra til Norges største fagforum for sikkerhet.

Registrer deg

Allerede medlem? Logg inn

Relevante kurs

Trenger du sertifisering, opplæring eller kurs i elsikkerhet? Enten du velger e-læring, et webinar eller et instruktørledet kurs fra Trainor, er kurset laget av våre fremste eksperter. Alt til det beste for din læring og sikkerhet.