מקורות להפרעות ברשתות חשמל

מפוחיות

הרמוניות גבוהות יותר (כפולות) הן מתחים או זרמים סינוסואידים שתדרם שונה מהתדר הבסיסי במספר שלם של פעמים.

עיוותים הרמוניים של מתחים וזרמים מתרחשים עקב נוכחותם של אלמנטים או ציוד ברשתות עם מאפיין מתח זרם לא ליניארי. המקורות העיקריים להפרעות הרמוניות הם ממירים ומיישרים, תנורי אינדוקציה וקשת, מנורות פלורסנט. טלוויזיות הן המקורות השכיחים ביותר להפרעות הרמוניות בציוד ביתי. רמה מסוימת של הפרעות הרמוניות יכולה להיווצר גם על ידי הציוד של מערכת החשמל: מכונות מסתובבות, שנאים. אולם ככלל, המקורות הללו אינם העיקריים שבהם.

המקורות העיקריים להרמוניות מרובות הם: ממירי תדר סטטיים, ממירי ציקלו, מנועים אסינכרוניים, מכונות ריתוך, תנורי קשת, מערכות בקרת זרם תדר מרוכז.

ממירי תדר סטטי מורכבים ממיישר AC-ל-DC וממיר DC-AC בתדר הנדרש.מתח ה-DC מאופנן על ידי תדר המוצא של הממיר, וכתוצאה מכך מופיעות מספר הרמוניות בזרם הכניסה.

ממירי תדר סטטיים משמשים בעיקר למנועי מהירות משתנה, שהיישום שלהם מתפתח במהירות. מנועים בעלי קיבולת של עד כמה עשרות קילוואט מחוברים ישירות לרשתות מתח נמוך, חזקים יותר לרשתות מתח בינוני באמצעות שנאים משלהם. ישנן מספר תוכניות יישום ממירי תדר סטטי עם מאפיינים שונים. התדרים של ההרמוניות המרובות תלויים בתדר המוצא ובתדר הפולסים של הממיר. ממירים דומים משמשים גם לתנורים הפועלים בתדרים בינוניים.

ממירי ציקלו הם ממירים תלת פאזיים בעלי הספק גבוה (מספר מגה וואט) הממירים זרם תלת פאזי מהתדר המקורי לזרם תלת פאזי או חד פאזי בתדר מופחת (בדרך כלל פחות מ-15 הרץ), המשמשים להנעת מהירות נמוכה , מנועים בעלי הספק גבוה. הם מורכבים משני מיישרים הניתנים לשליטה מוליכים זרם לסירוגין בכיוון זה או אחר. Cycloconverters משמשים במקרים נדירים מאוד. זרמים אינטרהרמוניים מגיעים ל-8-10% מזרם התדר הבסיסי. בשל ההספק הגבוה של ממירי ציקלו, הם מחוברים לרשתות בעלות הספק קצר חשמלי גבוה, כך שהמתחים הבין-הרמוניים נמוכים. מדידות שבוצעו בשני מתקנים כאלה בשוויץ הראו שהערכים שלהם ברשתות של 50 ו-220 קילו-וולט לא עלו על 0.1% מהמתח הנומינלי.

מנועי אינדוקציה יכולים במקרים מסוימים ליצור אינטרהרמוניות עקב הפער בין הסטטור לרוטור, במיוחד בשילוב עם רוויה פלדה. במהירות הרוטור הרגילה, התדרים הבין-הרמוניים הם בטווח של 500-2000 הרץ, אך כאשר המנוע מופעל, הם "עוברים" בכל טווח התדרים לערך המצב היציב. הפרעות מנועים יכולות להיות משמעותיות כאשר מותקנות בקצה קו מתח נמוך ארוך (יותר מקילומטר אחד). אינטרהרמוניות של עד 1% נמדדו במקרים אלו.

מכונות ריתוך ותנורי קשת חשמליים מייצרים ספקטרום רחב ורציף של הרמוניות. תדרים של הרמוניות ואינטרהרמוניות שנוצרו על ידי ציוד הממיר.

סטיית מתח

חריגות מתח נגרמות על ידי שינויים בעומס הצרכן במהלך היום והפעולה המתאימה של התקני ויסות מתח (שנאים עם מתגי עומס).

תנודות מתח

תנודות מתח הן סדרה של שינויים אקראיים או אקראיים. מחזורית.

תנודות מתח נגרמות על ידי פעולת מקלטים חשמליים בעלי אופי משתנה חד של צריכת אנרגיה ומתרחשות במהלך פעולת הציוד הבא: מכונות ריתוך וריתוך קשת, מפעלי גלגול, מנועים חזקים עם עומס משתנה, תנורי קשת חשמליים לייצור של פְּלָדָה. שינויים פתאומיים במתח יכולים להתרחש גם בעת מיתוג עומסים וציוד חשמלי (לדוגמה: בנקים של קבלים).

נפילות מתח לטווח קצר

נפילות מתח קצרות טווח הן נפילות מתח בלתי צפויות עם התאוששותו לאחר מרווח זמן של מספר תקופות תדר בסיסיות למספר דרגות חשמליות.

נפילות מתח קצרות טווח נגרמות על ידי תהליכי מיתוג במערכות חשמל הקשורות לקצרים, כמו גם על ידי התנעת מנועים רבי עוצמה. לא ניתן להסיר מספר מסוים של כשלים כאלה שנגרמו כתוצאה מהפעלת אוטומציה של מערכות חשמל למניעת קצרים, ועל המשתמשים לקחת עובדה זו בחשבון.

פעימות מתח

מקורות לפולסי מתח הם פעולות מיתוג ברשתות, מערכות חשמל וסופות רעמים.

חוסר איזון של מערכת מתח תלת פאזית

אסימטריה של מערכת מתח תלת פאזית מתרחשת אם מתחי הפאזה או הפאזה אינם שווים באמפליטודה או שזווית התזוזה ביניהם אינה שווה ל-120 אל. בָּרָד.

הא-סימטריה של מערכת המתח התלת-פאזית יכולה להיגרם משלוש סיבות: א-סימטריה של הפרמטרים של הקווים העיליים עקב היעדר טרנספוזיציה של חוטים או שימוש במחזורי טרנספוזיציה מורחבים. גורם זה מתבטא בעיקר בקווי מתח גבוה; אי שוויון של עומסי פאזה עקב התפלגותם הלא אחידה בין שלבים (אסימטריה מערכתית) או אי סימולטניות פעולתם (אסימטריה הסתברותית); - מצבים לא-פאזיים של קווי חשמל (לאחר הפסקה של אחד השלבים עקב נזק).

מידת חוסר האיזון במתח הנגרמת על ידי אסימטריה של פרמטרי קו החשמל היא בדרך כלל קטנה (עד 1%).האסימטריה המשמעותית ביותר מתרחשת כאשר קווי חשמל פועלים במצבי פאזה לא שלמים, אך מצבים כאלה הם נדירים מאוד. לכן, הסיבה העיקרית השכיחה ביותר לחוסר איזון היא עומס ברשת.

ברשתות תעשייתיות, מקורות אסימטריה יכולים להיות: עומסים חד פאזיים רבי עוצמה, תנורי היתוך וחימום אינדוקציה, יחידות ריתוך, תנורי היתוך אלקטרוסג; מקלטים חשמליים תלת פאזיים הפועלים במצב א-סימטרי במשך זמן רב, תנורי פלדה קשת חשמלית.

סטיית תדר

סטיות תדר מתרחשות עקב אי התאמה בין הספק של גנרטורים המייצרים חשמל לבין העומס הנצרך. כאשר הספק הגנרטור עולה על הספק העומס, מהירות הגנרטור עולה והתדר גדל באופן פרופורציונלי. גם הכוח הנצרך מהעומס גדל; בערך תדר מסוים, מתרחש איזון בין הספק שנוצר לצריכה. דפוס דומה של הפחתת תדר נצפה אם הספק העומס עולה על הספק הגנרטורים.