Идеального синусоидального напряжения в сетях электропитания не бывает: оно всегда более или менее искажено. На его форму оказывают влияние различные факторы: реактивность цепи, неравномерность нагрузки по фазам, подключенный силовой тиристорный электропривод, параллельный и последовательный резонансы и так далее. Количество высших гармоник определяется степенью отклонения формы сигнала от классической синусоиды. От их наличия зависит функционирование электрооборудования и подводящих линий.
Влияние высших гармоник напряжения и тока на работу электрооборудования
Характер влияния высших гармоник
Основными факторами воздействия являются:
- снижение КПД оборудования;
- ложные срабатывания аппаратуры (особенно цифровой техники);
- меньшая эффективность генерации, транзита и использования энергии;
- ускоренное старение изоляции.
Влияние на статоры, роторы и иные вращающиеся детали, генераторы, электрооборудование кранов, станков и других машин проявляется в дополнительных потерях в обмотках из-за вихревых токов. Кроме того, применяемые в электротехнике стальные ферромагнитные сплавы рассчитываются на частоту 50-60 Гц – именно там они работают с наибольшей эффективностью, а более высокие кратные гармоники приводят к излишнему тепловому рассеянию энергии. По этой же причине в трансформаторах возрастают потери на гистерезис. В цепях связи наличие нежелательных импульсов по питанию вызывает шум, свист и порчу передаваемой информации.
В кабельных силовых линиях высшие гармоники, проявляющиеся в выбросах и пиках напряжения, отрицательно воздействуют на изоляцию пропорционально максимуму амплитуды. Это может приводить к пробоям, повреждениям и дополнительным затратам на ремонт. А в линиях электропередачи сверхвысокого напряжения возрастает вероятность возникновения коронного разряда.
Хотя наличие гармоник в целом сказывается отрицательно на работе оборудования, несущественные деформации в питании на него влияют не фатально. Например, большинство типов реле могут функционировать при коэффициенте искажения подводимого напряжения до 20%. А вот вычислители и цифровые системы рекомендуется подключать через сглаживающие фильтры и источники бесперебойного питания. Для компьютеров IBM, к примеру, установленный производителем допустимый уровень гармоник не должен превышать 5%.
