Tubo fluorescente LED armónico<>
¿Qué son los armónicos de potencia?
Las frecuencias más altas que la frecuencia fundamental se denominan armónicos, que generalmente son múltiplos enteros de la frecuencia fundamental (o múltiplos irracionales). Los armónicos de múltiplos enteros pueden describirse mediante series de Fourier.
Los armónicos pueden causar distorsión de la forma de onda. Esta distorsión se puede ver con un osciloscopio, como un instrumento de análisis en el dominio del tiempo, pero es mejor utilizar un instrumento de análisis en el dominio de la frecuencia, como un analizador de espectro. Por supuesto, también se pueden utilizar algunos osciloscopios de gama alta con función de análisis de espectro.
Armónicos en el sistema de alimentación
La aparición de corrientes armónicas en los sistemas de suministro de energía existe desde hace muchos años. En el pasado, los ferrocarriles eléctricos y los dispositivos de transmisión de regulación de velocidad de CC industriales utilizaban corrientes armónicas, y las producían rectificadores de mercurio que convierten la energía de CA en CC. En los últimos años, los tipos y cantidades de equipos que generan armónicos han aumentado drásticamente y seguirán creciendo. Por lo tanto, debemos considerar cuidadosamente los armónicos y sus efectos adversos, y cómo minimizar los efectos adversos.
1 generación de armónicos
En un sistema de suministro de energía limpio ideal, tanto la corriente como el voltaje son ondas sinusoidales. En un circuito simple que contiene solo componentes lineales (resistencia, inductancia y capacitancia), la corriente que fluye es proporcional al voltaje aplicado y la corriente que fluye es una onda sinusoidal.
En el sistema de suministro de energía real, debido a la existencia de cargas no lineales, cuando la corriente fluye a través de la carga que no es lineal con la tensión aplicada, se forma una corriente no sinusoidal. Cualquier forma de onda periódica se puede descomponer en una onda sinusoidal con una frecuencia fundamental más una onda sinusoidal con muchas frecuencias armónicas. La frecuencia armónica es un múltiplo integral de la frecuencia fundamental. Por ejemplo, la frecuencia fundamental es 50 Hz, el segundo armónico es 100 Hz y el tercer armónico es 150 Hz. Por lo tanto, la forma de onda de la corriente distorsionada puede consistir en un segundo armónico, un tercer armónico ... tal vez hasta el trigésimo armónico.
2 Tipos de equipos que generan armónicos
Todas las cargas no lineales pueden generar corrientes armónicas. Los tipos de equipos que generan armónicos son: fuente de alimentación conmutada (SMPS), balasto de tubo fluorescente electrónico, equipo de control de velocidad, fuente de alimentación ininterrumpida (UPS), equipo con núcleo de hierro magnético y ciertos electrodomésticos como televisores.
(1) Fuente de alimentación conmutada (SMPS):
La mayoría de los dispositivos electrónicos modernos utilizan fuentes de alimentación conmutadas (SMPS). Son diferentes de los equipos antiguos. Han reemplazado el tradicional reductor y rectificador con la fuente de alimentación directamente a través del dispositivo rectificador controlable para cargar el condensador de almacenamiento y luego usar un voltaje y corriente de salida adecuados. El método genera la corriente CC requerida. La ventaja de esto para los fabricantes de equipos es que el tamaño, el precio y el peso del dispositivo pueden reducirse considerablemente. Su desventaja es que no importa qué modelo sea, no puede extraer corriente continua de la fuente de alimentación, sino que solo puede extraer pulsos. Actual. Esta corriente de pulso contiene una gran cantidad de componentes de terceros armónicos y superiores.
(2) Lastre electrónico de tubo fluorescente:
Los balastos electrónicos de tubos fluorescentes se han adoptado ampliamente en los últimos años. Su ventaja es que puede mejorar significativamente la eficiencia del tubo cuando trabaja a altas frecuencias, pero su desventaja es que su inversor genera armónicos y ruido eléctrico en la corriente de alimentación. El uso de modelos con corrección del factor de potencia puede reducir los armónicos, pero el costo es caro.
(3) Dispositivo de transmisión de regulación de velocidad CC:
El controlador de velocidad de un motor de CC generalmente utiliza un circuito rectificador de puente trifásico, que también se denomina circuito rectificador de puente de seis pulsos, porque hay seis pulsos por ciclo en el lado de salida de CC (uno en la media onda de cada fase ). La inductancia de un motor de CC es limitada, por lo que hay una onda pulsante de 300 Hz en la corriente de CC (es decir, 6 veces la frecuencia de la fuente de alimentación), que cambia la forma de onda de la corriente de la fuente de alimentación.
(4) Sistema de alimentación ininterrumpida (UPS):
Hay muchos tipos diferentes de UPS según el método de conversión de energía y el método de conversión utilizado por la fuente de alimentación externa a la fuente de alimentación interna. Los principales tipos son: UPS en línea, UPS fuera de línea y UPS de interacción de línea. Las cargas alimentadas por SAI son siempre equipos de información electrónica, que no son lineales y contienen una gran cantidad de armónicos de bajo orden.
(5) Dispositivo de núcleo magnético:
La relación entre la corriente de magnetización y la densidad de flujo magnético en un reactor con núcleo de hierro es siempre no lineal. Si la forma de onda actual es una onda sinusoidal (es decir, la resistencia en el circuito es grande), habrá armónicos más altos en el campo magnético, que se considera un proceso de magnetización forzada. Si el voltaje aplicado a la bobina es una forma de onda sinusoidal (es decir, la resistencia en serie es pequeña), la densidad de flujo magnético también será una forma de onda sinusoidal y la forma de onda actual contiene armónicos más altos, lo que se considera un proceso de magnetización libre.
3 Problemas y soluciones provocados por armónicos
Las corrientes armónicas pueden causar problemas tanto en el sistema de alimentación como en el dispositivo. Sin embargo, los efectos y las soluciones son muy diferentes y deben tratarse por separado; los métodos adecuados para eliminar los efectos nocivos de los armónicos en el dispositivo no pueden reducir la distorsión causada por los armónicos en el sistema de potencia y viceversa.
(1) Problemas de armónicos en el dispositivo y soluciones:
Hay varios problemas comunes y frecuentes causados por armónicos: distorsión de voltaje, ruido de cruce por cero, sobrecalentamiento de la línea neutra, sobrecalentamiento del transformador, mal funcionamiento de los disyuntores, etc.
①Distorsión de voltaje: debido a que el sistema de energía tiene impedancia interna, la corriente de carga armónica causará la distorsión de voltaje armónico de la forma de onda de voltaje (esta es la fuente de la onda" flat top"). Esta impedancia tiene dos componentes: la impedancia de la línea de cable interno del dispositivo eléctrico después de la interfaz de alimentación (PCC) y la impedancia del sistema de alimentación antes del PCC. El transformador de alimentación del usuario es un ejemplo de PCC.
La corriente de carga distorsionada causada por la carga no lineal produce una caída de voltaje distorsionada en la impedancia del cable. La forma de onda de voltaje distorsionada sintetizada se agrega a todas las demás cargas conectadas al mismo circuito, lo que hace que fluyan corrientes armónicas, incluso si estas cargas son cargas lineales.
La solución es separar la línea de alimentación de la carga que genera armónicos de la línea de alimentación de la carga que es sensible a los armónicos. La carga lineal y la carga no lineal son alimentadas por diferentes circuitos desde el mismo punto de interfaz de potencia, de modo que se genera la carga no lineal. El voltaje distorsionado no se conducirá a la carga lineal.
②Ruido de cruce por cero: muchos controladores electrónicos necesitan detectar el punto de cruce por cero del voltaje para determinar cuándo está conectada la carga. Esto se hace para encender la carga inductiva cuando la tensión cruza cero sin generar una sobretensión transitoria, reduciendo así la interferencia electromagnética (EMI) y los choques de tensión en los dispositivos de conmutación de semiconductores. Cuando hay armónicos de orden alto o sobretensiones transitorias en la fuente de alimentación, la tasa de cambio de la tensión en el cruce por cero es muy alta y difícil de determinar, lo que conduce a fallos de funcionamiento. De hecho, puede haber varios cruces por cero en cada media onda.
③ Sobrecalentamiento de la línea neutra: En un sistema de suministro de energía trifásico de cuatro cables donde el punto neutro está directamente conectado a tierra, cuando la carga genera corrientes armónicas 3N, la línea neutra fluirá a través de la suma de las corrientes armónicas 3N de cada fase. Por ejemplo, cuando la carga trifásica está desequilibrada, la corriente que fluye a través del cable neutro será mayor. Experimentos de investigación recientes han encontrado que la corriente neutra puede ser mayor que la corriente de fase de cualquier fase. Hace que el cable neutro se caliente demasiado, aumente la pérdida de línea e incluso queme el cable.
La solución actual es aumentar el área de la sección transversal del cable neutro en el sistema de suministro de energía trifásico de cuatro cables. El requisito mínimo es utilizar un cable con la misma sección transversal que el cable de fase. La Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) ha propuesto que la sección transversal del conductor neutro debe ser del 200% de la sección transversal del conductor de fase.
④El aumento de temperatura del transformador es demasiado alto: cuando el transformador con cableado Yyn produce una corriente armónica 3N de la carga del lado secundario, además de la suma de la corriente desequilibrada de la carga trifásica en la línea neutra, la corriente armónica 3N también fluirá Suma algebraica , y la corriente armónica fluye hacia la red a través del lado primario del transformador. La forma más fácil de resolver los problemas anteriores es utilizar un transformador conectado Dyn para hacer que la corriente armónica generada por la carga circule en el devanado delta del transformador sin fluir hacia la red eléctrica.
Independientemente de si la corriente armónica fluye hacia la red eléctrica o no, todas las corrientes armónicas aumentarán la pérdida de potencia del transformador y aumentarán el aumento de temperatura del transformador.
⑤Provoca el mal funcionamiento del disyuntor diferencial: El disyuntor diferencial (RCCB) opera según la suma de las corrientes que pasan por el transformador de secuencia cero. Si la suma de las corrientes es mayor que el límite nominal, se disparará y cortará la alimentación. Hay dos razones para el mal funcionamiento del RCCB cuando ocurren los armónicos: Primero, debido a que el RCCB es un dispositivo electromecánico, a veces no puede detectar con precisión la suma de los componentes de alta frecuencia, por lo que se disparará por error. En segundo lugar, debido a la corriente armónica, la corriente que fluye a través del circuito será mayor que el valor calculado o simplemente medido. La mayoría de los instrumentos de medición portátiles no pueden medir el valor cuadrático medio verdadero de la corriente, sino solo el valor promedio, y luego asumir que la forma de onda es sinusoidal pura y luego multiplicar un factor de corrección para obtener la lectura. Cuando hay armónicos, el resultado de esta lectura puede ser mucho más bajo que el valor real, y esto significa que la unidad de disparo está configurada en un valor muy bajo.
Ahora puede comprar un disyuntor que puede detectar el valor cuadrático medio de la corriente, junto con la tecnología de medición del valor cuadrático medio real, y corregir el valor de ajuste de la unidad de disparo para garantizar la confiabilidad de la fuente de alimentación.
Los armónicos de los tubos fluorescentes LED de Benwei son actualmente<>
