Kas on olemas elektriarvestid, mis võivad harmoonilisi kõrvaldada?

Kas olete märganud kummalist nähtust: me võime tuvastada elektrivõrgus paaritu-järgu harmoonilisi, nagu 3., 5. ja 7. harmoonilised, kuid me peaaegu kunagi ei näe paaris-järku harmoonilisi, nagu 2., 4. ja 6. harmoonilised? Miks see nii on? Kas isegi-järjekorra harmoonilisi on võimatu tuvastada?

Et mõista, miks isegi{0}}järku harmoonilised on haruldased, peame kõigepealt mõistma, mis harmoonilised tegelikult on. Meie kasutatav vahelduvvool on ideaaljuhul tavaline siinuslaine fikseeritud sagedusega 50 Hz, mida nimetatakse "põhilaineks", sarnaselt muusika "põhimeloodiale".

Tegelikult ei täida paljud elektriseadmed "kuulekalt käske"-, näiteks LED-tuled, mobiiltelefonide laadijad, sülearvutite toiteallikad ja kliimaseadmed. Need on "mittelineaarsed seadmed" ja ei tööta kooskõlas põhilaine rütmiga. Selle asemel "segavad" nad põhilainet, "painutades" sujuva siinuslaine kummalisteks lainekujudeks.

Need moonutatud lainekujud, kui need jaotatakse "Fourier' dekompositsiooni" matemaatilise meetodi abil, näitavad, et need koosnevad tegelikult põhisagedusest (50 Hz) ja "harmoonikute" seeriast, mille sagedused on põhisageduse täisarvud. Näiteks 3. harmooniline on 150 Hz (50 × 3), 5. harmooniline on 250 Hz (50 × 5) ja isegi-järku harmoonilised on lainekujud, mille sagedused on isegi põhisageduse kordsed, näiteks 100 Hz (2.) ja 200 Hz (4.).

Miks me peaaegu kunagi ei näe isegi{0}}järjekorra harmoonilisi? Võti seisneb tõsiasjas, et enamik turul olevaid mittelineaarseid seadmeid kasutavad põhitehnoloogiat, mida nimetatakse "täielikuks-sillaalalduseks"-. See on meid ümbritsevate elektriseadmete "varjatud toimimine" ja oluline põhjus, miks isegi-järjekorra harmoonilised on haruldased.

Mis on täielik{0}}silla parandamine? Saame seda mõista lihtsa analoogiaga: vahelduvvool elektrivõrgus on nagu laine, mis tõuseb ja langeb, kusjuures positiivne pooltsükkel- läheb üles ja negatiivne pool-tsükkel langeb ning suund muutub pidevalt; samas kui täielik-silla alaldamine on nagu "lainekuju muundur", mis suudab "parandada" voolu suunda, olenemata sellest, kas vool on positiivses või negatiivses pooltsüklis, ja muuta selle samas suunas alalisvooluks (või pulseerivaks alalisvooluks), täpselt nagu laineliste lainete tasandamine ühesuunaliseks veevooluks.

Peaaegu kõik meie kodudes olevad LED-tuled, mobiiltelefonide laadijad, arvutite toiteallikad ning isegi kliimaseadmed ja pesumasinad kasutavad täielikku-sillaalaldustehnoloogiat, nii et nende tekitatavad harmoonilised on kõik kummalise-järjekorraga ja isegi-järjekorra harmoonilisi on loomulikult raske näha.

Muidugi pole isegi{0}}järjekorra harmoonilised täiesti olematud, kuid tänapäevastes elektrivõrkudes on need äärmiselt haruldased. Isegi-järjekorra harmoonilised ilmuvad ainult siis, kui lainekuju elektrivõrgus on "asümmeetriline" ja on kaks levinumat stsenaariumi:

1. Esimene tüüp hõlmab seadmeid, mis kasutavad "poollaine{0}}alaldamise" tehnoloogiat. Erinevalt täielikust-sillaalaldamisest kasutab poollaine-alaldus ainult vahelduvvoolu positiivset (või negatiivset) pool-tsüklit, jättes kõrvale lainekuju teise poole. Selle tulemuseks on asümmeetriline lainekuju, mis põhjustab pärast Fourier' lagunemist ühtlase-järjestuse harmoonilisteni. Poollaine{8}}alaldamine on aga äärmiselt ebaefektiivne, raiskades märkimisväärselt palju energiat. See on silla täieliku{10}}alaldamise tõttu täielikult kasutuselt kõrvaldatud ja seda kasutatakse ainult mõnes väga vanas, peaaegu vananenud seadmetes (nt aastakümnete tagused laadijad), mistõttu on seda elektrivõrgus raske tuvastada.

Teine tüüp on seadmete rike. Näiteks võib kahjustatud alaldiood seadmes takistada normaalset konversiooni positiivse ja negatiivse pooltsüklite vahel, mille tulemuseks on asümmeetriline lainekuju ja ühtlase -järku harmoonilised. See on aga rike; Kui see juhtub, tekib seadmel tavaliselt tõrkeid või käivitatakse kaitsemehhanism ja sellel ei ole pikaajalist-mõju elektrivõrgule, mistõttu on selle tuvastamine raskendatud.

Lihtsamalt öeldes on isegi-järjekorra harmoonilised elektrivõrgus peaaegu nähtamatud, peamiselt tänu "täieliku-silla alalditehnoloogia" laialdasele kasutuselevõtule: see hoiab elektriseadmete genereeritud lainekuju sümmeetrilisena ja sümmeetrilisi lainekujusid ei saa lagundada ühtlaseks-järjekorra harmoonilised, mis tähendab, et{{3} ei tekita isegi harmoonilisi lisaks on elektrisüsteemi trafodel endil teatud võime summutada isegi-järjekorra harmoonilisi.

Rangelt võttes ei saa ükski elektriarvesti harmoonilisi "elimineerida". Elektriarvesti ülesanne on "mõõta", mitte "juhtida". Kuigi elektriarvestid ei kõrvalda harmoonilisi, on elektrisüsteemis tõepoolest seadmeid, mis on spetsiaalselt loodud harmooniliste "kõrvaldamiseks"; neid nimetatakse filtriteks.

Hiljutised uuringud näitavad, et sobivate filtrite paigaldamine elektriarvestite esiossa võib tõhusalt vähendada harmooniliste mõju mõõtmistäpsusele.