مقالات

اعوجاج هارمونیکی کل یا THD

اعوجاج هارمونیک کل (THD: Total Harmonic Distortion) یک پارامتر کیفی و نمایانگر آن است که یک شکل موج یا سیگنال تا چه حد منطبق بر شکل موج سینوسی می‌باشد. مقدار THD بر حسب درصد بیان شده و هر چه میزان THD کمتر باشد شکل موج سینوسی دارای کیفیت بهتری است و اثرات سوء و تلفات انرژی کمتری بر روی شبکه برق خواهد داشت.

هارمونیک‌ها مولفه‌هایی با فرکانس بالاتر از فرکانس مولفه اصلی (50 هرتز) در یک شکل موج (جریان الکتریکی) هستند که در شبکه قدرت، به طور ناخواسته و بر اثر بارهای غیرخطی (Nonlinear Loads) تولید می‌شوند.

تفاوت شکل موج اصلی ( موج سینوسی آبی رنگ ) و شکل موج واقعی دارای هارمونیک ( موج سینوسی قرمز رنگ)

تفاوت شکل موج اصلی ( موج سینوسی آبی رنگ ) و شکل موج واقعی دارای هارمونیک ( موج سینوسی قرمز رنگ)

هر شکل موج متناوب از مجموع یک سری از سینوسی ها با مضارب تناوب شکل موج اصلی ساخته می شود.

هر شکل موج متناوب از مجموع یک سری از سینوسی ها با مضارب تناوب شکل موج اصلی ساخته می شود.

عوامل تولید هارمونیک‌ها

به‌کارگیری المان‌ها و بارهای غیرخطی در سیستم است که باعث ایجاد سیگنال‌های غیرسینوسی جریان و ولتاژ در شبکه قدرت شده که خود موجب پیدایش اعوجاج در موج اصلی جریان می‌گردد. با گسترش بارهای غیرخطی، اعوجاج ولتاژ در سیستم‌های قدرت شکل می‌گیرد که با انتقال از منبع به سمت بارها میزان آن افزایش می‌یابد. به طور کلی عوامل اصلی تولید کننده هارمونیک‌ها عبارتند از:

• مبدل‌های الکترونیکی مانند یکسوسازها و اینورترها.

• ادوات فرومغناطیسی مانند ترانس‌ها و ماشین‌های الکتریکی.

• تجهیزات تخلیه‌ای مانند لامپ‌های فلورسنت و با فشار گاز بالا مانند بخار سدیم.

• شارژهای باتری، مبدل‌های فرکانسی، درایورها، بانک‌های خازنی، کامپیوترها و غیره.

همان طور که مشخص است تمام تجهیزات الکترونیکی که در دسته‌بندی‌های بالا قرار بگیرند، تولید اعوجاج هارمونیکی خواهند داشت که بسته به قطعات و مصرف آنان دارای شدت و تاثیرگذاری متفاوتی هستند. بنابراین هرچه کیفیت طراحی مدار، اعمال فیلترها و قطعات الکترونیک به کار گرفته شده در محصول الکتریکی مطلوب‌تر باشد، درصد THD این تجهیزات پایین‌تر خواهد بود.

اثرات هارمونیک‌ها

بررسی تاثیر زیان بار هارمونیک‌ها را می‌توان در دو دسته کلی هارمونیک‌های جریان و ولتاژ (قابل چشم‌پوشی) تقسیم نمود. هارمونیک‌ها باعث افزایش جریان خازن‌ها، تلفات در ترانسفورمرها، موتورها، هادی‌ها و اختلال در عملکرد سیستم‌های کنترل، حفاظتی و ارتباطی می‌گردند. هارمونیک‌های ایجاد شده توسط بارهای غیرخطی می‌توانند بر روی بارهای مرتبط در محل اتصال تاثیر زیادی بگذارند. همچنین هارمونیک‌ها باعث عملکرد نامناسب رله‌ها، کلیدها، فیوزها و سیستم‌های فرمان از راه دور می‌شوند. در نتیجه‌گیری کلی می‌توان اثرات هارمونیک‌ها را به چهار دسته اصلی تقسیم نمود:

1. اثرات بر عایق‌های تجهیزات

2. اثرات گرمایی بر تجهیزات

3. عملکرد نامناسب تجهیزات شبکه قدرت و اتلاف

4. تاثیر روی مدارهای ارتباطی

محاسبه THD:

محاسبه THD