Adakah anda perasan fenomena pelik: kami boleh mengesan ganjil-tertib harmonik seperti harmonik ke-3, ke-5 dan ke-7 dalam grid kuasa, tetapi kami hampir tidak pernah melihat-tertib harmonik genap seperti harmonik ke-2, ke-4 dan ke-6? kenapa ni? Adakah-tertib harmonik sememangnya mustahil untuk dikesan?
Apakah harmonik grid kuasa?
Untuk memahami sebab walaupun-tertib harmonik jarang berlaku, kita mesti terlebih dahulu memahami apa sebenarnya "harmonik". Arus ulang alik yang kami gunakan adalah idealnya gelombang sinus standard dengan frekuensi tetap 50Hz, yang dipanggil "gelombang asas," sama seperti "melodi utama" dalam muzik.
Pada hakikatnya, banyak peralatan elektrik tidak "mematuhi perintah"-seperti lampu LED, pengecas telefon mudah alih, bekalan kuasa komputer riba dan penghawa dingin. Ia adalah "peranti bukan{2}}linear" dan tidak berfungsi mengikut rentak gelombang asas. Sebaliknya, mereka "mengganggu" gelombang asas, "membengkokkan" gelombang sinus yang licin menjadi bentuk gelombang yang aneh.
Bentuk gelombang yang herot ini, apabila dipecahkan menggunakan kaedah matematik "Penguraian Fourier," mendedahkan bahawa ia sebenarnya terdiri daripada frekuensi asas (50Hz) dan satu siri "harmonik" yang frekuensinya ialah gandaan integer bagi frekuensi asas. Contohnya, harmonik ke-3 ialah 150Hz (50×3), harmonik ke-5 ialah 250Hz (50×5), malah-harmonik tertib ialah bentuk gelombang dengan frekuensi yang merupakan gandaan genap bagi frekuensi asas, seperti 100Hz (ke-2) dan 200Hz (ke-4).
Teknologi penerus jambatan-penuh "menghapuskan" walaupun-tertib harmonik.
Mengapakah kita hampir tidak pernah melihat-tertib harmonik? Perkara utama terletak pada hakikat bahawa kebanyakan peranti bukan linear di pasaran hari ini menggunakan teknologi teras yang dipanggil "-pembetulan jambatan penuh"-ini ialah "operasi tersembunyi" perkakas elektrik di sekeliling kita dan sebab penting mengapa walaupun-menempah harmonik jarang berlaku.
Apakah itu-pembetulan jambatan penuh? Kita boleh memahaminya dengan analogi mudah: arus ulang alik dalam grid kuasa adalah seperti gelombang yang naik dan turun, dengan separuh kitaran-positif naik dan separuh kitaran-negatif turun, dan arah sentiasa berubah; manakala pembetulan penuh-jambatan adalah seperti "penukar bentuk gelombang", yang boleh "membetulkan" arah arus, tidak kira sama ada arus berada dalam separuh kitaran-positif atau negatif, dan mengubahnya menjadi arus terus (atau arus terus berdenyut) dalam arah yang sama, sama seperti meratakan gelombang beralun menjadi aliran air satu arah.
Lampu LED, pengecas telefon mudah alih, bekalan kuasa komputer, malah penghawa dingin dan mesin basuh di rumah kami hampir semuanya menggunakan-teknologi pembetulan jambatan sepenuhnya, jadi harmonik yang dihasilkannya semuanya ganjil-dan juga-harmonik tertib secara semula jadi sukar dilihat.
Malah-harmonik tertib hanya berlaku apabila bentuk gelombang tidak simetri
Sudah tentu, walaupun-harmonik tertib tidak sepenuhnya tidak wujud, tetapi ia sangat jarang berlaku dalam grid kuasa moden. Malah-harmonik tertib hanya muncul apabila bentuk gelombang dalam grid kuasa adalah "tidak simetri," dan terdapat dua senario biasa:
- Jenis pertama melibatkan peralatan menggunakan teknologi "pembetulan separuh-gelombang". Tidak seperti-pembetulan jambatan penuh, separuh-pembetulan gelombang hanya menggunakan separuh positif (atau negatif)-kitaran arus ulang-alik, membuang separuh lagi bentuk gelombang. Ini menghasilkan bentuk gelombang yang tidak simetri, yang membawa kepada-tertib harmonik yang sekata selepas penguraian Fourier. Walau bagaimanapun, pembetulan separuh-gelombang adalah sangat tidak cekap, membazirkan sejumlah besar tenaga. Ia telah dimansuhkan sepenuhnya oleh-pembetulan jambatan sepenuhnya dan hanya digunakan dalam beberapa peralatan yang sangat lama dan hampir usang (seperti pengecas sejak beberapa dekad lalu), menjadikannya sukar untuk dikesan dalam grid kuasa.
Jenis kedua ialah kegagalan peralatan. Contohnya, diod penerus yang rosak dalam perkakas boleh menghalang penukaran biasa antara separuh kitaran-positif dan negatif, menghasilkan bentuk gelombang tidak simetri dan menjana harmonik-sekata. Walau bagaimanapun, ini adalah keadaan kerosakan; sebaik sahaja ia berlaku, perkakas biasanya tidak berfungsi atau mencetuskan mekanisme perlindungan, dan ia tidak mempunyai-impak jangka panjang pada grid kuasa, menjadikannya sukar untuk dikesan.
Harmonik boleh menyebabkan gangguan dan kerosakan yang serius kepada sistem kuasa, dan dalam kes yang teruk, malah boleh menyebabkan lumpuh sistem kuasa.
Mengapakah susunan harmonik -"jarang"?
Secara ringkasnya, sekata-harmonik tertib hampir tidak kelihatan dalam grid kuasa, terutamanya disebabkan oleh penggunaan meluas "-teknologi pembetulan jambatan" yang meluas: ia mengekalkan bentuk gelombang yang dijana oleh peralatan elektrik simetri dan bentuk gelombang simetri tidak boleh diuraikan menjadi-tertib harmonik yang sekata{3} tidak menjana tertib harmonik{3}; selain itu, pengubah dalam sistem kuasa itu sendiri mempunyai keupayaan tertentu untuk menyekat harmonik-sekata.
Adakah terdapat meter elektrik yang boleh menghapuskan harmonik?
Tegasnya, tiada meter elektrik boleh "menghapuskan" harmonik. Fungsi meter elektrik adalah untuk "meter," bukan "mengurus." Walaupun meter elektrik tidak menghapuskan harmonik, sememangnya terdapat peranti dalam sistem kuasa yang direka khusus untuk "menghapuskan" harmonik; ini dipanggil penapis.
Penyelidikan terkini menunjukkan bahawa memasang penapis yang sesuai di hujung hadapan meter elektrik boleh mengurangkan kesan harmonik pada ketepatan pemeteran dengan berkesan.