Emise Harmonických Složek: Co to je a Proč na tom Záleží

V dnešním světě, kde je elektrická energie nepostradatelnou součástí každodenního života, je kvalita této energie klíčová pro spolehlivý a efektivní provoz elektrických sítí a zařízení. Jedním z důležitých aspektů kvality energie jsou harmonické složky proudu.

Co jsou Harmonické Složky Proudu?

Harmonické složky proudu jsou proudy s frekvencemi, které jsou celočíselnými násobky základní frekvence (obvykle 50 Hz nebo 60 Hz). Tyto proudy vznikají v důsledku nelineárních zátěží, jako jsou například spínané zdroje, usměrňovače, frekvenční měniče a další elektronické přístroje.

Proč jsou Harmonické Složky Proudu Problém?

Harmonické složky proudu mohou způsobovat řadu problémů v elektrických sítích a zařízeních. Mezi nejčastější patří:

• Zvýšené ztráty v transformátorech a vodičích
• Přetěžování a selhávání kondenzátorů kompenzačních zařízení
• Rušení komunikačních a řídicích systémů
• Chybné fungování elektronických zařízení
• Zkreslení napětí
• Snížení účinnosti elektrických strojů

Normy pro Limity Emisí Harmonických Složek Proudu

Aby se předešlo negativním dopadům harmonických složek proudu, stanovují normy limity pro jejich emise. Tyto normy se liší v závislosti na zemi, typu zařízení a úrovni napětí. Mezi nejvýznamnější normy patří:

• IEC 61000-3-2: Limity pro emise harmonických proudů pro zařízení s příkonem do 16 A na fázi
• IEC 61000-3-12: Limity pro emise harmonických proudů pro zařízení s příkonem nad 16 A na fázi a do 75 A na fázi
• IEEE 519: Doporučené postupy a požadavky pro řízení harmonických v elektrických napájecích systémech

Dodržování norem pro limity emisí harmonických složek proudu má zásadní význam pro zajištění kvality energie, spolehlivosti a bezpečnosti elektrických sítí a zařízení. Výrobci zařízení by měli navrhovat a vyrábět své produkty tak, aby splňovaly požadavky těchto norem.

Čtěte také: Vše o emisních normách

Měření Harmonických Složek Proudu

Pro monitorování úrovně harmonických složek proudu se používají analyzátory sítě, které umožňují měření jednotlivých harmonických složek a celkového harmonického zkreslení (THD). Tato měření jsou důležitá pro identifikaci zdrojů harmonických a pro ověření účinnosti opatření k jejich omezení.

Možnosti Omezení Harmonických Složek Proudu

Existuje několik způsobů, jak omezit harmonické složky proudu. Mezi nejčastější patří:

• Použití zařízení s nízkou produkcí harmonických
• Instalace pasivních nebo aktivních filtrů harmonických
• Použití transformátorů s kompenzací harmonických
• Optimalizace konfigurace elektrické sítě

Základní Přístup k Omezení Harmonických v Napájecí Soustavě

Základním přístupem pro omezení harmonických v napájecí soustavě je limitace povolených emisí proudu harmonických jednotlivých spotřebičů. Meze pro emise harmonického proudu jsou součástí dvou harmonizovaných norem a sice ČSN EN 61000-3-2 ed. 3 (pro spotřebiče se vstupním fázovým proudem <= 16 A) a ČSN EN 61000-3-12 ed. 2 (pro zařízení se vstupním fázovým proudem >16 A a <=75 A připojeným k veřejným sítím nízkého napětí ).

Omezení emise harmonických u spotřebičů je realizována výrobci a typicky je to aplikací pasivních filtrů, mezistupňových měničů, atd. což vcelku pravidelně vede ke zvýšení koncové ceny výrobku.

V případě průmyslových odběratelů je s ohledem na možné vysoké lokální úrovně rušení přistupováno v současné době ke každému odběrateli individuálně a ve většině případů je při posuzování vlivu odběru na veřejnou distribuční soustavu postupováno podle metodiky vypracované v podnikových normách energetiky (PNE).

Čtěte také: Více o pamětních emisích

Vždy je tedy cílem minimalizovat efektivně důsledky harmonického rušení na straně příčiny. To ovšem není za každé situace možné a v takových případech je využíváno dvou základních přístupů: prostá úprava instalace či distribuční sítě, případně posílení výkonu; nebo instalace nápravných technických prostředků, které potlačují příčinu či důsledek harmonického zkreslení.

Požadavky IEEE 519

Tabulka níže shrnuje požadavky IEEE 519 a ukazuje přípustné limity harmonických složek při různých napětích na sběrnici jak pro napětí, tak i proud.

K potlačení harmonického zkreslení na přijatelné úrovně se používají různé typy filtrů. Taková filtrace pak dokáže u nelineárních zátěží kompenzovat vyšší harmonické a zpravidla bude nasazována poblíž místa výskytu zkreslení. Jeden z běžnějších postupů zahrnuje aktivní filtr napájení, který zkreslené průběhy „opravuje“ tím, že k nim jako doplněk přičítá „antiharmonické“ průběhy.

Senzory Napětí s Galvanickým Oddělením

V systémech s vysokými proudy a stejně tak i napětím budou požadavky kladené na snímače docela vysoké. Informaci o měřeném napětí je totiž nutné řídicímu systému zprostředkovat bezpečně a s potřebným galvanickým oddělením. Zmíněnou vysokou míru izolace až 4,2 kV nabízí rodina elektronických senzorů napětí DVC 1000 od společnosti LEM. Díky svému modulárnímu řešení je možné snímače nainstalovat co nejblíže zátěži, protože se vejdou i do míst s omezeným prostorem.

V aplikacích na železnici budou muset pomocné měniče zajišťující napájení pro zátěže, jako jsou ventilátory, dmychadla, systémy osvětlení či nabíječky baterií, zajistit přísné monitorování harmonických složek. Zejména je důležité, aby se zpátky do napájecího systému nedostal žádný signál na kmitočtu 50 Hz, který by mohl ve výsledku rušit elektrická zařízení a ohrožovat bezpečnost. Z tohoto důvodu jsou měniče často spojovány s napěťovým snímačem, který monitoruje signál a v rámci bezpečnostní smyčky zde proto hraje významnou roli.

Čtěte také: CIM Ministerstvo Emise: Vysvětlení

tags: #emise #harmonickych #slozek #co #to #je

Oblíbené příspěvky:

• Počítačová recyklace elektroodpadu
• Nebezpečné odpady v Praze
• Environmentální dopady ateismu
• Čistota a praktičnost košů GIENGER
• Tipy pro aktivní dovolenou