مطالعات تخصصی کیفیت توان

مطالعات تخصصی کیفیت توان:

گاهی اوقات در شبکه برق و یا برای تجهیزات الکتریکی عیب ها یا خرابی هایی اتفاق می افتد که به دلیل آشنایی کم با منشاء بروز آنها، وقت و هزینه زیادی صرف عیب یابی و رفع آن می گردد. از این رو آشنایی با انواع پدیده هایی که منجر به کاهش کیفیت برق و بروز مشکلات متعدد می گردند اهمیت فراوانی دارد و می تواند به تشخیص به موقع و یا حتی پیشگیری از بروز عیب ها و خرابی¬ها منتهی شود.در مباحث طراحی و عیب یابی سیستم های قدرت و به طور خاص مبحث کیفیت توان، یکی از مواردی که همواره به چشم می آید موضوع هارمونیک است. اما هارمونیک چیست و چه مفهومی دارد؟

همان طور که می دانیم برق ایده آل دارای یک شکل موج سینوسی خالص است. اما پر واضح است که همواره در شبکه برق یک ولتاژ یا جریان سینوسی خالص نداریم. به عبارت ساده تر گاهی شکل موج ولتاژ و جریان دارای اعوجاج می شود. یعنی دیگر شکل موج سینوسی خالص نداشته و انواع اعوجاج در شکل موج رخ می دهد. هارمونیک مفهومی است که به میزان و نوع این اعوجاج در شکل موج مربوط می شود.

بر اساس یک بحث ریاضی (چیزی که با نام تحلیل فوریه شناخته می شود) هر شکل موج متناوب را می توان به صورت مجموعی از شکل موج های سینوسی با فرکانس هایی که مضارب فرکانس اصلی شکل موج هستند معادل سازی نمود. از آنجا که شکل موج ولتاژ یا جریان در شبکه حتی اگر معوج باشد متناوب است می توان همواره آن را به صورت مجموعی از شکل موج های سینوسی با فرکانس اصلی خودِ شکل موج و مضاربی از آن فرکانس اصلی در نظرگرفت. باز به زبان ساده تر می­توان گفت شکل موجی که معوج باشد علاوه بر فرکانس اصلی که به طور مثال در شبکه برق کشور ما ۵۰ هرتز است فرکانس هایی از مراتب بالاتر نیز در آن یافت می­شود. به فرکانس هایی که مضربی از فرکانس اصلی هستند هارمونیک گفته می شود.

هارمونیکها بر اساس اینکه چه مضربی از فرکانس اصلی هستند نامگذاری میشوند. مثلا هارمونیک سوم یعنی هارمونیکی که فرکانس آن سه برابر فرکانس اصلی است (یعنی ۱۵۰ هرتز) به همین ترتیب هارمونیک پنجم یعنی هارمونیکی با فرکانس۲۵۰ هرتز. همان طور که گفتیم شکل موج معوج از مجموع فرکانس اصلی و مولفه های هارمونیکی با مضارب فرکانس اصلی ساخته شده است. اما اینکه سهم هر فرکانس (از لحاظ دامنه و فاز) در میزان اعوجاج چقدر است کاملا بسته به نوع اعوجاج در شکل موج دارد. بدیهی است اگر دامنه ولتاژ با فرکانس مثلا ۱۵۰ هرتز بیشتر از ولتاژ با فرکانس ۲۵۰ هرتز باشد شکل اعوجاج با حالت بالعکس متفاوت خواهد بود.