موج‌های هارمونیک در الکترونیک قدرت به زبان ساده
هارمونیک‌ها موضوعی پیچیده در مهندسی برق هستند. می‌خواهیم با یک مثال ساده و توضیحاتی که برای غیرمتخصصین هم گویا باشد، درک کلی از هارمونیک و اثرات آن داشته باشیم. پس با ما همراه باشید.
فرض کنید شما صاحب یک نانوایی هستید و از یک فر برای پخت نان استفاده می‌کنید.
- حالت ایده‌آل: در حالت ایده‌آل، فر شما با ولتاژ و جریان سینوسی و بدون هارمونیک کار می‌کند. در این حالت، المنت‌های فر به طور یکنواخت گرم می‌شوند و نان به طور کامل و یکنواخت پخته می‌شود.
- حالت واقعی: اما در دنیای واقعی، به دلیل وجود تجهیزاتی مانند لامپ‌های LED، یخچال، و کولر در نانوایی، ولتاژ و جریان برق دچار اعوجاج و هارمونیک می‌شوند. این اعوجاج مانند ناخالصی‌هایی است که به موج سینوسی اضافه می‌شود و می‌تواند اثرات منفی زیادی داشته باشد.
- گرم شدن بیش از حد المنت‌ها: هارمونیک‌ها می‌توانند باعث گرم شدن بیش از حد المنت‌ها و اتلاف انرژی شوند. در این حالت، نان ممکن است در برخی قسمت‌ها بیش از حد پخته و در برخی قسمت‌ها خام بماند.
- کاهش عمر مفید فر: گرم شدن بیش از حد المنت‌ها به مرور زمان عمر مفید فر را کاهش می‌دهد.
- ایجاد نویز و اختلال در عملکرد فر: هارمونیک‌ها می‌توانند باعث ایجاد نویز و اختلال در عملکرد فر شوند.
- افت کیفیت نان: نوسانات ولتاژ و هارمونیک‌ها می‌توانند باعث افت کیفیت نان و ناپختگی آن شوند.
راه حل از بین بردن این اعوجاج در موج‌ها چیست ؟
- استفاده از فیلترهای هارمونیک: برای حل مشکل هارمونیک، می‌توانید از فیلترهای هارمونیک مانند تصفیه‌کننده استفاده کنید. این فیلترها ناخالصی‌های هارمونیک را از موج سینوسی جدا می‌کنند و کیفیت برق را افزایش می‌دهند.
- استفاده از تجهیزات کم‌مصرف: استفاده از تجهیزاتی مانند لامپ‌های LED کم‌مصرف و با ضریب توان بالا می‌تواند به کاهش هارمونیک‌ها کمک کند.
- طراحی و نصب صحیح سیستم برق نانوایی: با طراحی و نصب صحیح سیستم برق نانوایی، می‌توان از تولید هارمونیک جلوگیری کرد.
جزئیات بیشتری از هارمونیک‌ها در الکترونیک قدرت
هارمونیک‌ها موج‌هایی با فرکانس‌های مضرب فرکانس اصلی برق هستند. به عنوان مثال، اگر فرکانس اصلی برق ۵۰ هرتز باشد، هارمونیک‌های سوم، پنجم، هفتم و … به ترتیب ۱۵۰، ۲۵۰، ۳۵۰ هرتز و … هستند.
هارمونیک‌ها می‌توانند باعث افزایش تلفات انرژی، کاهش عمر مفید تجهیزات، ایجاد نویز و اختلال در عملکرد تجهیزات، و افت کیفیت برق شوند. استفاده از فیلترهای هارمونیک، استفاده از تجهیزات کم‌مصرف، و طراحی و نصب صحیح سیستم‌های الکتریکی می‌تواند اعوجاجات ایجاد شده را کاهش دهد.