Search
Close this search box.

รูปคลื่นที่บิดเบือน

IEEE 1159–2019

คำจำกัดความการบิดเบือนของรูปคลื่นเป็นการเบี่ยงเบนที่คงตัวจาก
คลื่นรูปไซน์ในอุดมคติ การบิดเบือนของรูปคลื่นแบ่งได้ดังต่อไปนี้
ห้าประเภท:

1. ฮาร์โมนิก

2. อินเทอร์ฮาร์โมนิกส์

3. DC offset

4. Notching

5. เสียงรบกวน

ฮาร์โมนิกส์

แรงดันไฟฟ้าชั่วขณะของเฟสเทียบกับนิวทรัล
กระแสเฟสชั่วขณะ
รูปที่ 1.47 สเปกตรัมฮาร์มอนิกสำหรับการบิดเบือนแรงดันไฟฟ้า

โดยที่:


Ih คือขนาดของกระแสฮาร์มอนิกลำดับ h


If คือขนาดของกระแสพื้นฐาน
h คือลำดับฮาร์มอนิก

ฮาร์โมนิกส์

คือการมีอยู่ของความถี่หลายความถี่ซ้อนทับบนความถี่พื้นฐานของแรงดันไฟฟ้าหรือกระแสไฟฟ้า หรือทั้งสองอย่าง คำจำกัดความตาม IEEE 1159 ฮาร์โมนิกส์คือแรงดันไฟฟ้ารูปคลื่นไซน์หรือกระแสที่มีความถี่ที่ มีเลขจำนวนเต็มตั้งแต่ 1,2,3,.. คูณกับค่าความถี่ที่แหล่งจ่ายไฟได้รับการออกแบบให้ใช้งาน เช่น 50 เฮิร์ต เป็นต้น
ความถี่ของระบบพื้นฐานคือ 50 หรือ 60 Hz เนื่องจากการมีอยู่ของฮาร์โมนิค ความถี่พื้นฐานของระบบ 50 หรือ 60 Hz จะถูกเพิ่มด้วยช่วงความถี่หลายช่วง 150, 250, 350 เป็นต้น

ช่วงความถี่หลายช่วงเหล่านี้เรียกอีกอย่างว่าความถี่ฮาร์มอนิก และเกี่ยวข้องกับลำดับฮาร์มอนิก ลำดับฮาร์มอนิกจะเพิ่มขึ้นจากความถี่ต่ำไปเป็นความถี่สูง ความถี่พื้นฐาน 50 Hz มีความถี่ฮาร์มอนิก 100, 150, 200 และ 250 Hz ลำดับฮาร์มอนิกที่สอดคล้องกันคือลำดับที่สองสำหรับความถี่ 100 Hz, ลำดับที่สามสำหรับความถี่ 150 Hz, ลำดับที่สี่สำหรับความถี่ 200 Hz และลำดับที่ห้าสำหรับความถี่ 250 Hz 

โดยทั่วไป ฮาร์โมนิคจะแสดงด้วยความถี่ในหน่วย Hz หรือลำดับฮาร์มอนิก กราฟิกแสดงลำดับฮาร์มอนิกหรือความถี่ของฮาร์โมนิกตามแกนนอนและมีขนาดตามแกนตั้งเรียกว่าสเปกตรัมฮาร์มอนิก 

 สเปกตรัมฮาร์มอนิกทั่วไปที่มีลำดับฮาร์มอนิกตั้งแต่ลำดับที่ 2 ถึง 15สำหรับการบิดเบือนแรงดันไฟฟ้าจะแสดงในรูป 1.47.

ตามทฤษฎีแล้ว ขนาดของลำดับฮาร์มอนิกแต่ละตัวสามารถหาได้จากสมการ (1.5):

ฮาร์มอนิกเกิดจาก:

1. ตัวแปลงหรือวงจรเรียงกระแส

2. เตาอาร์ค

3. ตัวชดเชย var แบบคงที่

4. อินเวอร์เตอร์สำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบกระจาย

5. การควบคุมเฟสอิเล็กทรอนิกส์

6. ไซโคลคอนเวอร์เตอร์

7. สวิตซ์ชิ่งพาวเวอร์ซัพพลาย

8. ตัวปรับความเร็วมอเตอร์ที่เป็นชนิด PWM

มอเตอร์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

ผลกระทบที่สำคัญของแรงดันและกระแสฮาร์มอนิกในเครื่องจักรที่เป็นมอเตอร์หรือมีการหมุน(การเหนี่ยวนำและซิงโครนัส) คือการเพิ่มความร้อนเนื่องจากพลังงานสูญเสียที่เกิดขึ้นกับเหล็กและทองแดงที่ความถี่ฮาร์มอนิก ส่วนประกอบฮาร์มอนิกจึงส่งผลต่อประสิทธิภาพของเครื่องจักร และยังอาจส่งผลต่อแรงบิดที่เกิดขึ้นด้วย

หม้อแปลงไฟฟ้า

นอกจากนี้ฮาร์โมนิคที่เกิดขึ้นกับหม้อแปลงอาจส่งผลให้เกิดเสียงรบกวนเพิ่มขึ้น สร้างผลกระทบต่อส่วนประกอบของหม้อแปลงเหล่านี้ในรูปความร้อนที่เกิดขึ้นที่ตัวมันเอง

ผลของฮาร์โมนิคต่อหม้อแปลงเป็นสองเท่า:

ฮาร์โมนิคกระแส ทำให้เกิดพลังงานในสูญเสียทองแดงและพลังงานสูญเสียจากฟลักซ์ stray loss เพิ่มขึ้น และ
ฮาร์โมนิคแรงดันไฟฟ้า ทำให้เกิดพลังงานสูญเสียในแกนเหล็กเพิ่มขึ้น
ผลกระทบโดยรวมคือการเพิ่มขึ้นของความร้อนของหม้อแปลง เมื่อเปรียบเทียบกับการทำงานแบบรูปคลื่นไซน์ (พื้นฐาน) ล้วนๆ

สายไฟ

สายเคเบิลที่เกี่ยวข้องกับการสั่นพ้องของระบบอาจได้รับความเค้นแรงดันไฟฟ้าและโคโรนา ซึ่งสามารถนำไปสู่ความล้มเหลวของฉนวน (ฉนวน) สายเคเบิลที่อยู่ภายใต้ระดับกระแสฮาร์มอนิก “ปกติ” มีแนวโน้มที่จะได้รับความร้อน
การไหลของกระแสที่ไม่ใช่รูปคลื่นไซน์ในตัวนำจะทำให้เกิดความร้อนเพิ่มเติมเกินกว่าที่คาดไว้สำหรับค่า rms ของรูปคลื่น นี่เป็นเพราะปรากฏการณ์สองประการที่เรียกว่า “เอฟเฟกต์ที่ผิว” และ “เอฟเฟกต์กับวัสดุใกล้เคียง” ซึ่งทั้งสองอย่างนี้แตกต่างกันไปตามฟังก์ชันของความถี่ตลอดจนขนาดและระยะห่างของตัวนำ จากผลของผลกระทบทั้งสองนี้ ความต้านทานไฟฟ้ากระแสสลับที่มีประสิทธิผล Rac จะถูกยกขึ้นเหนือความต้านทาน DC Rdc โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับตัวนำที่มีขนาดใหญ่กว่า เมื่อรูปคลื่นของกระแสที่อุดมไปด้วยฮาร์โมนิคความถี่สูงไหลในสายเคเบิล Rac ที่เทียบเท่าสำหรับสายเคเบิลจะถูกยกให้สูงขึ้นอีก เพื่อขยายการสูญเสีย I2Rac

ตัวเก็บประจุ

ข้อกังวลหลักที่เกิดขึ้นจากการใช้ตัวเก็บประจุในระบบไฟฟ้าคือความเป็นไปได้ที่ระบบจะเกิด resonance
ผลกระทบนี้ทำให้เกิดแรงดันและกระแสที่ถือว่าสูงกว่าที่จะเกิดขึ้นโดยไม่มีการเกิด resonance

รีแอกแตนซ์ของชุดตัวเก็บประจุจะลดลงตามความถี่ ดังนั้นชุดตัวเก็บประจุจึงทำหน้าที่เป็นตัวกักเก็บกระแสฮาร์มอนิกที่สูงขึ้น
ผลกระทบนี้จะเพิ่มความร้อนและความเค้นไดอิเล็กทริก การปิด เปิด สวิตซ์บ่อยครั้งของส่วนประกอบแม่เหล็กไม่เชิงเส้น (เช่น แกนเหล็ก) เช่น หม้อแปลงไฟฟ้าและเครื่องปฏิกรณ์ สามารถสร้างกระแสไฟฟ้าฮาร์มอนิกที่จะเพิ่มภาระให้กับตัวเก็บประจุได้

IEEE Std 18-1992 ให้ข้อจำกัดเกี่ยวกับแรงดันไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า และพลังงานรีแอกทีฟสำหรับชุดตัวเก็บประจุ สิ่งเหล่านี้สามารถใช้เพื่อกำหนดระดับฮาร์มอนิกสูงสุดที่อนุญาตได้

ผลที่ตามมาของความเครียดจากความร้อนและแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นซึ่งเกิดจากฮาร์โมนิคส่งผลให้อายุการใช้งานของตัวเก็บประจุสั้นลง

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

เกิดข้อกังวลสำคัญ

เพื่อปกป้องมอเตอร์ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า และหม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่ายจากฮาร์โมนิค ผู้ใช้ปลายทางอาจใช้ตัวกรองกำลังแบบแอคทีฟ ตัวกรองฮาร์มอนิกแบบพาสซีฟ

.

อินเทอร์ฮาร์โมนิกส์

อินเทอร์ฮาร์โมนิกส์

อินเทอร์ฮาร์โมนิกไม่ใช่ความถี่ที่เกิดจากผลคูณของเลขจำนวนเต็มของความถี่พื้นฐาน หลายฮาร์- ความถี่โมนิคจะถูกเพิ่มด้วยความถี่พื้นฐานที่มีความถี่อยู่ ไม่ใช่ผลคูณของเลขจำนวนเต็มของความถี่พื้นฐาน ผลคูณอินทิกรัลของ ความถี่พื้นฐานคือ 100, 150, 200 เป็นต้น ความถี่อินเตอร์ฮาร์โมนิกไม่ได้เป็น ผลคูณของเลขจำนวนเต็มของความถี่ 100, 150, 200 เป็นต้น

อินเทอร์ฮาร์โมนิกอาจเกิดจาก:

1. ไซโคลคอนเวอร์เตอร์

2. เตาเหนี่ยวนำ

3. โหลดอาร์ซิ่ง

  • ความอิ่มตัวของหม้อแปลง
  • ความเครียดของฉนวน

เพื่อปกป้องมอเตอร์ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า และหม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่ายจากฮาร์โมนิค ผู้ใช้ปลายทางอาจใช้ตัวกรองกำลังแบบแอคทีฟ ตัวกรองฮาร์มอนิกแบบพาสซีฟ

.

DC Offset

DC Offet เป็นการมีอยู่ ของกระแสไฟตรง หรือ แรงดันไฟตรงในระบบไฟฟ้ากระแสลับ

ออฟเซ็ต DC อาจเกิดจาก:

• วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่น (Half-wave)

  • ความอิ่มตัวของหม้อแปลง
  • ความเครียดของฉนวน

เพื่อปกป้องมอเตอร์ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า และหม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่ายจากฮาร์โมนิค ผู้ใช้ปลายทางอาจใช้ตัวกรองกำลังแบบแอคทีฟและหรือตัวกรองฮาร์มอนิกแบบพาสซีฟ

.

รอยบาก Notching

รอยบาก Notching คือ เกิดการรบกวนแรงดันไฟฟ้า ที่เกิดจากการทำงานตามปกติของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง ซึ่งเรียกว่ารอยบาก Notching รอยบาก Notching เกิดขึ้นโดยการสลับการทำงานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังจากเฟสหนึ่งไปเฟสอื่น มีการแสดง Notching รูปคลื่นสามเฟส รูปที่. 1.48. ในระหว่างการสับเปลี่ยนจะเกิดการลัดวงจรชั่วขณะระหว่างสองเฟส เรียกว่าความลึกเฉลี่ยของแรงดันไฟฟ้าเส้นจากคลื่นแรงดันไฟฟ้าไซน์ ความลึกของรอยบากและความกว้างของความลึกของรอยบากจะขึ้นอยู่กับมุมการสับเปลี่ยน ความลึกของรอยบากในรูปคลื่นแรงดันไฟฟ้าแสดงในรูปที่ 1 1.49. จากรูป 1.49 ความลึกของรอยบากในรูปคลื่นแรงดันไฟฟ้าคือ 71.037 V ความกว้างของรอยบากในรูปคลื่นแรงดันไฟฟ้าแสดงในรูปที่ 1.50. จากรูป 1.50 ความกว้างของรอยบากในรูปคลื่นแรงดันไฟฟ้าคือ 304.937 μs ณ จุดใดๆ ในระบบ ความลึกของรอยบากสามารถกำหนดได้จากขนาดของการไหลของกระแส การเหนี่ยวนำแหล่งกำเนิด และการแยกตัวเหนี่ยวนำระหว่างตัวแปลง
และจุดตรวจติดตาม

การบากอาจเกิดจาก:

การแลกเปลี่ยนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง

  • ข้อผิดพลาดด้านความถี่
  • ข้อผิดพลาดเกี่ยวกับเวลา

เพื่อปกป้องมอเตอร์ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า และหม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่ายจากฮาร์โมนิค ผู้ใช้ปลายทางอาจใช้ตัวกรองกำลังแบบแอคทีฟ ตัวกรองฮาร์มอนิกแบบพาสซีฟ

.

เสียงรบกวน

เสียงรบกวนคือ

สัญญาณที่ไม่ต้องการถูกเพิ่มเข้าไปในความถี่พื้นฐานของแรงดันหรือกระแสเข้า เฟสหรือตัวนำที่เป็นกลางเรียกว่าสัญญาณรบกวน สัญญาณรบกวนในรูปคลื่นปัจจุบัน จะแสดงในรูป 1.51 และสายไฟนิวทรัลจะแสดงในรูป. 1.52.

โดยพื้นฐานแล้ว สัญญาณรบกวนไม่สามารถจัดได้ว่าเป็นความบิดเบือนชั่วคราวหรือความบิดเบือนฮาร์มอนิก นี้ปัญหามักเพิ่มขึ้นเนื่องจากการต่อสายดินที่ไม่เหมาะสมหรือไม่ดีในระบบ

ขนาดเสียงรบกวนและช่วงความถี่โดยทั่วไปจะขึ้นอยู่กับแหล่งกำเนิดและระบบ ลักษณะเฉพาะ โดยทั่วไปขนาดจะน้อยกว่า 1% ของขนาดแรงดันไฟฟ้าและเนื้อหาสเปกตรัมน้อยกว่า 200 kHz

เสียงรบกวนอาจเกิดจากอุปกรณ์ใดๆ ต่อไปนี้:

  • อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง
  • วงจรควบคุม
  • อุปกรณ์อาร์ค
  • แหล่งจ่ายไฟชนิดสวิตซ์ชิ่งโหมด
  • วงจรเรียงกระแสโซลิดสเตต
  • อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์
  • ตัวควบคุมลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้
  • ไมโครคอมพิวเตอร์

UPS เป็นโซลูชันที่เชื่อถือได้ในการป้องกันความเสียหายต่ออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จากความผันผวนของพลังงานหรือไฟฟ้าดับ ให้พลังงานที่เสถียรและไม่สะดุด ปกป้องอุปกรณ์ที่มีความละเอียดอ่อน เช่น PLC และไมโครคอมพิวเตอร์ UPS ยังส่งผลให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ มีประสิทธิภาพสูงสุดและอายุการใช้งานที่ยาวนานด้วยการรักษาแหล่งพลังงานที่สม่ำเสมอและเชื่อถือได้ เราขอแนะนำอย่างยิ่งให้พิจารณา UPS เพื่อเป็นมาตรการป้องกันเพื่อลดความเสี่ยงที่จะเกิดความเสียหายต่ออุปกรณ์ที่มีความละเอียดอ่อน

ความผันผวนของแรงดันไฟฟ้า

ความผันผวนของแรงดันไฟฟ้า

สมการการสั่นไหวระยะสั้น
สมการการสั่นไหวในระยะยาว

ความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าคือ

การเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องของแรงดันไฟฟ้าชั่วขณะ (รอบต่อรอบ) เนื่องจากความแปรผันของความต้านทานโหลดในทุกรอบการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าอย่างต่อเนื่องเรียกว่าความผันผวนของแรงดันไฟฟ้า
คำจำกัดความของความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าตาม IEC 61000-3-3 คือชุดของการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้า RMS ของหนึ่งลูกคลื่นขณะแรงดันแต่ละครึ่งลูกคลื่นตัดผ่านค่าศูนย์ของแรงดันไฟฟ้าแหล่งจ่าย
สาเหตุหลักของความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าคือเตาอาร์คในโรงงานอุตสาหกรรม ความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าส่งผลต่อความเข้มของการส่องสว่างจากหลอดไฟ กล่าวคือ การแปรผันของแรงดันไฟฟ้าอย่างต่อเนื่องมีผลกระทบต่อความหนาแน่นของการส่องสว่าง ส่งผลให้การส่องสว่างเปลี่ยนแปลงอย่างเห็นได้ชัดด้วยสายตามนุษย์ปกติ
ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการสั่นไหวหรือการสั่นไหวของแรงดันไฟฟ้า

คำจำกัดความของการกะพริบตาม IEC 61000-3-3 คือ ความรู้สึกไม่มั่นคงของความรู้สึกทางการมองเห็นที่เกิดจากสิ่งกระตุ้นแสง ซึ่งความสว่างหรือการกระจายสเปกตรัมผันผวนตามเวลา

การสั่นไหวแบ่งออกเป็นสองประเภท:
  • การสั่นไหวระยะสั้น ( Pst )
  • การสั่นไหวระยะยาว ( Plt )
การสั่นไหวในระยะสั้นจะถูกวัดและประเมินในช่วงเวลาสั้นๆ ในหน่วยนาที การสั่นไหวในระยะยาวจะวัดและประเมินในช่วงเวลาที่ยาวนานในหน่วยชั่วโมง ตามมาตรฐาน IEC 61000-3-3 ขีดจำกัดของการสั่นไหวระยะสั้นจะต้องไม่เกิน มากกว่า 1.0 และการสั่นไหวในระยะยาวจะต้องไม่เกิน 0.65 ระยะเวลาโดยทั่วไปสำหรับการวิเคราะห์การสั่นไหวในระยะสั้นคือ 10 นาที และการสั่นไหวในระยะยาวคือ 2 ชั่วโมง ขีดจำกัดเหล่านี้จะไม่ใช้กับความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าเนื่องจากการสลับฉุกเฉินและการสลับด้วยตนเอง
ค่าการสั่นไหวระยะสั้นแสดงไว้ในสมการ (1.3):
ค่าของการสั่นไหวในระยะยาวแสดงไว้ในสมการ (1.4):
ที่ไหน:
SL ได้รับการจัดอันดับกำลังปรากฏของโหลดที่เชื่อมต่อ
STR ได้รับการจัดอันดับกำลังที่ชัดเจนของหม้อแปลงป้อน

เสียงรบกวนอาจเกิดจากอุปกรณ์ใดๆ ต่อไปนี้:

  • อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง
  • วงจรควบคุม
  • อุปกรณ์อาร์ค
  • แหล่งจ่ายไฟสลับโหมด
  • วงจรเรียงกระแสโซลิดสเตต
  • ลดประสิทธิภาพของอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อกับบัสเดียวกัน
  • การกระพริบในหลอดไฟ

เพื่อชดเชยการกะพริบที่อาจเกิดขึ้น ผู้ใช้อาจใช้ Active Voltage Conditioners (AVC)

ขีดจำกัดของการสั่นไหว

บ่อยครั้ง ระดับของความอ่อนแอไม่สามารถระบุได้ทันที รูปที่ 10-3 (IEEE Std.519-1992) นำเสนอเพื่อเป็นแนวทางในการวางแผนสำหรับการใช้งานดังกล่าว เส้นโค้งของกราฟนี้มาจากการศึกษาเชิงประจักษ์จากหลายแหล่ง มีเส้นโค้งของกราฟดังกล่าวอยู่หลายเส้นซึ่งมีขนาดแนวตั้งเท่ากันโดยประมาณ

ใส่ความเห็น

อีเมลของคุณจะไม่แสดงให้คนอื่นเห็น ช่องข้อมูลจำเป็นถูกทำเครื่องหมาย *

Talk with our team
This site is registered on wpml.org as a development site.