4.Отрицательное влияние высших гармоник на работу разных видов эо

Высшие гармоники нежелательны по ряду причин:

- возникают дополнительные потери в электрических машинах, трансформаторах, сетях;

- затрудняется компенсация реактивной мощности с помощью батарей конденсаторов (X_c = 1/(C));

- сокращается срок службы изоляции электрических машин и аппаратов;

- ухудшается качество работы систем защиты, автоматики, связи.

Д ополнительные потери (Р_доп) в обмотках статора АД, возникающие от высших гармоник питающего напряжения, можно оценить:

где Р_мн = 3 I_ном² R; R – сопротивление фазы обмотки статора; U_^* - напряжение  - ой гармоники в относительных единицах; «+» в (3.5) имеют гармоники порядка  = 3 к – 1; «-» в (3.5) – гармоники порядка  = 3 к + 1.

При несинусоидальности питающего напряжения, не превышающей 10…15 %, добавочные потери не вызывают нагрева АД.

П отери активной мощности от токов высших гармоник (Р_доп) в обмотках трансформатора определяются:

где: r_т – сопротивление обмоток трансформатора; к_т – коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления трансформатора из-за влияния поверхностного эффекта и эффекта близости.

Для силовых трансформаторов: к₅ = 2,1; к₇ = 2,5; к₁₁ = 3,2; к₁₃ = 3,7. Потери в стали трансформатора зависят от формы кривой подводимого напряжения: при заостренной форме они уменьшаются, при утолщенной – увеличиваются. Форма кривой определяется не только составом гармоник, но и фазовым сдвигом гармоник относительно основной. Потери в стали 1/(к_иск²).

Батареи конденсаторов, без применения специальных мер защиты от высших гармоник, фактически не работают. Связано это с систематической перегрузкой батарей по току. Однако, если перегрузка токами высших гармоник не превышает 30 % I_н и конденсаторы не отключаются защитой, то срок их службы сокращается, так как при несинусоидальном напряжении процесс старения диэлектрика конденсаторов протекает более интенсивно. Коэффициент диэлектрических потерь (tg) при к_иск⁼ 5 % через 2 года эксплуатации увеличивается в два раза.

В элементах автоматики и защиты, в зависимости от элементной базы и принципа работы, не синусоидальность напряжения может вызвать ложные срабатывания, отсутствие срабатывания, уменьшить точность регулирования. Для этих устройств существенным является то, что порядок гармоники определяет вид последовательности которую они образуют. Высшие гармоники порядка  =3к+1 (4, 7, 10, 13…) в кривых напряжений образуют системы прямой последовательности. Гармоники  =3к-1 (2, 5, 8…) – образуют системы обратной последовательности, гармоники  =3к (3, 6, 9…) – нулевой последовательности.

5.Коэффициент амплитудной низкочастотной модуляции (кмод):

г де U_{m max}, U_{m min}, U_{m ном} – наибольшее, наименьшее и номинальное амплитудные значения одного линейного (фазного) напряжения, взятые за определенный интервал времени.

Амплитудная низкочастотная модуляция напряжения – это процесс периодического изменения напряжения относительно его среднего (немодулированного) значения, возникающий как следствие собственных колебательных процессов в СЭЭС и который с определенными допущениями можно представить:

В реальных условиях огибающая модулированного напряжения может отличаться от синусоиды. Частота модуляции (f_мод) примерно на два порядка ниже основной частоты напряжения. Значения к_мод для СЭЭС составляют 1 %. Этот показатель качества напряжения веден из-за критичности отдельных судовых потребителей к низкочастотной модуляции.