2.4.6. Дія гармонік на устаткування споживачів

Телевізори. Гармоніки, що збільшують пік напруги, можуть викликати спотворення зображення і зміну яскравості.

Флюмінесцентні і ртутні лампи. Баластні пристрої цих ламп іноді містять конденсатори, і за певних умов може виникнути резонанс, що приводить до виходу з ладу ламп.

Комп'ютери. Існують межі на допустимі рівні спотворень в мережах, що живлять комп'ютери і системи обробки даних. В деяких випадках вони виражаються у відсотках від номінальної напруги (наприклад, для комп'ютера Ноneywell DEС - 3 %, IBM - 5 %) або у вигляді відношення піку напруги до діючого значення (СDС встановлює допустимі його межі 1,41 ± 0,1).

Перетворювальне устаткування. Вирізи на синусоїді напруги, що виникають під час комутації вентилів, можуть впливати на синхронізацію іншого подібного устаткування або пристроїв, управління якими здійснюється у момент переходу кривої напруги нульового значення.

Устаткування з тиристорним регулюванням частоти обертання. Теоретично гармоніки можуть впливати на таке устаткування декількома способами: а) вирізи на синусоїді напруги викликають неправильну роботу через пропуски включення тиристорів; б) гармоніки напруги можуть викликати включення в непотрібний момент; в) резонанс між різними типами устаткування може привести до перенапруг і коливань машин.

Описані вище дії можуть відчуватися і іншими споживачами, приєднаними до тієї ж мережі. Якщо споживач не відчуває затруднень з тиристорно керованим устаткуванням в своїх мережах, він навряд чи зробить вплив на інших споживачів. Споживачі, що живляться від різних шин, теоретично можуть впливати один на одного, проте електрична віддаленість знижує вірогідність такої взаємодії.

2.4.7. Вплив гармонік на вимірювання потужності і енергії

Вимірювальні прилади калібруються при чисто синусоїдальному струмі і напрузі, тому при їх використанні для вимірювання потужності при спотворених струмах і напрузі вони можуть давати похибки понад нормовані.

Значення і напрям гармонічних спотворень (вторинної потужності) важливі для комерційних розрахунків за електроенергію, оскільки знак похибки визначається напрямом вторинної потужності. Дослідження показали, що значенням похибки вимірювань, викликаної вищими гармоніками, варіюється в широких межах і можливі як позитивні, так і негативні похибки.

Найбільш поширеним приладом для вимірювання енергії є індукційний лічильник електромагнітної системи, обертові і гальмівні магнітні потоки якої, діють на ротор лічильника, створюючи результуючий момент обертання. У лічильнику передбачені спеціальні елементи, що створюють вторинні потоки і що дозволяють збільшити точність вимірювання і компенсувати момент тертя реєструючого механізму. Ці елементи, що створюють первинний і вторинний моменти, зазвичай нелінійні по відношенню як до амплітуди, так і до частоти. Нелінійні елементи включають в себе струмові і напругові частини, перевантажувальні магнітні шунти і частотно-чутливі елементи, такі, як диск, квадратурний і антифрикційний контури.

Чутливість лічильника до частот, які знаходяться за межами розрахункових параметрів, невелика. Вираз для потужності в мережі можна записати в наступному вигляді

,

де , , - напруга, струм і потужність постійної складової; , - напруга, струм і потужність основної гармоніки; , , - напруга, струм і потужність гармонічних складових.

Лічильник не вимірює , але чутливий до його присутності, вимірює з великою точністю і з набагато меншою точністю, залежною від частоти. Сумарна потужність гармонік отримується сумуванням всіх компонентів з частотами, вище і нижче основної.

Будь-яка постійна складова, що поступає з системи або генерується споживачем, викликає похибку, пропорційну відношенню Знак похибки визначається напрямом потоку Так само гармонічні складові викликають похибки, які визначаються співвідношенням , де коефіцієнт k залежить від амплітудно-частотної характеристики лічильника, а знак визначається напрямом потоку потужності гармоніки.

Складові постійного струму і вищих гармонік не можуть самі по собі створити момент обертання, але спотворюють вимірювання потужності на основній частоті. Постійний струм порушує робочі потоки і змінює магнітну проникність магнітних елементів. Потоки, які викликаються гармоніками, взаємодіють з потоками тієї ж частоти, що виникають через невідповідність елементів конструкції лічильника, і викликають вторинні моменти.

Дослідження показали, що зазвичай індукційні лічильники завищують потужність, споживану перетворювачами, на декілька відсотків (були відмічені випадки до 6 %) в основному внаслідок слабого демфування в інтервали відсутності струму. Такі споживачі являються автоматично покараними за внесення спотворень до мережі, тому в їх відповідних інтересах установка відповідних засобів для гашення гармонік. Підвищені показники лічильників добре компенсують додаткові втрати потужності в мережі енергосистеми, які викликаються гармоніками.

Кількісних даних про вплив гармонік на точність вимірювання максимуму навантаження немає, проте ймовірно він такий же, який і у випадку точності вимірювання енергії. Точне вимірювання енергії незалежно від форми кривих струму і напруги забезпечується електронними лічильниками, що мають вищу вартість.

Гармоніки впливають і на точність вимірювання реактивної потужності, яка точно визначена лише для випадку синусоїдальних струмів і напруги, і на точність вимірювання коефіцієнта потужності.

Рідко згадується вплив гармонік на точність повірки і калібрування приладів в лабораторіях, хоча ця сторона питання також важлива.