Cosa accadrà quando la distorsione armonica raggiungerà il suo picco?

In un sistema di alimentazione ideale, la tensione e la corrente dovrebbero essere onde sinusoidali perfette e uniformi. Tuttavia, nella rete elettrica reale, è piena di vari carichi non lineari (come convertitori di frequenza, raddrizzatori, luci LED, alimentatori UPS, ecc.), che agiscono come "editori" grossolani, distorcendo e tagliando le onde sinusoidali lisce, generando una grande quantità di rumore con frequenze che sono multipli interi della frequenza fondamentale - questi rumori sono chiamati armoniche.

La distorsione armonica totale (THD) è un indicatore quantitativo utilizzato per misurare il grado di distorsione della forma d'onda. Quando il tasso di THD raggiunge improvvisamente il suo picco, non si tratta semplicemente di un semplice cambiamento numerico; indica che l'intero sistema energetico sta affrontando una "tempesta di distorsione" a tutto tondo, con conseguenze gravi e sfaccettate.

1. L'impatto diretto su apparecchiature e linee elettriche

⑴ Trasformatore e cavo: le correnti armoniche causeranno un significativo effetto pelle e un effetto di prossimità, facendo sì che la corrente fluisca in modo più concentrato sulla superficie del conduttore, con conseguente aumento della resistenza effettiva. Allo stesso tempo, le armoniche ad alta-frequenza causeranno un'ulteriore perdita di ferro nel nucleo. L'aumento della resistenza e l'aumento delle perdite portano congiuntamente ad un forte aumento della temperatura del trasformatore e del cavo. Nei casi lievi, ciò può accelerare l'invecchiamento dell'isolamento e ridurne la durata; nei casi più gravi, potrebbe causare guasti all'isolamento e incendi. Un trasformatore che funziona normalmente a pieno carico alla frequenza di rete potrebbe già trovarsi in uno stato di grave sovraccarico in un ambiente armonico.

(2) Macchine rotanti (generatori/motori): le correnti armoniche che fluiscono nel motore genereranno un campo magnetico rotante inverso, con conseguente coppia frenante, riduzione dell'efficienza del motore e causando surriscaldamento degli avvolgimenti e vibrazioni meccaniche. Per i generatori, il carico armonico causerà la generazione di calore aggiuntivo nel rotore, che potrebbe superare la capacità dei sistemi di raffreddamento, con conseguenti danni al rotore.

⑶ Condensatori e dispositivi di compensazione della potenza reattiva: questa è l'area più soggetta a problemi di armoniche. I condensatori hanno un'impedenza estremamente bassa rispetto alle armoniche ad alta-frequenza e assorbono una grande quantità di corrente armonica, che può portare a gravi sovracorrenti. Ciò che è ancora più pericoloso è che possono formare una risonanza parallela con l'induttanza del sistema, amplificando la corrente armonica più volte o addirittura decine di volte. Ciò può facilmente causare la rottura del fusibile del condensatore, il rigonfiamento o addirittura l'esplosione del condensatore, impedendo il corretto funzionamento dell'armadio di compensazione della potenza reattiva.