Những điều cần biết về sóng hài ( hamonics)

1.Nguyên nhân gây ra sóng hài:

Các tải thực tế như máy tính, bộ chỉnh lưu, biến tần… thường sử dụng bộ biến đổi điện tử công suất, trong đó các tiristo, IGBT chuyển mạch làm thay đổi dạng sóng dòng điện, điện áp. Các tải phi tuyến như đèn phóng điện chất khí, lò hồ quang, lò cảm ứng… cũng là nguyên nhân gây làm dạng sóng dòng điện, điện áp trở nên không hình sin.

Hình 1: sóng không sin

Sóng không hình sin có thể phân tích thành tổng của các điều hòa hình sin có tần số khác nhau theo công thức Fourier. Sóng hình sin có tần số bằng tần số sóng không hình sin gọi là sóng cơ bản, còn các sóng có tần số lớn hơn sóng cơ bản là sóng hài bậc cao. Biên độ của sóng hài bậc cao giảm dần. Trong số các sóng hài thì hài bậc ba có biên độ lớn nhất. Trong mạch ba pha hài bậc ba của các pha có góc lệch pha bằng 3x1200 = 3600, nghĩa là trùng pha, chúng họp thành hệ thống thứ tự không và khép mạch trong dây trung tính, làm quá tải hệ thống trung tính. Phổ điều hòa

Hệ số méo điều hòa THD (Total Harmonic Distorsion)  

Trong đó In là trị số hiệu dụng của hài bậc n, I1 là trị số hiệu dụng của điều hòa cơ bản. THD đánh giá ảnh hưởng của sóng hài đối với lưới điện. Theo IEEE 519-1992 đối với mọi loại tải quy định THD < 5%, riêng đối với tải kỹ thuật số THD < 3%.

2.Ảnh hưởng của sóng hài

       ·  Làm tăng phát nóng của dây dẫn điện, thiết bị điện sinh ra nhiệt cao gây hư hỏng thiết bị,  hỏa hoạn và nguy cơ cháy nổ, âm thầm diễn biến trong nhiều năm mà rất khó bị phát hiện

·         Với tụ điện: làm cho tụ bị quá nhiệt và trong nhiều trường hợp có thể dẫn tới phá hủy chất điện môi.

·         Gây ảnh hưởng đến hoạt động của các thiết bị bảo vệ (tác động sai): các sóng điều hòa bậc cao có thể làm momen tác động của rơle biến dạng gây ra hiện tượng nháy dẫn đến thời điểm tác động của rơle sai lệch, gây cảnh báo nhầm của các UPS.

·         Gây ảnh hưởng đến độ bền cách điện của vật liệu, làm giảm khả năng mang tải của dây dẫn điện.

·         Với MBA: Các sóng điều hòa bậc cao gây ra tổn thất đồng, tổn thất từ thông tản và tổn thất sắt làm tăng nhiệt độ MBA do đó làm tăng tổn thất điện năng.

·         Động cơ điện: Tổn hao trên cuộn dây và lõi thép động cơ tăng, làm méo dạng momen, giảm hiệu suất máy, gây tiếng ồn, các sóng điều hòa bậc cao còn có thể sinh ra momen xoắn trục động cơ hoặc gây ra dao động cộng hưởng cơ khí làm hỏng các bộ phận cơ khí trong động cơ.

·         Với các thiết bị đo: ảnh hưởng đến sai số của các thiết bị đo, làm cho kết quả đo bị sai lệch.

·         Các sóng điều hòa bậc cao còn làm các thiết bị sử dụng điện và đèn chiếu sáng bị chập chờn ảnh hưởng đến con người.

·         Gây ảnh hưởng tới các thiết bị viễn thông: các sóng điều hòa bậc cao có thể gây sóng điện từ lan truyền trong không gian làm ảnh hưởng đến thiết bị thu phát sóng.