Diskuse Elektrika.cz

Harmonické #1
Co je to harmonická a jak vzniká? Jak byste popsali průběh okamžité hodnoty napětí
a proudu? K čemu je potřebná Fourierova řada? Problematika deformace napětí a proudů harmonickými patří do oblasti nízkofrekvenčn ích rušení šířených po vedení, které pokrývají pásmo do 9kHz. Míru celkové deformace proudu popisuje obecně parametr nazvaný celkové harmonické zkreslení. Všechny způsoby výpočtu celkového harmonického zkreslení mají své opodstatnění a využití. Víte, v které normě je standardizován o měření harmonických složek?


Zdroj: zde... (http://elektrika.cz/data/clanky/harmonicke)




Jak byste reagovali na tuto související otázku vy?

Moc krásná a poučná přednáška.
Jen tak okrajově se tam doc. Drápela zmínil i o sudých harmonických, které se údajně moc nevyskytují.
Sudá harmonická se objeví pokud má kladná půlvlna jiný průběh než záporná. A to je co? To je jednocestný usměrňovač.
Takže sudé harmonické nám vytváří např. fén na vlasy, pokud je přepnutý na malý výkon. To asi nebude problém.
Trochu jiné je ti o u přímotopů, tam některá také používají diodu na přepnutí na poloviční výkon a tam pokud "všechny hnědé dáme na L a všechny modré na N",  tak tam bude jak spousta sudých harmonických, tak výrazná DC složka proudu. Co to asi udělá se elektroměrem? Mohou mít 2. harmonické a DC složka nějaký vliv na naměřené hodnoty, nebo je to zanedbatelné?

Harmonická, to je v sítí 50 Hz ,  vlivem různých spotřebičů, např, tyristorové měniče, počítače atd, se mění tato harmonická 50 Hz v sítí až na několik kHz, opatření na snížení těchto harmonických jsou, buď aktivní nebo pasivní filtry, kdy zpátky vyfiltruji na 50 Hz harmonickou, kdyby nebyla zpátky tak vykompenzována 50 Hz síť, hrozil by kolaps celé rozvodné sítě.
Sudá harmonická je funkce cosinus. Lichá je funkce sinus, obecně je to složitá věc na matematické výpočty….. 
 

To jste sebral kde?

A která ?

 :o Chápu, že je pátek a někdo si po šichtě skočí na jedno, potká dva kamarády a jde po třech flaškách domů po čtyřech, ale psát potom na odbornou diskusi není zrovna nejlepší nápad   (zle)

Jenže v tom stavu to člověku přijde jako dobrej nápad :D

Na prednášky Jirka Drápelu sa vždy teším, vrelo odporúčam. 

Čo sa týka klasických ferarisových (indukčných) elektromerov môžu mať malý vplyv na ich meranie predovšetkým harmonické vyšších rádov. Ich úroveň je však väčšinou už pomerne nízka. Harmonické nižších rádov 3. 5. 7. ,  ktoré sú v sieťach dominantné, zásadný vplyv na meranie nemajú, a to sa týka aj párnych harmonických, teda aj druhej harmonickej. Iné je to s jednosmernou zložkou, tá by mohla mať určitý vplyv, nemám to však odskúšané. Vzhľadom na to, že v indukčnom elektromeri sa využíva permanentný magnet ako brzda, teoreticky by mohol byť vplyv tejto DC zložky aj opačný ako by sme očakávali.
Čo sa týka statických elektromerov, tam by nemali mať vplyv na meranie ani harmonické ani DC zložka.

Myslím, že nepochopil rozdíl mezi slovy "funkce" a "harmonická"... A ta matematika kolem není vůbec složitá, pokud je člověk střízlivý. Učí se to normálně na střední škole, takže by toměl ovládat každý, kdo má maturitu. Minimálně na technickým oboru. (norm)
Sudá funkce: f(x) = f(-x),  cos(45°) = cos(-45°)
Lichá funkce: f(x) = -f(-x),  sin(45) = -sin(-45°)

Harmonická je zase něco jinýho, výpočty páně Fouriera jsou trochu jiný level  ;D.

Na pivu jsem nebyl, maturitu mám... a stejně jsem v pasti.... Ne, že bych netušil o čem je řeč. Ale vím o tom kulový.

Tak začněte studovat...
Každé zařízení, kde je usměrňovač a za ním filtrační kondenzátor, zatěžuje síť proudem, který není harmonického průběhu o základní frekvenci 50Hz, ale obsahuje významnou složku s 3.,  5. a dalšími harmonickými. A co je nejhorší, proud nám neteče po celou půlvlnu, ale jen po malou část, tím se ale odběry v jednotlivých fázích přestanou časově překrývat a na středním vodiči se proudy při vektorovém sčítání nemohou "odečíst" s středním vodičem může téci více než fázovým.
A protože nám ubývají "odporové zátěže" a přibývají zátěže s "elektronickými zdroji",  protože se tak chová i "Bruselská úsporka",  začíná to být znát na proudech středním vodičem...
Třeba se dožijeme toho, že místo kabelu 3x120 + 70 se bude tahat např. 3x 100 + 150 ...   (zle)

Ano, tohle co jste napsal vím. Ale tím to končí. A asi jsem příliš línej se to učit, vzhledem k tomu, že to zatím pro svoji práci nepotřebuji zkoumat nějak více.

Už jsem něco podobného byl nucen řešit. Nová administrativn í budova, zářivky s elektronickými předřadníky a a počítače v množství větší než malém.
Po uvedení do plného provozu se přívodní kabel CYKY 5Cx 50 (TN-S) silně zahříval, právě kvůli přetěžování N vodiče, skutečně tam byl téměř dvojnásobný proud než ve fázových vodičích.
Naštěstí šel přívodní kabel relativně jednoduše vyměnit, nakonec se tam dal CYKY 5Cx 120.

Jak se s takovýmhle kabelem pracuje? Největší CYKY co jsem zapojoval byla 3x150+95 a už jsem dosti potil  :)

Špatně. 3x240+120 v mědi v létě je zážitek ...

Náš postup:
Dostat ho do sonapek jak to jen jde.
Nalisovat oka.
Lešenářská trubka, sikovky, ocelová kulatina prostrčená do díry v kabelovém oku a bojovat.   
Ideální stav je celé dění jen organizovat a odborně pozorovat... (dance)

A co takhle dva paralelní AYKY 3x240+120 v teplotě mezi 4 až 5 stupňů venku, za mírného mrholení s proletujícím sněhem, to je teprva zážitek. Tenkrát jsem si umanul, že se radši začnu trochu učit, abych to už nikdy nemusel opakovat. Kabely hrály vyloženou přesilovku.  :D

Pro ohýbání takových vodičů/kabelů mám přípravek na způsob rovnačky hromodrátů, práci zvládne i průměrně silná žena

… ale pochopil, nicméně jsem to nesrozumitelně napsal:
.... Harmonická se rozloží na nekonečnou Fourierovou řadu se členy sin a cos a koeficient stejnosměrné složky.  A pomocí dalších výpočtu, se Fourierová  řada zjednoduší na členy sinusové řady (posunutá sinusovka) … atd…. 

My sme ťahali tiež 3X240 vn káble ,  ale pri teplotách pod 8°C len vo výnimočných prípadoch a káble sme 24h  nahrievali v peci, aby sa pri práce s nimi pri tej teplote nepoškodila izolácia. Je to niekde aj v norme ,  ale normy,( nakoľko mám len učňovku) a vekovo už tiež nie som najmladší ,  sú mi trochu vzdialené. V každom prípade je to drina, najmä ak sa musia v stiesnených podmienkach ťahať cez rôzne diery, zátačky a uchytávať na rošty, kde Vám sotva vojde ruka.

Ono v principu je to jednoduchý. Mějme graetz, za ním kondík a nějakou zátěž. OD nuly dop naptína kondíku nebere zařízení nic ze sítě, všechno živí ten kondík. Teprve až se dostane ned nad napětí na kondíku, začne se kondík nabíjet a napájení převezme síť. V té chvíli teprve začne týct napětí. A když okamžitá hodnota napětí v síti spadne pod napětí kondíku, zase neteče nic... Takže proud bere jenom ve chvíli, kdy je napětína maximu.

Problém nastane ve chvíli, kdy jsou tři tyhle bazmeky na 230V a proud berou jenom ve chvíli, kdy jsou další dvě fáze na nízkým napětí a krmí se jenom jedno z nich. Pak se proud musí vrátit po N... A za chvíli z druhé fáze, pak ze třetí...

A ještě větší prča je, když těchhle bazmeků je za 3f kabelem řekněme 90%...

Co jsou to harmonick�

Zkusím zvednout hozenou rukavici.

Z matematického hlediska jsou to skutečně stejné veličiny.
Základní info o harmonii lze najíttřeba na tetičce wiki pod pojmem stupnice (hudba)
Jen doplní, že základním tónem v evropské hudbě je komorní A s frekvencí 440 Hz.
Další půltóny pod a nad získáme násobením, nebo dělením vždy o 14 odmocninu ze 2.
Rozestup pod malou tercii evropské ucho dráždí, zatímco větší rozestup tónu působí obecně přijatelněnji. Matematicky provázané tóny pak spolu pro nás vytvářejí harmonický souzvuk.
Vyšší harmonické v tom smyslu, jak se o nich tady bavíme (tedy sudé a liché násobky základního tónu) pak udávají barvu tónu.
Jinak řečeno podle obsahu vyšších harmonických poznáte, jestli hrajou housle, nebo flétna atd.

Takže zatímco vyšší harmonické jsou v hudbě žádané a uchu posluchače lahodící, v energetice drásají nitra techniků, kteří se je snaží všemožně potlačit.

Někde jsem se dočetl, průchod proudu vedením o 1A 5.harmonické má stejný účinek na vedení jako průchod 5A při klasických 50Hz... Tak mně docela zajímá jestli je to opravdu tak

Záleží čo chápete pod pojmom "účinok na vedenie"?

Co se týká připojování kabelů silnějších průřezů, je to asi nejvíc o praxi ...  8)
Je výhodnější nechat si vodiče trochu delší, lépe se potom s nimi pracuje, dají se jednodušeji natvarovat do požadované polohy.
Asi nejobtížnější je připojit vodiče úplně nákrátko, to chce hodně zkušeností. Připojení silnějších vodičů také může způsobit nežádoucí "napnelismus" na přípojné místo.
Výhodnější je, pokud je tam alespoň malý oblouček, ten zmírní tlak nebo tah na přípojné místo. Také se to lépe připojuje, je kam uhnout.  
Pokud používáte kabelové oka, je nutné počítat s tím, že se při lisování trochu prodlouží. Je také nutné být velmi přesný, pokud něco chybí nebo přebývá, potom je dost těžké s tím něco udělat.
Podstatně jednodušší na práci je používat V - svorky místo kabelových ok.

Co se týká vyšších harmonických, je to už "vyšší dívčí",  obvykle to značně převyšuje znalosti běžných elektrikářů.
V podstatě jde o to, že některé spotřebiče nemají lineární (sinusový) průběh proudu.
V praxi jsou to hlavně spínané zdroje, které se používají u elektronických předřadníků pro zářivková svítidla nebo úsporné žárovky, dále také u zdrojů pro PC a další elektronická zařízení. Z dalších zařízení jsou to např. frekvenční měniče.
Nelineární spotřebiče odebírají ze sítě nesinusový (neharmonický) zátěžový proud. V sítích s nelineárními spotřebiči, se tedy mimo proudu základní harmonické frekvence (50 Hz) vyskytují harmonické proudy, jejichž frekvence je násobkem tohoto základního kmitočtu.
Pokud mluvíme o druhé, třetí, čtvrté (...) harmonické, odpovídá to kmitočtu 100, 150, 200 (...) Hz.
Pro posouzení kvality sítě se v současné době bere v úvahu rozsah do 2,5 kHz, odpovídající padesáté harmonické.
Příliš velký obsah vyšších harmonických může vést vede k tomu, že některé citlivé elektronické zařízení nebudou fungovat správně. Také mohou být poškozené kompenzační stanice jalového proudu.
Vyšší harmonické mají přímý vliv na větší ztráty na přenosových cestách a také je podstatně větší zatížení jalovým výkonem.
Obvykle je také nutné určité předimenzování některých částí el. instalace, např. přívodní kabely.

V současné době se to nemusí jevit jako nějaký zásadní problém, ale do budoucnosti je nutné s tímto počítat.

Souhlas. Osobně mě nejvíc fascinuje, že ač je všude samá výkonová elektronika (elektronické zdroje a předřadníky, úsporné světelné zdroje, počítače, frekvenční měniče, automatizace, atd.),  tedy zcela výrazný podíl zdrojů harmonických v instalaci, tak 95 % projektantů to zcela nechápe.

A tak se vesele všude navrhují nechráněné kompenzace, které jsou v takovém prostředí zcela blbě a je jen otázkou času, kdy začnou rezonovat. Nehledě na to, že jak PNE tak ČSN hovoří o tom, že od určitého podílu nelineárních spotřebičů v instalaci (10-20%) se musí osazovat kompenzace chráněné ...

Jenže ona zase není chráněná jako chráněná a pořádný návrh je pro oněch 95% projektantů španělskou vesnicí.

A proto si kompenzaci nechávám navrhovat externě.....

Prosím vás, kte jste nebral 2^(1/14) ? Máte 14 tónů v oktávě ?
Jěšte byste měl uvést, že geometrickou řadu tvoří pouze rovnoměrně temperováné ladění, které ale má problém s iracionálními poměry kmitočtů. Naproti tomu stupnice např. pythagorejském ladění se tvoří zcela jinak, jeho výhodou je soudělnost v jakémkoiv akordu.

Omlouvám se to mi uniklo. Po ránu jsem asi nebyl úplně ve formě
Je to samozřejmě dvanáctá odmocnina ze dvou a platí jen pro původní italské stupnice.
Indické, nebo čínské stupnice mají jinou metamatickou posloupnost.

:o Ale přece kompenzace pracuje na principu rezonance ne ? (kmitočet je 50Hz ...)

Hrazená kompenzace je úplně o něčem jiném:
Kompenzační kondenzátor je v kondenzátorové branži ten nejhorší "shit".
Je tak schválně navržen, protože je třeba jej vyrábět v masovém měřítku a s nízkými náklady. Navíc kmitočet sítě je jen 50Hz...
Tlumivka spolu s  kompenzačním kondenzátorem tvoří buď pásmovou, nebo dolní propust kolem síťového kmitočtu 50Hz, aby vyšší harmonické v síti nezatěžovaly kondenzátor, který by se vlivem "tangens delta" ztrát zahříval, až by v extrému obal explodoval.

Často ani toto řešení nestačí, když se "nadráždí" taková 1-2MW indukční pec, tak poskakují v kancelářích monitory počítačů po stolech a UPSky s hlasitým pískotem běhají po zemi ...
Pak pomohou odlaďovače zapojené mezi fáze a naladěné na 3, 6, 9 harmonickou.

No, to právě možná bývávalo.
Dnes je podle dlouhodobých měření v síti dominantní pátá harmonická,  čili nějakých 250 Hz.
K tomu další a další jiné harmonické a meziharmonické. Do toho HDO.

A když se proměnlivá kapacita v čase kompenzace potká s proměnlivou indukčností sítě a zrovna do toho se injektuje vhodná frekvence ... to se pak dějí věci.
Právě jeden z přínosů chráněné kompenzace je, že má vůči síti stále stejný rezonanční kmitočet, což o nechráněné neplatí. Anebo se pak použije jako naladěné filtry vybraných harmonických ...



Já mluvím o kompenzaci jalového výkonu. Ta primárně určitě na principu rezonance nefunguje  :)

Jak může mít kondenzátorová baterie "rezonanční kmitočet" ?

(ssur)  A jak tedy kolego funguje ?

Odpojená nijak. Připojená pak tvoří LC obvod se sítí.
A jak známo, každý LC obvod má svou rezonanční frekvenci.
Indukčnost síťových prvků (transformátory, kabely, motory, atd.) vs kapacita kondenzátorů.
A jelikož se obě reaktance mění v čase, tak se mění v čase i rezonanční kmitočet takového obvodu.

Kompenzace účiníku má za účel dosáhnout toho, aby jalový proud odebíraný spotřebiči byl co nejpřesněji kompenzován jalovým proudem odebíraným kompenzačním prvkem (kondenzátorem).
V obvodařině se tomu říká paralelní rezonance (zde na rezonančním kmitočtu 50 Hz).

... a nyní už fungovat začala ...
Ach jo.

Mam pocit, ze mluvime o tom samem, jen kazdy jinak.
Nebo se o puvodnim sdeleni, ze v dobe zarusenych siti nemaji nechranene kompenzace v navrzich co delat, ze budem taky postuchovat?

Na odborném fóru si sakra dobře rozmyslím, co a jak tu napíšu...

... jinak  skutečně - nehrazená kompenzace v průmyslovém prostředí je průšvih ( hlavně pro tu kompenzaci ...)

Doporučuji k prostudování: veveve.kbh.cz/kompenzace/chranena-kompenzace

Popřípadě dabljudabljuda blju.medportal .cz/elektricke-vedeni/kvalita-elektricke-energie/harmonicke

Aj keď by sme mohli hovoriť, že kondenzátor kompenzačnej jednotky spolu s indukčnosťou záťaží, napr. typický asynchrónny motor spolu tvoria paralelný rezonančný obvod, odporúčam v tomto prípade nehovoriť o rezonancii. Parazitné rezonancie, o ktorých sa často v energetike hovorí sú o niečom inom.  Typický priebeh impedancie siete je taký, že s rastúcou frekvenciou narastá. Ak sa nachádzajú v sieti nejaké kapacity (napr. aj uvedená kompenz. jednotka) dochádza na určitých kmitočtoch k náhlemu poklesu impedancie. Jedná sa o sériovú rezonanciu. Tento kmitočet je daný seriovými indukčnosťami siete a kapacitou kondenzátora. Ak tento pokles impedancie (sériová rezonancia) spadne na kmitočet blízky nejakej harmonickej, je problém. Hradená (chránená) kompenzácia zabezpečí posun tohto kmitočtu smerom dole tak, aby nespadol na frekvenciu, kde sa nachádza nejaká dominantná harmonická. Pekne je to vysvetlené v priloženom odkaze.

     

V tomto prípade by sme nemali hovoriť o jalovom výkone, ale o deformačnom výkone. Aj keď tento deformačný výkon je v podstate tiež "jalový" a má podobný dopad na straty v sieti ako klasický jalový výkon. Je to však deformačný  výkon.     

Aj keď samotná tlmivka má naozaj zabrániť zvyšovaniu strát v kondenzátore v dôsledku horšieho činiteľa strát na vyššom kmitočte a jeho následnému prehrievaniu s rizikom poškodenia, nehovoril by som v tomto prípade o pásmovej ani dolnej priepusti. Jednoducho tlmivka zvýši seriovú indukčnosť obvodu, čím sa táto sériová (parazitná) rezonancia posunie frekvenčne tam, kde ju chceme mať.
Pásmová priepusť naladená na 50Hz by musela zabezpečiť,  najnižšiu impedanciu na kmitočte 50Hz, čo v praxi nie je pravda, pretože impedancia v skutočnosti klesá dole ďalej až k nulovému kmitočtu. Dolná priepusť naladená na 50Hz by pomohla, avšak nebolo by to jednoduché urobiť kvalitnú DP.
Najjednoduchšie je posunúť parazitnú sériovú rezonanciu.     

Můžeme ještě nadhodit téma, jak se v třífázové síti chovají 3n harmonické.

Pokud mají stejnou relativní fázi ke "svému" napětí, tak jako netočivá složka. Pokud jsou spotřebiče zapojeny L-N, pak se uzavírá středním vodičem. To je pro mě jeden z důvodů, proč bych N zavrhnul.

Otázka do pranice: lze paralelní připojení kapacity a indukčnosti (myslím teď klasickou kompenzaci, nechráněnou, nehrazenou) na tvrdý zdroj napětí považovat za paralelní rezonanční obvod se všemi jeho atributy?

S mírným nadhledem by se dalo říci, že u sítě, kde je trafo 22/0,4 D/Y tak trochu v tom primáru zapojeném jako D "běhají dokolečka",  pokud mají srovnatelnou velikost, do přívodu vn se nepřenesou, ale zatěžují primár trafa...

Nenapadá mě, proč ne.

Nejsem si tím tak úplně jistý, myslím, že pokud bude trafo v jádrovém provedení, tak velikost netočivé složky proudu tranformovaná do trojúhelníku bude nejednoznačná. Ono totiž trafo v jádrovém provedení už trojúhelník "nepotřebuje".

Určite áno

Netočivá zložka prúdu zo sekundáru by sa mala preniesť do primárného vinutia v trojuholníku a zaťažovať ho, čo spôsobuje prídavne straty. Myslím že p. Schwarz to vyjadril správne.
Neviem čo máte namysli, že "toto trafo už trojuholník nepotrebuje"? Veď primárne vinutie do trojuholníka zapojené bude, a teda fyzicky tam ten trojuholník existuje, nie? 
 

A ako by ste napájal 1-fázové spotrebiče?

Správná otázka.
Naštěstí do hry vstupuje krom jiného i činitel jakosti.
A jelikož je dík odebíranému činnému výkonu ( což je vlastnost sítě zdroj-spotřebič ) dost mizerný, tak není náš fiktivní rezonanční obvod "rozvášněný" a kompenzace může fungovat tak, jak ji známe.

Áno, a keďže aj činiteľ akosti je jeden z atributov rezonančného obvodu, tak sa bude kompenzácia spolu s kompenzovaným zariadením naozaj chovať ako paralelný rezonančný obvod z dosť mizerným činiteľom akosti.

Kdyby nebyl rezonanční obvod zatížený, asi by nám ta rezonance podpořila zvýšení napětí a o to nějak zvlášť nestojíme...
(nebo snad autor Eltricku" by tím byl potěšen?

Prosím vás, jak ?
Fakt si nedovedu představit, jak by to paralelení rezonanční obvod na tvrdém napěťovém zdroji provedl.
Podle mě si bude v pohodě rezonovat, a nikdo si toho skoro nevšimne (ani síť).

L-L. Už jsme to probírali tady :
http://diskuse.elektrika.cz/index.php/topic,27135.msg208649.html#msg208649

Trojúhelník vinutí transformátoru je matemeticky ekvivalent jádrového uspořádání magnetického obvodu (nemá svislé spojky). Tak jako trojúhelník vinutí implikuje nulový součet fázových napětí (na základě druhého Kirchhoffova zákona),  tak také jádrové uspořádání implikuje nulový součet fázových napětí tentokrát na základě prvního Kirchhoffova zákona aplikovaného na magnetické toky v jádrech.
Jinak vyjádřeno, pro netočivou složku má trafo zanedbatelnou indukčnost (totiž jen tu rozptylovou - uzavřenou vzduchem (nebo olejem)). Čím menší bude tato rozptylová indukčnost, tím méně netočivého proudu se bude transformovat do primárního vinutí.

Pokud ale transformátor bude v plášťovém provedení, nebo bude složen ze tří jednofázových, tak se bude netočivá složka transformovat do primáru prakticky plnohodnotně.

Ano, sčítají se ve vodiči N/PEN a mohou ho až přetížit.

Vodič N bych nezavrhoval, má daleko víc kladných vlastností, než těch záporných.

Asi jsem měl použít výraz zatlumený místo výrazu zatížený