Diskuse Elektrika.cz

ARisk#9 Co je to harmonická frekvence?  Proč je velký problém 3. harmonická?
    Jak souvisí harmonická frekvence s nízkým napětím? Proč se nejvíce bojíme 3. harmonické? Jaké jsou její důsledky a hrozby? Edmund Pantůček nám tyto informace prozradí v dalším díle seriálu ARisk.
    Zdroj: zde... (http://elektrika.cz/data/clanky/arisk-9-co-je-to-harmonicka-frekvence-proc-je-velky-problem-3-harmonicka)


    

    
        
Je pro vás vysvětlení Edmunda Pantůčka srozumitelné?

Je to dnes hodně aktuální a důležitá věc, ale je škoda, že rozhovor neudělal jasno v tom, že je rozdíl mezi harmonickou a vyšší harmonickou... Někdy pak mluvíme o harmonické a myslíme vyšší harmonickou
Harmonická je to "správné",  pouze vyšší harmonická je to, co nám dělá problémy.
Pokud jde o střední vodič N nebo PEN, tak i 5. harmonická může být energeticky dost významná a přispívá výrazně k jeho přetížení.
U 3. harmonické je ještě jeden problém, tím, že to je 3. a máme třífázovou soustavu, dost nevhodně se ty 3. harmonické z jednotlivých fází "skládají" na primáru trafa (pokud je to klasické 22D/0,4Y)

Nedávno jsem to hodil do grafu v Excelu.

Při nelineární souměrné zátěži (symetrické 3f soustavy) tvoří všechny 3n,  n ∊ ℤ harmonické netočivou složku soustavy proudu, ta se uzavírá právě po středním vodiči. Říkám to pořád, zrušit střední vodič a bude klid.

??
Všechno není připojeno na sdružené napětí. To bychom museli toho změnit příliš, abychom nepotřebovali střední vodič.

Jistě. Je to trochu nadsázka, ale krásná idea, ne ?

Už je zrušený, stal se z něho nulový.  ;D

Není zrušený, schoval se do stejnosměru.

A kolikátá je tam harmonická?  :D

Podle pana Fouriera jsou tam všechny.  8)

Pojmom harmonická sa v odbornej terminológii myslí samozrejme násobok základnej harmonickej. Zdôrazňovať, že sa jedná o vyššiu harmonickú teda asi nemá žiadny význam.  Okrem toho poznáme aj medziharmonick é (frekvencie, ktoré nie sú násobkom základnej harmonickej) a subharmonické (frekvencie nižšie ako je základná harmonická).     

5. harmonická môže byť naozaj energeticky dosť významná, väčšinou je jej úroveň vyššia ako u 3.harmonickej, avšak táto harmonická neprispieva k preťažovaniu PEN vodiča. Prispieva iba natoľko ako základná harmonická, teda najmä pri nesymetrickej záťaži. U tretej harmonickej a jej násobkom je to úplne iné. 

A ešte jedná zásadná pripomienka k informácií, ktorú tu podal p. Pantůček:
Trojfázové zariadenia pre riadenie pohonov nie sú vôbec zdrojom 3.harmonickej, resp. ich vôbec nespôsobujú. Tieto zariadenia totiž väčšinou používajú 6-pulzný usmerňovač a ten je zdrojom najmä 5 a 7 harmonickej a ďalších vyšších rádov. Tretia harmonická tu nemá ako vzniknúť.
Zdrojom 3.harmonickej sú predovšetkým malé jednofázové zariadenia s 4-pulznými usmerňovačmi a v súčasnosti najvyššiu úroveň produkuje masa lacných úsporných kompaktných svietidiel. Obávať sa preto preťaženia PEN vodiča je treba predovšetkým v objektoch kde je hodne týchto zariadení, teda napr. veľké kancelárske priestory a pod.
V priemyselných objektoch s množstvom riadených pohonov môžte očakávať predovšetkým 5,7, 11 a 13 harmonickú.    
 

Technik by se měl vyjadřovat přesně! Právě proto, aby nedošlo k záměně, měla by se vyšší harmonické důsledně označovat jako vyšší!

To je hodně odvážné tvrzení.
Možná by bylo pro vás poučné, kdybyste si "napsal marko" pro Excel a zkusil si jak se bude měnit výstupní průběh při různé velikosti 3. a 5. harmonické a co při tom poteče středním vodičem

Nic jednoduššího. Do excelu jsem doplnil graf, jak se sečtou průběhy páté harmonické. Hodnota tohoto součtu je téměř 50% hodnoty fází.

Vďaka za snahu, no nezdá sa vám, že mate tie piate harmonické nejako fázovo rozhádzané? Aby bol jednoznačný fázový vzťah piatych harmonických voči jednotlivým základným harmonickým, doplnil som ich do grafu.
Pod váš graf som uviedol druhy opravený graf, kde je tento fázový vzťah už správny.
Ako môžte vidieť z grafu, prúd v PEN bude pri symetrickej záťaži nulový. Pre jednoduchosť som neuvažoval s fázovým posunom 5.harmonických . Ak bude rovnaký v jednotlivých fázach, prúd PEN vodičom bude taktiež nulový. Ak budú fázy rôzne, samozrejme nejaký malý prúd tam potečie. Ale to isté platí aj u základnej harmonickej, takže toto teraz neriešime.  

Áno, máte pravdu, technik by sa mal vyjadrovať presne. Aj preto prikladám definíciu harmonických z aktuálne platnej normy EN 50160. Pojem "vyššie harmonické" sa používal v minulosti, no dnes by sa už nemal používať. Ak ho aj laik použije, odborník vie, o čo sa jedná. 


Odpovedal som v predchádzajúco m príspevku p.Svejkovskemu .

Důvod?

Jenže ono to v praxi funguje úplně jinak!
Vezmeme průběh proudu, jaký okruhem prochází, pokud je použit usměrňovač a za ním filtrace. A ten průběh si dokážeme popsat jako základní harmonickou, sečtenou s 3. harmonickou s nějakým fázovým posunem, a dalšími, které mohou mít fázový posun úplně jiný...  a čím je "úhel otevření usměrňovače" menší, čím je užší impuls, a tím je nepříznivější poměr mezi základní harmonickou a vyššími.

V praxi majú samozrejme jednotlivé harmonické voči základnej harmonickej určitý fázový posun. Teoreticky, ak budeme mať v jednotlivých fázach inštalované rovnaké spotrebiče s podobným výkonom, bude prúd od 5.harmonickej v PEN vodiči nulový. Zo zmenou záťaže v jednotlivých fázach prípadne aj zmenou charakteru spotrebičov (iný fázový posun voči základnej harmonickej) samozrejme vznikne od týchto harmonických určitá malá netočivá zložka prúdu. Toto všetko však platí aj u základnej harmonickej 50Hz. Prúdy sa jednoducho v uzle vektorovo sčítajú. Tretia harmonická a jej násobky sú však úplne o niečom inom. Preto strašiť ľudí tým, že harmonické 5 rádu zaťažujú nadmerne PEN vodič považujem jednoducho za zavádzanie. Podobne aj tvrdenie, že tento PEN vodič vo zvýšenej miere zaťažujú trojfázové FM považujem za nesprávne.
V praxi totiž nikde nenájdete obvod, ktorý by mal v PEN vodiči väčší prúd 5. alebo 7.harmonickej ako v najviac zaťaženom fázovom vodiči. U tretej harmonickej to však platí vždy. Teda, že zaťaženie PEN vodiča 3.harmonickou je vždy väčšie ako je najvyššie zaťažený fázový vodič.   

Jednoducho preto, že ak sa bavíme o harmonických, ktoré sú spôsobované nelineárnymi záťažami slovo "vyššie" je tam v podstate zbytočne. A aj preto, že je tento pojem takto v medzinárodných technických normách definovaný, a ako aj uviedol p.Schwarz: "Technik by se měl vyjadřovat přesně!"

Aby som však bol korektný, aj ja ešte celkom často nesprávne používam spojenie "vyššie harmonické".  :)   

Není tam zbytečné,  odlišuje základní (první) harmonickou od těch ostatních (2. a ještě vyšší). Stále nerozumím tomu, proč je podle Vás termín "vyšší harmonické" nesprávný nebo nevhodný.
Podle mne je správnější (přesnější a výstižnější) než pouhé "harmonické",  protože u těch nikdy nevíte s jistotou, jestli tím původce výroku myslí všechny, nebo jen ty vyšší. I první harmonická je harmonická.

Za předpokladu, že harmonické jsou celočíselným násobkem základní harmonické a meziharmonické jsou neceločíselným násobkem, kdy nižší harmonická je speciálním případem meziharmonické, tak je opravdu zbytečné používat slovo „vyšší“. Význam to má jen u odlišení vyšších harmonických od základní, ale pokud se řeší základní harmonická, bývá toto přídavné jméno uvedeno. A určitě je praktičtější termínově odlišit jednu frekvenci od všech ostatních než všechny ostatní frekvence od jedné. Zejména, pokud se použije množné číslo, tam je úplně jasné, že harmonické musí obsahovat i vyšší, minimálně jednu. Takže termíny základní harmonická, harmonická a meziharmonická popisují problematiku úplně.

A proč se bojím nejvíc třetí harmonické?
Protože v trojfázové soustavě se mně proudy třetí harmonické vracejí přes PEN vodič

Podľa princípu superpozície:
 Základná harmonická prúdu vracajúceho cez PEN je násobkom tri základnej harmonickej prúdu cez fázový vodič, tj. 150 Hz.
Ak by sme pokračovali, tak ďalšie harmonické prúdu vracajúceho cez PEN vodič sú 300, 450, 600... Hz

Veľmi dobré vysvetlenie p.Strycharski, vďaka. Presne o toto mi išlo. Slovo vyššie je tam naozaj zbytočné. Aj keď sa v odborných textoch toto spojenie ešte veľmi často používa a to nie len u nás ale aj v angličtine ako harmonické vyššieho rádu. "higher order harmonics".