Klavyeah
Üye
- Katılım
- 28 Ağu 2006
- Mesajlar
- 269
- Puanları
- 1
- Yaş
- 39
Üçüncü Harmoniğin Getirdiği Problem
Elektrik cihazlarının hemen hemen hepsi saf sinüs eğrili alternatif akım gerilim değerlerine göre dizayn ve imal edilirler. Ancak kullanılan şebekelede saf sinüs eğrisine nadiren raslanır.Harmonik frekanslar sinüs eğrisi üzerindse distorsiyonlar meydana getirerek elektrik ekipmanlari üzerinde interferanslara sebeb olurlar.
Harmonikler şebekeye bağlı lineer olmayan yükler tarafından üretilirler. Deşarj lambaları ,yarıiletken elemanlar ve bilgisayarların yükleri değişik büyüklüklerde harmonik akım ve gerilim üretirler.
Şebekede en fazla etkisi görülen harmonikler 150 Hz frekanslı üçüncü harmonik, 250 Hz frekanslı beşinci harmonik ve 350 Hz frekanslı yedinci harmoniktir. Genellikle bir fazlı yükler üçüncü harmoniği ve üç fazlı yüklerde diğer harmonikleri üretirler.
Üçüncü Harmoniğin Üretilmesi
Deşarj lambalarının ve bilgisayarlarlar gibi lineer olmayan yüklerin şebekede kullanımlarının artması üçüncü harmoniğin bu yükler tarafından üretilmesi sebebiyle şebekede ve diğer ekipmenlar da problemler meydana getirir.
Üçüncü harmonik nötr iletkeni üzerinde faz iletkeni üzerindeki akımdan daha fazla değarde akım üretir.Fluoresan , civa buharlı ,sodyum buharlı ,metal halide lambalar gibi deşarj lambaları üçüncü harmonik üretirler. Bir deşarj lambasi şebekede 1A/kW değerinde 150 Hz frekansa haiz üçüncü harmonik akımı üretir.
Üçüncü Harmonikler Büyük Değerlerde Nötr Akımları Üretirler
Üç fazında eşit olrak yüklendiği simetrik şebekelerde nötr iletkeni üzerinde herhangi bir akım yoktur. Ancak eğer şebekede üçüncü harmonik varsa nötr iletkenler üzerinde akımlar görülür.
Deşarj lambalı sistemde , faz iletkenindeki harmonik miktarı faz akımlarının değerinin %30 değerine ulaşır.Böylece nötr iletkeninin yüklenmesi faz akımlarının 3x%30= 0.9 u değerine ulaşır.
harmonik akımlarının nötr iletkeninde üretilmesi
Tecrübeler göstermiştirki İş hanları , bankalar , ticari binalarda flüoresant lambaların bilgisayarlarin ve bilgisayarlara bağlı kesintisiz güç kaynaklarının artmasıyla nötr iletkenlerde görülen 3. Harmonik akımları herbir faz iletkeninden akan akım değerlerinin %150 ila %210 katına ulaşmıştır.
Faz akımlarının 1200 faz farkından dolayı nötr iletkendeki vektörel toplamı birbirini ifna ederken , faz iletkenlerindeki 3. harmonik akımları aralarında faz farkı olmadığından nötr iletkeni üzerinde birbirlerine ilave olarak yüksek değerlere ulaşırlar.
harmonik akımları
Nötr iletkeni 16mm2 bakır ve 25 mm2 alimnyum kesitten sonra faz iletkeninin kesitinin yarı değerinde boyutlandırıldığı tesislerde nötr iletkeninin aşırı yüklenmesi durumu ortaya çıkar.Bu durum ortaya nötr iletkeni sigorta veye herhangi bir aşırı akım açıcısıyla korunmadığından yangın tehlikesi ortaya çıkarır.
Amerikan CBEMA ( Computer-Business Equipment Manufacture Association) kuruluşu üçüncü harmonik tarfından ortaya çıkan yangın riskinden dolayı nötr iletkeninin kesitinin faz iletkeninin kesitinin 1.73 katı olması gerektiğini tavsiye etmiştir.
Uluslararası EMC direktiflerine uygun olrak yapılan yeni düzenlemelerde nötr iletkenin boyutlandırılmasında mutlaka üçüncü harmoniğin meydana getirdiği akımlar hesaba katılacaktır.Nötr iletkeninin kesiti bir fazlı sistemlerde kesit değerine bakılmaksızın ve üç fazlı ssistemlerde faz iletkeni 16 mm2 bakır , 25mm2 alımınyum kesite kadar faz iletkeni ile aynı kesitte olacaktır.
Üç fazlı 16mm2 bakır , 25mm2 aliminyum kesitten daha büyük faz iletkenine haiz sistemlerde aşağıdaki şartların hepsinin gerçekleşmesi durumunda nötr iletkeni faz iletkeninin kesitinden daha düşük değerde olabilir.
En yüksek( harmoniğide ihtiva eden) normal kullanım esnasında nötr iletkeninde görülebilecek akım nötr iletkeninin akım taşıma kapasitesinden daha büyük olmayacak
(Normal kullanımdan yükün fazlar arasında eşit bölünmesi kast edilmiştir)
Nötr iletkeni şartnamelere uygun olarak aşırı akıma karşı korunmuş olacaktır
Nötr iletkeninin kesiti en az 16mm2 bakır ve 25mm2 aliminyum olacaktır.
Tesisin planlama safhasında harmoniklerin üretilmesi ve miktarlari önceden tahmin edilmesi mümkün olmadığından Nötr iletkenleri ya yüksek değerlerde boyutlandırılmalı ve nötr iletkeninin kesiti en az faz iletkeni kesitinde olmalıdır veya özellikle eski tesislerde harmonik üreten cihazlarin üreteceği harmonik miktarı nötr iletkenini zorlamayacak seviyede olmalıdır.
THF yani üçüncü harmonik filtresi kullanıldığında nötr iletkende üçüncü harmonik akımlari meydana gelmesi engellenir ve üçüncü harmonik akımlarının engellenmesiyle nötr iletkeninin yüksek değerlerde boyutlandırılmasına gerek kalmaz.
Üçüncü Harmoniğin Etkileri
1. Şebekede
• Nötr iletkeninin aşırı ısınması ve yangın riskine sebeb olması
• Güç kayıplarının artması
• Kuvvetli elektromagnetik alanlar
• Şebekeye enterferansların verilmesi
2. Elektrik tesislerinde harmoniklerin sebeb olduğu enterferanslar
• Güç kayıplarının artması
• Rezonans riski
• Üçüncü harmonik akımının dönmesinden dolayı transformatorlarındelta sargılarında aşırı yüklenme
• Gürültü
• Sıcaklık yükselmesi
3. Kondansatörlerde
Kondansatörler özellikle harmoniklere karşı hassastır. Bu sebeble kondansatör bataryaları harmoniklera karşı mukavim olması için aşırı boyutlandırılır.
• Güç kayıplarının artması
• Rezonans riski
• İşletme ömrünün azalması
4. Kablolarda ve İletkenlerde
• Güç kayıplarının artması
• Nötr iletkeni üzerinde aşırı yüklenme (N ve PEN iletkeninde)
• Yangın riski
5. Bilgisayarlarda
• Yanlış çalışma riski .Harmonikler nedeni bilinmeyen enterferans etkilerine sebeb olabilirler
6. Diğer Enterferanslar
• Elektrik ekipmanlarının hatalı fonksiyonları
• Elektronik rölelerin hatalı fonksiyonları
• Toprak hata alarmlarının yanlış çalışması
• Cihazların uygun çalışmaması
• Kontrol cihazlarının hatalı fonksiyonları
• Kuvvetli elektromagnetik alanlar
• 4-hatlı sistamlarde potansiyel farkları. 3. Harmonik tarafından meydana getirilen 150 Hz hata akımlarının PEN iletkende sebeb olduğu potansiyel farklarıdır.Potansiyel farklari bilgisayarlarda yanlış çalışmalara sebeb olur
Transformatorlar üzerine etkisi
Transformatorlar harmoniklerden iki şekilde etkilenebilir.
1. Foucault veya Eddy akımları; Normal olarak tam yüklü transformatorlarda nominal kayıpların %10 u kadardir ,ancak harmonik miktarların karesi kadar bu kayıplar artar. Pratikte bilgisayar sistemlerini besleyen tam yüklü transformatorda ; toplam transformator kayıpları aynı eşdeğer lineer yüktekinin iki katı olur.Bunun sonucunda yüksek işletme sıcaklıkları ve transformator ömründe azalma meydana gelir.Öngörülen şartlar altında transformatorun 40 yıl olan işletme ömrü 40 güne düşebilir. Bu durum tam yüke göre dizayn edilmiş ve yüksek diversite faktörü kullanılmış transformatorlar içindir. Transformatorun gücü kullanım gücünün %30-40 fazlası için seçilen tesislerde aşırı ısınma gözlenmeyebilir. Ancak 3.harmanik akımlarının büyüklüğü ve etkisi yeni yapılacak tesislerde göz önüne alınmalıdır.
2. Nötr deki 3.harmonik akımları. Fazlarda olan bu durum transformatorun prımer delta sargısına yansıdığında nötrdeki harmonik akımları dolaşır.
3.harmonik akımları sargılarda absorbe edilerek bu akımların orta gerilim şebekesine geçmesi önlenir. Ancak 3. harmonikten başka harmonik akımları orta gerilim şebekesine geçer.
harmonik akımlarının transformatorun üçken sargılarında absorbe edilmesi