دانلود پاورپوینت بررسی اثر هارمونیک ها بر عملکرد موتورهای الکتریکی صنعتی

اثر هارمونیک ها بر عملکرد موتورهای الکتریکی صنعتی یکی از چالش‌های اساسی در شبکه‌های قدرت مدرن است که می‌تواند منجر به کاهش شدید بازدهی و آسیب‌های ساختاری جبران‌ناپذیر شود. این پدیده که عمدتاً ناشی از بارهای غیرخطی است، کیفیت توان را مختل کرده و پایداری سیستم‌های محرک الکتریکی را به خطر می‌اندازد.

در درک مقدمات این بحث، باید توجه داشت که با گسترش روزافزون ادوات الکترونیک قدرت مانند اینورترها، درایوهای فرکانس متغیر (VFD) و یکسوسازها، شکل موج جریان و ولتاژ از حالت سینوسی کامل خارج شده و مولفه‌های فرکانسی جدیدی با ضرایب صحیح از فرکانس پایه ایجاد می‌شوند. این اعوجاج‌های هارمونیکی در موتورهای القایی و سنکرون باعث بروز تلفات اضافی در هسته (تلفات هیسترزیس و جریان ادی) و تلفات مسی در سیم‌پیچ‌ها می‌گردند. زمانی که یک موتور صنعتی تحت تغذیه ولتاژ غیرسینوسی قرار می‌گیرد، افزایش دما به شکل غیرطبیعی رخ داده و عایق‌بندی سیم‌پیچ‌ها به دلیل تنش‌های حرارتی زودتر از موعد مستهلک می‌شود، که این امر مستقیماً بر طول عمر مفید (Lifespan) دستگاه تاثیر منفی می‌گذارد.

علاوه بر مباحث حرارتی، کلیات مربوط به اثرات مکانیکی هارمونیک‌ها نیز بسیار حائز اهمیت است؛ هارمونیک‌های مرتبه پنجم و هفتم به ترتیب باعث ایجاد گشتاورهای معکوس و مستقیم می‌شوند که نوسانات شدیدی را در گشتاور خروجی موتور پدید می‌آورند. این پدیده که با نام “تپش گشتاور” یا Torque Pulsation شناخته می‌شود، نه تنها باعث لرزش‌های مکانیکی شدید در شفت و یاتاقان‌ها می‌گردد، بلکه می‌تواند پدیده رزونانس را در سیستم‌های کوپلینگ مکانیکی تحریک کند. در نتیجه، هزینه‌های نگهداری و تعمیرات (PM) به شدت افزایش یافته و دقت فرآیندهای صنعتی که نیاز به سرعت و گشتاور ثابت دارند، به شکل محسوسی کاهش می‌یابد که این موضوع در صنایع حساس مانند پتروشیمی و فولاد یک بحران جدی تلقی می‌شود.

در نهایت، برای مدیریت و کاهش این اثرات مخرب در شبکه‌های صنعتی، استفاده از استانداردهایی نظیر IEEE 519 جهت کنترل سطح اعوجاج هارمونیکی کل (THD) الزامی است. راهکارهای مهندسی متعددی از جمله نصب فیلترهای هارمونیک اکتیو و پسیو، استفاده از درایوهای ۱۲ پالس یا بالاتر، و اصلاح طراحی سیستم زمین (Grounding) می‌تواند تا حد زیادی از ورود نویزهای فرکانس بالا به سمت موتور جلوگیری کند. شناخت دقیق رفتار هارمونیک‌های توالی مثبت، منفی و صفر در ماشین‌های الکتریکی به مهندسان برق اجازه می‌دهد تا با انجام محاسبات دقیق پخش بار و آنالیز فرکانسی، نقطه کار بهینه موتور را تعیین کرده و از پدیده Derating (کاهش ظرفیت نامی) برای جلوگیری از سوختن موتور در محیط‌های آلوده به هارمونیک استفاده نمایند.