اعوجاج موج اولیه سینوسی

وجود مولفه‌های هارمونیک علاوه بر موج اصلی که دارای فرکانس 50 هرتز می‌باشد، موجب تخریب موج اصلی سینوسی می‌شود که ممکن است مشکلات قابل توجهی وابسته به این سطح تحریف روی دهد.

مفهوم اثر پوستی در مؤلفه‌های بالای هارمونیک

منابع تولید هارمونیک می‌تواند موارد زیر باشد:

  1. درایوهای سرعت متغیر
  2. تجهیزات UPS
  3. بارهای غیرخطی 
  4. فرآیندهای صنعتی خاص 
  5. شرایط رزونانس با خازن‌های PFC
  6. منابع تولیدی مانند دیزل ژنراتور، موتورهای گیربکسی و غیره 

یک مساله گیج کننده که در اثر وجود جریان‌های هارمونیک وجود دارد، کاهش سطح عمق نفوذ جریان در تمام هادی‌ها (تابلو، ترانسفورماتور، کابل و غیره) می‌باشد که به نام اثر پوستی در فرکانس‌های بالاتر شناخته می‌شود.

 فرمول زیر می‌تواند برای تعیین عمق نفوذ در نوار مس مسطح برای فرکانس‌های مختلف استفاده شود.

عمق نفوذ:

که درآن :

           (mm) عمق نفوذ  - d

(µΩ.cm) مقاومت مس – p

              (Hz) فرکانس – f

مثالی از موج اصلی با فرکانس 50 هرتز:

   

مثال‌هایی برای فرکانس‌های هارمونیکی مختلف: 

شماره هارمونیک
فرکانس (Hz)
عمق نفوذ (mm)
سوم
f=150
d=5.38
پنجم
f=250
d=4.18
هفتم
f=350
d=3.52
یازدهم
f=550
d=2.81
سیزدهم
f=650
d=2.85

مشخص است که در فرکانس 50Hz عمق نفوذ کمی بیش از 9mm است، بنابراین با هادی (یا لمینیت جامد) بیش از 18mm ضخامت، مرکز هادی شروع به  "خالی شدن " از جریان می‌کند. همانطور که فرکانس‌های بالاتری از هادی عبور می‌کند، به عنوان مثال هارمونیک مرتبه 13 (650 هرتز) مرکز هادی‌ها به ضخامت 6 میلی متر "در دسترس" نیست.

این نتایج باعث می‌شود که دمای هادی از آنچه که در شرایط سینوسی واقعی انتظار می‌رود، بالاتر رود. راهکار کاهش این اثر به‌کارگیری تکنیک‌های محتاطانه و استفاده از فاصله هوایی بین هادی‌های ورقه ورقه شده به جای لمینیت‌های هادی و هادی‌های یکپارچه جامد می‌باشد.

مشکل دیگری که از وجود هارمونیک‌های فرد سوم، پنجم، هفتم، نهم و غیره برخلاف جریان هارمونیک اصلی ناشی می‌شود اینست که این هارمونیک‌ها به صورت برداری اضافه نمی‌شوند بلکه به صورت جبری در سیم خنثی اضافه می‌شوند.

این مشکل می‌تواند حتی باعث شود که جریان نوترال از جریان فازها بیشتر شود.


منبع : Technical Considerations in the Specification of LV Switchboards – AF Swichgear