ARisk#9 Co je to harmonická frekvence? Proč je velký problém 3. harmonická?

[Edmund Pantůček]

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...


   

[video]/video/2016/160111_arisk9_harmonicke_frekvence.mp4[/video]

   
   

ARisk#9 Co je to harmonická frekvence?  Proč je velký problém 3. harmonická?

   
Je pro vás vysvětlení Edmunda Pantůčka srozumitelné?

[Jiří Schwarz]

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)

[Jirka Š. Svejkovský]

Nedávno jsem to hodil do grafu v Excelu.

[Jan Kelbich]

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.

[Jiří Schwarz]

... 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.

[Jan Kelbich]

To bychom museli toho změnit příliš, abychom nepotřebovali střední vodič.

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

[Milan Illek]

Říkám to pořád, zrušit střední vodič a bude klid.

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

[Jirka Š. Svejkovský]

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

Není zrušený, schoval se do stejnosměru.

[Milan Illek]

Není zrušený, schoval se do stejnosměru.

A kolikátá je tam harmonická?  :D

[Jirka Š. Svejkovský]

Podle pana Fouriera jsou tam všechny.  8)

[dolac]

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

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 medziharmonické (frekvencie, ktoré nie sú násobkom základnej harmonickej) a subharmonické (frekvencie nižšie ako je základná harmonická).     

Pokud jde o střední vodič N nebo PEN, tak i 5. harmonická může být energeticky dost významná a přispívá výrazně k jeho přetížení.

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.    

[Jiří Schwarz]

Pojmom harmonická sa v odbornej terminológii myslí samozrejme násobok základnej harmonickej.
...    

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

...     
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.
...   

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

[Jirka Š. Svejkovský]

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

[dolac]

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.  

[dolac]

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

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. 

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

Odpovedal som v predchádzajúcom príspevku p.Svejkovskemu.

[Fuk Tomáš]

Pojem "vyššie harmonické" sa používal v minulosti, no dnes by sa už nemal používať.

Důvod?

[Jiří Schwarz]

...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.
....  

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.

[dolac]

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.