ವಿದ್ಯುತ್ ಜಾಲಗಳಲ್ಲಿ ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ಸ್ ಮೂಲಗಳು
ಆಧುನಿಕ ವಿದ್ಯುತ್ನಲ್ಲಿ ರೇಖಾತ್ಮಕವಲ್ಲದ ಅಂಶಗಳು ಏಕರೂಪವಾಗಿ ಇರುವುದರಿಂದ, ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಕೈಗಾರಿಕಾ ಜಾಲಗಳಲ್ಲಿ, ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ, ಪ್ರಸ್ತುತ ವಕ್ರಾಕೃತಿಗಳು ಮತ್ತು ವೋಲ್ಟೇಜ್ ವಕ್ರಾಕೃತಿಗಳು ವಿರೂಪಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ಸ್ ನೆಟ್ವರ್ಕ್ಗಳಲ್ಲಿ ಕಾಣಿಸಿಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ.
ಮೊದಲನೆಯದಾಗಿ, ನಾನ್-ಸೈನುಸೈಡಲಿಟಿಯು ಸ್ಥಿರ ಪರಿವರ್ತಕಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯಿಂದಾಗಿ, ನಂತರ - ಸಿಂಕ್ರೊನಸ್ ಜನರೇಟರ್ಗಳು, ವೆಲ್ಡಿಂಗ್ ಯಂತ್ರಗಳು, ಪ್ರತಿದೀಪಕ ದೀಪಗಳು, ಆರ್ಕ್ ಫರ್ನೇಸ್ಗಳು, ಟ್ರಾನ್ಸ್ಫಾರ್ಮರ್ಗಳು, ಮೋಟಾರ್ಗಳು ಮತ್ತು ಇತರ ರೇಖಾತ್ಮಕವಲ್ಲದ ಲೋಡ್ಗಳು.
ಗಣಿತದ ಪ್ರಕಾರ, ಪ್ರಸ್ತುತ ಮತ್ತು ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಕರ್ವ್ಗಳ ನಾನ್-ಸೈನುಸೈಡಲಿಟಿಯನ್ನು ಮುಖ್ಯ ಆವರ್ತನದ ಮುಖ್ಯ ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ ಮತ್ತು ಅದರ ಗುಣಕಗಳ ಹೆಚ್ಚಿನ ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ಸ್ನ ಮೊತ್ತವಾಗಿ ಪ್ರತಿನಿಧಿಸಬಹುದು. ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯು ತ್ರಿಕೋನಮಿತೀಯ ಫೋರಿಯರ್ ಸರಣಿಯಲ್ಲಿ ಫಲಿತಾಂಶವನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಫಲಿತಾಂಶದ ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ಸ್ನ ಆವರ್ತನಗಳು ಮತ್ತು ಹಂತಗಳ ಮೌಲ್ಯಗಳನ್ನು ಸೂತ್ರವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಸುಲಭವಾಗಿ ಲೆಕ್ಕಹಾಕಬಹುದು:
ವಾಸ್ತವವಾಗಿ, ಮೂರು-ಹಂತದ ನೆಟ್ವರ್ಕ್ನಲ್ಲಿ ನಾನ್-ಸೈನುಸೈಡಲ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ಗಳು ಮತ್ತು ಪ್ರವಾಹಗಳ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಸಂಯೋಜನೆಯು ಅಸಮಪಾರ್ಶ್ವ ಅಥವಾ ಸಮ್ಮಿತೀಯವಾಗಿರಬಹುದು.ಮೂರು ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ಸ್ (k = 3n) ನ ಗುಣಕಗಳಿಗೆ ನಾನ್-ಸೈನುಸೈಡಲ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ಗಳ ಸಮ್ಮಿತೀಯ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು ಶೂನ್ಯ-ಅನುಕ್ರಮ ವೋಲ್ಟೇಜ್ಗಳ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ರಚನೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ.
ಇದಲ್ಲದೆ, k = 3n + 1 ನಲ್ಲಿ, ಮೂರು-ಹಂತದ ನೆಟ್ವರ್ಕ್ನಲ್ಲಿ ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ ಋಣಾತ್ಮಕ ಅನುಕ್ರಮ ವೋಲ್ಟೇಜ್ಗಳ ಸಮ್ಮಿತೀಯ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ ಸೈನುಸೈಡಲ್ ಅಲ್ಲದ ವೋಲ್ಟೇಜ್ಗಳ ಸಮ್ಮಿತೀಯ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಪ್ರತಿ ಕೆ-ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ ನೇರ, ಹಿಮ್ಮುಖ ಅಥವಾ ಶೂನ್ಯ ಅನುಕ್ರಮದ ಹಂತದ ವೋಲ್ಟೇಜ್ಗಳ ಸಮ್ಮಿತೀಯ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡುತ್ತದೆ.
ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗಿ, ಆದಾಗ್ಯೂ, ಹಂತದ ನಾನ್-ಸೈನುಸೈಡಲ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ಗಳ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು ಅಸಮಪಾರ್ಶ್ವವಾಗಿ ಹೊರಹೊಮ್ಮುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಮೂರು-ಹಂತದ ಟ್ರಾನ್ಸ್ಫಾರ್ಮರ್ಗಳ ಕಾಂತೀಯ ಕೋರ್ಗಳು ಸ್ವತಃ, ಅವು ರೇಖಾತ್ಮಕವಲ್ಲದ ಮತ್ತು ಅಸಮಪಾರ್ಶ್ವವಾಗಿರುತ್ತವೆ, ಏಕೆಂದರೆ ಮಧ್ಯ ಮತ್ತು ಅಂತಿಮ ಹಂತಗಳಿಗೆ ಕಾಂತೀಯ ಮಾರ್ಗಗಳ ಉದ್ದಗಳು 1.9 ಅಂಶದಿಂದ ಭಿನ್ನವಾಗಿರುತ್ತವೆ. ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ, ಮಧ್ಯಮ ಹಂತದ ಮ್ಯಾಗ್ನೆಟೈಸಿಂಗ್ ಪ್ರವಾಹಗಳ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಮೌಲ್ಯಗಳು ಅಂತಿಮ ಹಂತಗಳಿಗೆ ಮ್ಯಾಗ್ನೆಟೈಸಿಂಗ್ ಪ್ರವಾಹಗಳ ಮೌಲ್ಯಗಳಿಗಿಂತ 1.3 - 1.55 ಪಟ್ಟು ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದೆ.
ಪ್ರತಿ ಕೆ-ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ ಹಂತದ ವೋಲ್ಟೇಜ್ಗಳ ಅಸಮಪಾರ್ಶ್ವದ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯನ್ನು ರೂಪಿಸಿದಾಗ ಅಸಮಪಾರ್ಶ್ವದ ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ಸ್ ಸಮ್ಮಿತೀಯ ಘಟಕಗಳಾಗಿ ವಿಭಜನೆಯಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ವಿಶಿಷ್ಟವಾಗಿ ಮೂರು ಅನುಕ್ರಮಗಳ ಘಟಕಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ-ಶೂನ್ಯ, ಮುಂದಕ್ಕೆ ಮತ್ತು ಹಿಮ್ಮುಖ.
ಪ್ರತ್ಯೇಕವಾದ ತಟಸ್ಥದೊಂದಿಗೆ ಮೂರು-ಹಂತದ ಜಾಲಗಳು ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಹಂತಗಳಲ್ಲಿ ಶೂನ್ಯ-ಅನುಕ್ರಮ ಘಟಕಗಳ ಅನುಪಸ್ಥಿತಿಯಿಂದ ನಿರೂಪಿಸಲ್ಪಡುತ್ತವೆ, ಭೂಮಿಯ ದೋಷಗಳಿಲ್ಲ ಎಂದು ಒದಗಿಸಲಾಗಿದೆ. ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ, ಹಂತದ ಪ್ರವಾಹಗಳಲ್ಲಿ ಮೂರು ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ಸ್ನ ಗುಣಾಕಾರಗಳಿಲ್ಲ, ಆದರೆ ರಿವರ್ಸ್ ಮತ್ತು ಧನಾತ್ಮಕ ಅನುಕ್ರಮ ಘಟಕಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ಇತರ ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ಸ್ ಇವೆ.
ಪವರ್ ರಿಕ್ಟಿಫೈಯರ್ಗಳು, ನಿಯಮದಂತೆ, DC ಬದಿಯಲ್ಲಿ ದೊಡ್ಡ ಇಂಡಕ್ಟನ್ಸ್ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ, ಅವುಗಳು DC ಯಂತ್ರದ ವಿಂಡ್ಗಳು ಮತ್ತು ಮೃದುಗೊಳಿಸುವ ರಿಯಾಕ್ಟರ್ಗಳಾಗಿವೆ.ಈ ಇಂಡಕ್ಟನ್ಸ್ಗಳು ಪರ್ಯಾಯ ಪ್ರವಾಹದ ಬದಿಯ ಸಮಾನ ಇಂಡಕ್ಟನ್ಸ್ಗಿಂತ ಹಲವು ಪಟ್ಟು ಹೆಚ್ಚು, ಆದ್ದರಿಂದ ಪರ್ಯಾಯ ವಿದ್ಯುತ್ ಜಾಲಕ್ಕೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದಂತೆ ಅಂತಹ ರಿಕ್ಟಿಫೈಯರ್ಗಳು ಹೆಚ್ಚಿನ ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ ಪ್ರವಾಹದ ಮೂಲಗಳಾಗಿ ವರ್ತಿಸುತ್ತವೆ. ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ ಆವರ್ತನದೊಂದಿಗೆ ನೆಟ್ವರ್ಕ್ಗೆ ನಿರ್ದೇಶಿಸಿದ ಪ್ರವಾಹವು ಸರಬರಾಜು ನೆಟ್ವರ್ಕ್ನ ನಿಯತಾಂಕಗಳನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರದ ಮೌಲ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ.
ಮೂರು-ಹಂತದ ವಿದ್ಯುತ್ ಜಾಲಗಳಿಗೆ, ಅಂತಹ ಪರಿವರ್ತಕಗಳಂತೆ 6 ಕವಾಟಗಳಿಗೆ ಮೂರು-ಹಂತದ ಪೂರ್ಣ-ತರಂಗ ರಿಕ್ಟಿಫೈಯರ್ಗಳನ್ನು ಬಳಸುವುದು ವಿಶಿಷ್ಟವಾಗಿದೆ, ಇದರಿಂದ ಅವುಗಳನ್ನು ಆರು-ನಾಡಿ ಅಥವಾ ಆರು-ಹಂತ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಹಂತಗಳಿಗೆ ಪ್ರಸ್ತುತ ಕರ್ವ್ ಅನ್ನು ಸಮೀಕರಣದಿಂದ ವಿವರಿಸಬಹುದು (ಒಂದು ಹಂತದ A ಯ ಪ್ರವಾಹಕ್ಕೆ):
ಹಂತದ ಪ್ರವಾಹಗಳು ಕೇವಲ ಬೆಸ ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ಸ್ ಅನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುವುದನ್ನು ನೋಡಬಹುದು, ಅದು ಮೂರು ಗುಣಕಗಳಲ್ಲ, ಮತ್ತು ಈ ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ಸ್ ಚಿಹ್ನೆಗಳು ಪರ್ಯಾಯವಾಗಿರುತ್ತವೆ: 6k + 1 ನೇ ಕ್ರಮದ ಧನಾತ್ಮಕ ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ಸ್ ಮತ್ತು 6k-1 ನೇ ಕ್ರಮದ ಋಣಾತ್ಮಕ ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ಸ್.
ಹನ್ನೆರಡು-ಹಂತದ ರಿಕ್ಟಿಫೈಯರ್ ಅನ್ನು ಬಳಸಿದರೆ, ಆರು-ಹಂತದ ರೆಕ್ಟಿಫೈಯರ್ಗಳ ಜೋಡಿಯನ್ನು ಮೂರು-ಹಂತದ ಟ್ರಾನ್ಸ್ಫಾರ್ಮರ್ಗಳ ಜೋಡಿಗೆ ಸಂಪರ್ಕಿಸಿದಾಗ (ದ್ವಿತೀಯ ವೋಲ್ಟೇಜ್ಗಳು ಪೈ / 6 ನಿಂದ ಹಂತ-ಬದಲಾಯಿಸಲ್ಪಡುತ್ತವೆ), ನಂತರ 12k + 1 ಮತ್ತು 12k- ನ ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ಸ್ ಕ್ರಮವಾಗಿ 1-ಆರ್ಡರ್ಗಳು ಕಾಣಿಸಿಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ.
ರೆಕ್ಟಿಫೈಯರ್ಗಳನ್ನು ಬಳಸುವ ಮೊದಲು, ಟ್ರಾನ್ಸ್ಫಾರ್ಮರ್ಗಳು ಮತ್ತು ವಿವಿಧ ವಿದ್ಯುತ್ ಯಂತ್ರಗಳು ಮಾತ್ರ ವಿದ್ಯುತ್ ಜಾಲಗಳಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ಸ್ನ ಮುಖ್ಯ ಮೂಲವಾಗಿದೆ. ಆದರೆ ಇಂದಿಗೂ ಟ್ರಾನ್ಸ್ಫಾರ್ಮರ್ಗಳು ವಿದ್ಯುತ್ ಜಾಲಗಳ ಸಾಮಾನ್ಯ ಅಂಶಗಳಾಗಿವೆ.
ಟ್ರಾನ್ಸ್ಫಾರ್ಮರ್ಗಳು ಹೆಚ್ಚಿನ ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ಸ್ ಅನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಕಾರಣವೆಂದರೆ ಮ್ಯಾಗ್ನೆಟಿಕ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ಗಳ ರೇಖಾತ್ಮಕವಲ್ಲದ ಮ್ಯಾಗ್ನೆಟೈಸೇಶನ್ ಕರ್ವ್ ಮತ್ತು ನಿರಂತರ ಉಪಸ್ಥಿತಿ ಹಿಸ್ಟರೆಸಿಸ್ ಕುಣಿಕೆಗಳು… ರೇಖಾತ್ಮಕವಲ್ಲದ ಮ್ಯಾಗ್ನೆಟೈಸಿಂಗ್ ಕರ್ವ್ ಮತ್ತು ಹಿಸ್ಟರೆಸಿಸ್ ಲೂಪ್ ಮೂಲ ಸೈನುಸೈಡಲ್ ನೋ-ಲೋಡ್ ಮ್ಯಾಗ್ನೆಟೈಸಿಂಗ್ ಕರೆಂಟ್ನ ವಿರೂಪಗಳನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಇದರ ಫಲಿತಾಂಶವು ಟ್ರಾನ್ಸ್ಫಾರ್ಮರ್ ಗ್ರಿಡ್ನಿಂದ ಸೆಳೆಯುವ ಪ್ರವಾಹದಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ಸ್ ಆಗಿದೆ.
110 kV ವರ್ಗದ ಟ್ರಾನ್ಸ್ಫಾರ್ಮರ್ಗಳು 1% ಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ನೋ-ಲೋಡ್ ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ಹೊಂದಿಲ್ಲ, ಮತ್ತು 6-10 kV ವರ್ಗದ ಟ್ರಾನ್ಸ್ಫಾರ್ಮರ್ಗಳು - 2-3% ಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿಲ್ಲ. ಇವುಗಳು ಸಣ್ಣ ಪ್ರವಾಹಗಳು ಮತ್ತು ಮ್ಯಾಗ್ನೆಟಿಕ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ನಲ್ಲಿ ಅವುಗಳ ಸಕ್ರಿಯ ನಷ್ಟಗಳು ಅತ್ಯಲ್ಪವಾಗಿರುತ್ತವೆ. ಇದು ಮುಖ್ಯವಾದ ಮ್ಯಾಗ್ನೆಟೈಸೇಶನ್ ಕರ್ವ್ ಆಗಿದೆ, ಹಿಸ್ಟರೆಸಿಸ್ ಲೂಪ್ ಅಲ್ಲ.
ಮ್ಯಾಗ್ನೆಟೈಸೇಶನ್ ಕರ್ವ್ ಸಮ್ಮಿತೀಯವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಫೋರಿಯರ್ ಸರಣಿಯ ವಿಸ್ತರಣೆಯಲ್ಲಿ ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ಸ್ ಕೂಡ ಇಲ್ಲ. ಮ್ಯಾಗ್ನೆಟೈಸಿಂಗ್ ಪ್ರವಾಹದ ಅಸ್ಪಷ್ಟತೆಯು ಬೆಸ ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ಸ್ನಿಂದ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ, ಅವುಗಳಲ್ಲಿ ಮೂರು ಗುಣಕಗಳು. ಮೂರನೆಯ ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ ಅನ್ನು ನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾಗಿ ಉಚ್ಚರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಐದನೇ ಮತ್ತು ಏಳನೇ ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ಸ್ ಸಹ ಅತ್ಯಂತ ಮಹತ್ವದ್ದಾಗಿದೆ.
EMF ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ಸ್ ಮತ್ತು ಪ್ರಸ್ತುತ ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ಸ್ ಸಹ ಮೋಟಾರುಗಳ ವಿಶಿಷ್ಟ ಲಕ್ಷಣಗಳಾಗಿವೆ, ಸಿಂಕ್ರೊನಸ್ ಮತ್ತು ಅಸಮಕಾಲಿಕ ಎರಡೂ… ಈ ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ಸ್ ಟ್ರಾನ್ಸ್ಫಾರ್ಮರ್ಗಳಿಂದ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ಪ್ರಸ್ತುತ ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ಸ್ನಂತೆಯೇ ಅದೇ ವಿದ್ಯಮಾನಗಳಿಂದ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ - ಸ್ಟೇಟರ್ ಮತ್ತು ರೋಟರ್ ತಯಾರಿಸಲಾದ ವಸ್ತುಗಳ ಮ್ಯಾಗ್ನೆಟೈಸೇಶನ್ ಕರ್ವ್ನ ರೇಖಾತ್ಮಕವಲ್ಲದ.
ಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಮೋಟಾರ್ಗಳ ಪ್ರಸ್ತುತ ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ಸ್ನ ಆವರ್ತನ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಮ್, ಟ್ರಾನ್ಸ್ಫಾರ್ಮರ್ಗಳಂತೆ, ಬೆಸ ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ಸ್ ಅನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿದೆ, ಅವುಗಳಲ್ಲಿ ನಿಸ್ಸಂಶಯವಾಗಿ ಮೂರು ಗುಣಕಗಳು. ಇಲ್ಲಿ ಅತ್ಯಂತ ಗಮನಾರ್ಹವಾದವು 3 ನೇ, 5 ನೇ ಮತ್ತು 7 ನೇ ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ಸ್.
ಟ್ರಾನ್ಸ್ಫಾರ್ಮರ್ಗಳಂತೆ, ಒರಟಾದ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರಗಳು 3ನೇ, 5ನೇ ಮತ್ತು 7ನೇ ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ಸ್ನ ಶೇಕಡಾವಾರು ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ಮೂರನೇ ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ಗೆ 40%, ಐದನೇ ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ಗೆ 30% ಮತ್ತು ಏಳನೇ ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ಗೆ 20% (ಶೇ. ಐಡಲ್ ಕರೆಂಟ್).