От каких условий зависят гармонические составляющие мощности, вырабатываемой генераторами сети 50/60 Гц?

У меня есть данные регистрации мощности из 11 стран (частота сети 60 Гц в США / 50 Гц в других странах). Эти данные были собраны с помощью аудиомагнитофона (в компьютере), подключенного непосредственно к электросети через понижающий трансформатор. Таким образом, синусоида электрического напряжения 50 Гц/60 Гц в основном хранится в компьютере в виде файла .wav .

Теперь, если я выполняю быстрое преобразование Фурье для этих данных, возникает различие между данными, собранными от одного генератора (из сети в стране), и другим по величине их гармоник. Я включаю изображения после выполнения БПФ.

Сетка A Здесь заметна только основная составляющая 60 Гц.БПФ данных сетки А

Сетка B Здесь основной компонент 50 Гц заметен, но также присутствуют нечетные множественные компоненты с уменьшающейся значимостью.введите описание изображения здесь

Сетка C Я не могу опубликовать 3 изображения из-за менее 10 повторений. Таким образом, Решетка С не имеет изображения, но описание остается.

Здесь заметен основной компонент 50 Гц, но также присутствуют нечетные множественные компоненты, но не с уменьшением значимости. 3-й компонент имеет наибольшее значение, чем 1-й, 5-й или 7-й.

Мой вопрос заключается в том, что заставляет эти гармонические компоненты возникать в первую очередь (может быть, какой-то аспект генератора). От чего они зависят или произвольны? На данный момент, судя по большому количеству данных, которыми я владею, кажется, что это должно быть шаблоном самих генераторов, потому что данные из одной и той же сетки постоянно демонстрируют эту черту. Может ли сеть (включая генераторы и нагрузку) внезапно перестать генерировать гармоники или изменить свои величины различных гармоник?

Более того, я вижу, что в сети А из США гармоники почти отсутствуют. Принимая во внимание, что Энергосистема B (Ливан) и Энергосистема C (Турция) имеют значительные гармонические составляющие. Может ли это быть из-за лучшего Генератора и механизмов контроля нагрузки в сетях США по сравнению с Ливаном и Турцией?

PS Любая информация об этом была бы здоровой. Также было бы здорово, если бы вы указали соответствующую литературу.

Напряжение от генератора не является идеальной синусоидой, и существует множество нагрузок с неидеальным синусоидальным током. Выпрямление переменного тока в постоянный является примером несинусоидальных токов нагрузки. Если в сети используются высоковольтные системы передачи постоянного тока, возникают некоторые гармоники.
Компьютер, используемый для записи этих измерений, может быть ответственен за возникновение по крайней мере некоторых из этих гармоник из-за характера его источника питания. Был ли один и тот же компьютер использован для всех измерений (вероятно, нет, просто проверка).
Нет, тот же компьютер не использовался. В разных странах использовались разные компьютеры и аудиомагнитофоны. Но для записи сигналов из восточных и западных сетей США также использовались разные компьютеры. Но сигналы США, как правило, содержат меньше гармоник. На самом деле сигналы из Франции также имели менее значительные гармоники по сравнению с сигналами из Индии, Турции и Ливана, что заставило меня предположить, что это может быть связано с лучшей инфраструктурой электроснабжения в развитых странах. Хотя я не очень хорошо разбираюсь в энергетике.
Попробуйте построить график в логарифмическом масштабе для оси Y, это покажет более четко мелкие компоненты.

Ответы (4)

Это может быть генератор, но, скорее всего, это тип нагрузки.

Простой источник питания постоянного тока с выпрямителем/конденсатором потребляет ток только вокруг пиков формы сигнала напряжения питания, что приводит к току с большим количеством нечетных гармоник и форме сигнала напряжения «срезанной синусоидой».

Этот тип источника питания долгое время преобладал в компьютерах, телевизорах и т. д., но в настоящее время он заменяется в новом оборудовании выше некоторого уровня мощности, например, 300 Вт или около того, источниками постоянного тока с «коррекцией коэффициента мощности». В них используется программируемый повышающий преобразователь тока, чтобы заставить входной ток питания быть таким, как если бы он шел на резистивную нагрузку.

Вполне вероятно, что в США имеется больше запасов с поправкой на PFC, а в Турции и Ливане больше запасов старого типа.

Позвольте мне погуглить для вас ссылку... https://en.wikipedia.org/wiki/Harmonics_(electrical_power)

Моя работа в основном связана с криминалистической идентификацией происхождения записи аудиофайлов. Частота электрической сети (ENF), колеблющаяся в районе 50/60 Гц, также просачивается в аудиофайлы (и встраивается) при записи в зоне фоновых помех. Я использую алгоритмы статистического машинного обучения для классификации источников аудиофайлов (что несколько имитирует записи необработанной мощности, о которых я здесь говорю, + шум). Теперь предполагается, что каждая Grid имеет уникальный шаблон ENF (который проявляется в статистическом анализе) из-за уникальных характеристик сети.
Эти характеристики включают в себя нагрузку, характер использования нагрузки, механизм управления нагрузкой сети и т. д. Теперь мне интересно, как большинство из вас говорит, эти вариации гармоник также зависят от нагрузки или сети, тогда они тоже должны быть статистически уникальным для разных сетей? Спасибо за ответ. Было бы еще полезнее, если бы вы могли указать мне на какую-нибудь литературу, в которой обсуждаются гармоники мощности в зависимости от сети или типа нагрузки. Большое спасибо.
Не могли бы вы предоставить ссылку на «источники постоянного тока с коррекцией коэффициента мощности». Я пытался найти некоторые, но, похоже, я не получил точную вещь. Спасибо.

Из википедии:

Гармоники тока вызываются нелинейными нагрузками. Когда к системе подключена нелинейная нагрузка, такая как выпрямитель, она потребляет ток, который не обязательно является синусоидальным. Форма волны тока может стать довольно сложной в зависимости от типа нагрузки и ее взаимодействия с другими компонентами системы.

Таким образом, диоды и трансформаторы с ферритовым сердечником (гистерезис в сердечнике) генерируют гармоники. Генератор на самом деле не добавляет гармоник. Это нагрузка.

Вот отличная схема из статьи о гармониках в энергосистемах . Следует также отметить, что импеданс линии также оказывает большое влияние на гармоники, потому что импеданс блокирует источник (большой генератор) от «видимости» нагрузки.введите описание изображения здесь

Большое спасибо за уже полезный ответ. Не могли бы вы прочитать комментарий, который я сделал к ответу @Neil_UK, для лучшего контекста. Было бы еще полезнее, если бы вы могли указать мне на какую-нибудь литературу, в которой обсуждаются гармоники мощности в зависимости от сети или типа нагрузки. Большое спасибо.
Да, они разные для разных сетей, поэтому вы можете использовать гармоники для идентификации, другие варианты, такие как включение нагрузки, также помогают в идентификации. Вот где начинается дикая часть: есть люди, которые уже делают это, и они постоянно отслеживают даже локальные изменения и всплески. Я читал в каком-то журнале EE (вероятно, в спектре), что они могут взять аудиозапись и извлечь 60-герцовый гул и найти локальные вариации времени сетки, коррелирующие с аудиозаписью И отточить местоположение . Это какие-то сумасшедшие вещи прямо там.

Когда вы рассматриваете «Сетку», вы говорите о комплексе как генераторов, так и нагрузок.
Ваш источник переменного тока может состоять (локально) либо из одного генератора, либо из нескольких параллельно.

  1. С одним генератором вы увидите искажение формы сигнала, в основном из-за его конструкции и более низких уровней гармоник для более крупных генераторов.
  2. При параллельном подключении нескольких генераторов вы увидите гармоники, основанные на смещениях построения и синхронизации.

Ваши нагрузки также могут создавать локальные искажения формы сигнала (гармоники) в зависимости от их текущих периодов потребления. Одной из типичных нагрузок, создающих высокие гармоники в сети, являются частотно-регулируемые приводы большой мощности. Прочтите это для некоторых идей.

В целом, для вашего питания в США будет меньше и, возможно, лучше управляемых генераторов на линии, обеспечивающих низкий уровень гармонических искажений.

В областях, где нагрузка и питание генератора гораздо более изменчивы, вы можете увидеть больше гармонических искажений. Если вы находитесь в условиях местного источника питания с несколькими параллельными генераторами разной мощности, вы можете увидеть плохую синхронизацию и, следовательно, потенциально более высокие уровни гармоник. Вы также можете увидеть параллельную синхронизацию влияния статизма между генераторами разных размеров.

Это может помочь для генерации гармоник на основе конструкции генератора переменного тока . Для генерации гармоник на основе распараллеливания это может помочь.

В богатых индустриальных странах возникли всевозможные механизмы ценообразования, призванные управлять поведением людей. Один из них – сделать так, чтобы реактивная мощность вызывала рост цен на электроэнергию. Нелинейные нагрузки вызывают гармоническую реактивную мощность, которая вызывает только потери, как и нормальная реактивная мощность. Но это еще хуже. Гармоническая реактивная мощность не может быть компенсирована местным дистрибьютором за счет реактивных сопротивлений или эквивалентных синхронных двигателей. Таким образом, есть веская причина для того, чтобы массовые потребители имели линейные нагрузки (= фильтрация гармоник, вызванных электронными источниками питания и элементами управления симисторами).

В развивающихся странах еще предстоит решить гораздо более серьезные проблемы. Если у человека есть линия в его доме и он может заплатить по счету или дать взятку, он может подключить практически все, что угодно, лишь бы не перегорели провода или предохранители.

От каких условий зависят гармонические составляющие мощности, вырабатываемой генераторами сети 50/60 Гц?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v