Findes der elmålere, der kan eliminere harmoniske?

Har du bemærket et mærkeligt fænomen: Vi kan detektere ulige -ordens harmoniske som 3., 5. og 7. harmoniske i strømnettet, men vi ser næsten aldrig lige-ordens harmoniske som 2., 4. og 6. harmoniske? Hvorfor er dette? Er endda-ordens harmoniske i sagens natur umulige at detektere?

For at forstå, hvorfor selv-ordensovertoner er sjældne, skal vi først forstå, hvad "harmoniske" faktisk er. Den vekselstrøm, vi bruger, er ideelt set en standard sinusbølge med en fast frekvens på 50Hz, som kaldes "fundamentalbølgen", meget ligesom "hovedmelodien" i musik.

I virkeligheden følger mange elektriske apparater ikke "lydigt ordrer"-såsom LED-lys, mobiltelefonopladere, strømforsyninger til bærbare computere og klimaanlæg. De er "ikke-lineære enheder" og fungerer ikke i overensstemmelse med grundbølgens rytme. I stedet for "interfererer" de med grundbølgen og "bøjer" den glatte sinusbølge til mærkelige bølgeformer.

Disse forvrængede bølgeformer, når de nedbrydes ved hjælp af den matematiske metode "Fourier-nedbrydning", afslører, at de faktisk er sammensat af en grundfrekvens (50Hz) og en række "harmoniske", hvis frekvenser er heltallige multipla af grundfrekvensen. Den 3. harmoniske er f.eks. 150 Hz (50×3), den 5. harmoniske er 250 Hz (50×5), og harmoniske af lige -orden er bølgeformer med frekvenser, der er lige mange multipla af grundfrekvensen, såsom 100 Hz (2.) og 200 Hz (4.).

Hvorfor ser vi næsten aldrig ens-ordens harmoniske? Nøglen ligger i det faktum, at de fleste ikke-lineære enheder på markedet i dag bruger en kerneteknologi kaldet "fuld-bro-retificering"-dette er den "skjulte drift" af de elektriske apparater omkring os, og en vigtig grund til, at selv-ordens harmoniske er sjældne.

Hvad er fuld-brokorrigering? Vi kan forstå det med en simpel analogi: vekselstrømmen i elnettet er som en bølge, der stiger og falder, hvor den positive halve-cyklus går op og den negative halve-cyklus går ned, og retningen ændrer sig konstant; mens fuld-bro-ensretning er som en "bølgeformkonverter", som kan "korrigere" strømmens retning, uanset om strømmen er i den positive eller negative halve-cyklus, og omdanne den til jævnstrøm (eller pulserende jævnstrøm) i samme retning, ligesom at udjævne de bølgende bølger til en ensrettet vandstrøm.

LED-lys, mobiltelefonopladere, computerstrømforsyninger og endda klimaanlæg og vaskemaskiner i vores hjem bruger næsten alle fuld-bro-ensretterteknologi, så de harmoniske, de genererer, er alle i ulige-orden, og selv-ordensharmoniske er naturligvis svære at se.

Selvfølgelig er selv -ordensharmoniske ikke helt ikke-eksisterende, men de er ekstremt sjældne i moderne elnet. Selv-ordensovertoner vises kun, når bølgeformen i elnettet er "asymmetrisk", og der er to almindelige scenarier:

1. Den første type involverer udstyr, der anvender "halv-bølge-entretningsteknologi". I modsætning til fuld-bro-ensretning udnytter halv-enretning kun den positive (eller negative) halve-cyklus af vekselstrømmen, og kasserer den anden halvdel af bølgeformen. Dette resulterer i en asymmetrisk bølgeform, hvilket fører til harmoniske af lige -orden efter Fourier-nedbrydning. Halv-enretning er dog ekstremt ineffektiv, hvilket spilder en betydelig mængde energi. Den er blevet fuldstændig udfaset ved fuld-bro-enretning og bruges kun i meget gammelt, næsten forældet udstyr (såsom opladere fra årtier siden), hvilket gør det svært at opdage i elnettet.

Den anden type er udstyrsfejl. For eksempel kan en beskadiget ensretterdiode i et apparat forhindre den normale konvertering mellem den positive og negative halve-cyklus, hvilket resulterer i en asymmetrisk bølgeform og genererer harmoniske af lige-orden. Dette er dog en fejltilstand; når det først sker, fungerer apparatet normalt eller udløser en beskyttelsesmekanisme, og det har ikke en lang-indvirkning på elnettet, hvilket gør det svært at opdage.

Enkelt sagt er selv-ordensharmoniske næsten usynlige i elnettet, hovedsageligt på grund af den udbredte anvendelse af "fuld-bro-ensretningsteknologi": den holder bølgeformen, der genereres af elektriske apparater, symmetrisk, og symmetriske bølgeformer kan ikke dekomponeres til jævne{{2}{1}}ordens harmoniske, hvilket betyder, at selv normale harmoniske{3} ikke genererer; desuden har transformatorer i selve kraftsystemet en vis evne til at undertrykke jævne-ordensharmoniske.

Strengt taget kan ingen elmåler "eliminere" harmoniske. Funktionen af ​​en elmåler er at "måle", ikke "administrere". Mens elmålere ikke eliminerer harmoniske, er der faktisk enheder i strømsystemet, der er specielt designet til at "eliminere" harmoniske; disse kaldes filtre.

Nyere forskning viser, at installation af passende filtre ved forenden af ​​elmålere effektivt kan reducere virkningen af ​​harmoniske på målingsnøjagtigheden.