विद्युत प्रणालियों में हार्मोनिक गणना (एक अधिक प्राकृतिक, मानवीय संस्करण)

 

विशेषकर आधुनिक विद्युत प्रणालियों मेंडेटा केंद्रऔर औद्योगिक सुविधाएं {{0}हार्मोनिक्स ऐसी चीज़ हैं जिन्हें आप वास्तव में अब अनदेखा नहीं कर सकते हैं। बीच मेंयूपीएस सिस्टम, सर्वर, वीएफडी, और सभी प्रकार के पावर इलेक्ट्रॉनिक्स, लोड शायद ही कभी "साफ" होता है जैसा कि पहले हुआ करता था।

 

और ईमानदारी से कहें तो, यहीं पर हार्मोनिक गणना आती है। यह इंजीनियरों को यह पता लगाने में मदद करता है कि सिस्टम में वास्तव में क्या हो रहा है, न कि केवल नेमप्लेट क्या कहती है।

 

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एक आदर्श दुनिया में, वोल्टेज और करंट अच्छी चिकनी साइन तरंगें होंगी50 हर्ट्जया60 हर्ट्ज. सरल।

 

लेकिन वास्तविक जीवन? इतना साफ़ नहीं.

 

गैर-{0}}रैखिक भार उस तरंगरूप के साथ गड़बड़ी करते हैं और मुख्य सिग्नल के शीर्ष पर सवार होकर अतिरिक्त आवृत्तियों को प्रस्तुत करते हैं -मूल रूप से "शोर"। ये हार्मोनिक्स हैं, और ये आधार आवृत्ति के गुणकों के रूप में दिखाई देते हैं:

 तीसरा हार्मोनिक=150हर्ट्ज

 5वाँ हार्मोनिक=250हर्ट्ज

 7वाँ हार्मोनिक=350हर्ट्ज

 

व्यक्तिगत रूप से वे छोटे दिख सकते हैं, लेकिन साथ में वे वास्तव में सिस्टम को विकृत कर सकते हैं।

 

 

क्योंकि हार्मोनिक्स सिर्फ एक सैद्धांतिक समस्या नहीं है। वे वास्तव में इस तरह की चीजें करते हैं:

 ट्रांसफार्मरों का अपेक्षा से अधिक गर्म होना

 तटस्थ धाराओं को और अधिक ऊपर धकेलें (कभी-कभी बहुत अधिक)

 केबल घाटे में वृद्धि

 पावर फैक्टर के साथ खिलवाड़

 उपद्रव यात्राएँ ट्रिगर करें

 और धीरे-धीरे, चुपचाप उपकरण जीवन को कम करें

 

डेटा केंद्रों में, यह और भी महत्वपूर्ण हो जाता है। सब कुछ 24/7 चलता है, और कोई "डाउनटाइम विंडो" नहीं है जहां चीजें बस शांत हो सकती हैं या रीसेट हो सकती हैं।

 

 

प्रमुख मेट्रिक्स में से एक THDi (वर्तमान का कुल हार्मोनिक विरूपण) है।

 

सूत्र इस प्रकार दिखता है:

कहाँ:

 

एक सरल उदाहरण

 

हम कहते हैं:

 मौलिक वर्तमान=100ए

 5वाँ हार्मोनिक=20ए

 7वाँ हार्मोनिक=15ए

 11वाँ हार्मोनिक=8ए

 

यदि आप उसे प्लग इन करते हैं:

 

आप इसके साथ समाप्त होते हैं:

टीएचडीआइ ≈ 26.25%

 

यह वास्तव में कई वास्तविक प्रणालियों में काफी ध्यान देने योग्य विरूपण स्तर है।

 

 

वोल्टेज विरूपण (THDv) की गणना उसी भावना से की जाती है:

उदाहरण:

 400V मौलिक

 12V 5वां हार्मोनिक

 8V 7वां हार्मोनिक

 

परिणाम:

टीएचडीवी ≈ 3.6%

 

वोल्टेज विरूपण आमतौर पर वर्तमान विरूपण से कम होता है, लेकिन यह अभी भी महत्वपूर्ण है -विशेषकर संवेदनशील भार के लिए।

 

 

यहाँ कुछ ऐसी चीज़ है जिसे लोग कभी-कभी नज़रअंदाज कर देते हैं: हार्मोनिक्स वास्तविक आरएमएस करंट को बढ़ाता है।

सूत्र:

उसी उदाहरण का उपयोग करना:

 100ए मौलिक

 20ए + 15एक हार्मोनिक्स

 

आपको मिला:

आईआरएमएस ≈ 103.1ए

 

इसलिए भले ही आप "सोचते" हैं कि आप 100ए पर चल रहे हैं, सिस्टम वास्तव में और अधिक ले जा रहा है। वह अतिरिक्त कुछ एम्प्स ज्यादा नहीं लग सकते हैं, लेकिन समय के साथ यह ट्रांसफार्मर और केबलों में ताप तनाव में बदल जाता है।

 

 

सभी हार्मोनिक्स समान नहीं हैं. उच्चतर -आदेश वाले हार्मोनिक्स अधिक ताप उत्पन्न करते हैं, विशेष रूप सेट्रांसफार्मर वाइंडिंग.

इसीलिए हम K-फ़ैक्टर का उपयोग करते हैं:

यह मूल रूप से हार्मोनिक्स को इस आधार पर मापता है कि वे थर्मल रूप से कितने हानिकारक हैं।

 

व्यवहार में, K-रेटिंग इस तरह दिखती है:

तो हाँ, -यह केवल सिद्धांत नहीं है। यह सीधे ट्रांसफार्मर चयन को प्रभावित करता है।

 

 

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अधिकांश समय, सामान्य संदिग्ध ये होते हैं:

 पारंपरिक यूपीएस सिस्टम (25%-35% टीएचडीआई)

 सर्वर बिजली आपूर्ति (20%-40%)

 वीएफडी (80% तक जा सकते हैं)

 एलईडी ड्राइवर (15%-50%)

 हर जगह आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक लोड

 

मूल रूप से, अगर इसके अंदर पावर इलेक्ट्रॉनिक्स है, तो यह संभवतः योगदान देता है।

 

 

यहीं पर चीजें व्यावहारिक हो जाती हैं।

 

जब हार्मोनिक्स उच्च होते हैं, तो आप केवल केवीए लोड के आधार पर ट्रांसफार्मर को आकार नहीं दे सकते। आपको अक्सर व्युत्पन्न की आवश्यकता होती है।

 

सूत्र:

​

उदाहरण:

 लोड करें=1000 केवीए

 व्युत्पन्न कारक=0.85

 

इसलिए:

आवश्यक आकार ≈ 1176 केवीए → आमतौर पर 1250 केवीए तक पूर्णांकित

 

वह अतिरिक्त मार्जिन ही वास्तविक संचालन में चीजों को ज़्यादा गरम होने से बचाता है।

 

 

इंजीनियर अक्सर एक मोटे नियम का उपयोग करते हैं:

गंभीर डेटा केंद्रों या एआई वातावरण में, सीधे जाना असामान्य नहीं हैके-रेटेडयाहार्मोनिक शमन ट्रांसफार्मरबस सुरक्षित रहने के लिए.

 

 

 

हार्मोनिक गणना केवल कुछ शैक्षणिक अभ्यास नहीं है, यह मूल रूप से विद्युत प्रणाली के अंदर "वास्तविक तनाव" को देखने का एक तरीका है।

 

एक बार जब आप THDi, RMS करंट और K-फैक्टर को एक साथ देखना शुरू करते हैं, तो आपको कुछ महत्वपूर्ण बात का एहसास होता है:
नेमप्लेट लोड पूरी कहानी नहीं है.

 

और आधुनिक डेटा केंद्रों में, वह अंतर वास्तव में मायने रखता है।

 

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