هارمونیک و اثرات منفی آن

یکی از مباحث مربوط به سیستم تولید و انتقال نیرو که در سال‌های اخیر اهمیت بسیار یافته است، بحث کیفیت توان (Power Quality) است. در گذشته، این مبحث چندان مورد توجه قرار نمی‌گرفت؛ زیرا بارهای الکتریکی و روش‌های تولید انرژی الکتریکی به پیچیدگی و وسعت امروز نبودند و عوامل کاهش کیفیت توان هم به اندازه امروز در شبکه برق وجود نداشتند. کیفیت توان در یک تعریف خیلی ساده عبارت است از میزان شباهت موج‌های ولتاژ و جریان به یک شکل موج سینوسی ایده‌آل.

به طور کلی، بیشتر مصرف‌کننده‌های برق امروزی، از انواع لامپ تا وسایل خانگی و صنعتی دیجیتالی می‌توانند باعث کاهش کیفیت توان شوند. برای مثال، مدارهای الکترونیکی مانند اینورتر و انواع شارژرهای باتری، به‌ویژه شارژر‌هایی که برای شارژ لوازم الکترونیکی به کار می‌روند، باعث کاهش کیفیت توان شبکه می‌شوند.

به‌کارگیری منابع تجدید‌پذیر برای تولید انرژی مانند سیستم‌های سولار (خورشیدی) و نیروگاه‌های بادی نیز به دلیل استفاده از مبدل‌های الکترونیک قدرت، از دلایل کاهش کیفیت توان هستند. از جمله پدیده‌های مهم در کیفیت توان، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• سطح ولتاژ (Voltage Level): وسایل و تجهیزات الکتریکی با سطح ولتاژ مشخصی کار می‌کنند. پایین بودن سطح ولتاژ، باعث اختلال در عملکرد تجهیزات می‌شود و بالا بودن آن، فشار بر عایق‌های مصرف‌کننده را به همراه دارد.
• عدم تعادل ولتاژ (Unbalanced Voltage): در یک سیستم ولتاژ سه‌فاز متعادل اندازه ولتاژ هر سه فاز برابر و ضمن یکسان بودن فرکانس، اختلاف زاویه هر شکل موج با شکل موج دیگر ۱۲۰ درجه است. در نتیجه، زمانی که هر یک از شرایط مذکور برقرار نباشد، سیستم برق AC را نامتعادل گویند. این عدم تعادل می‌تواند ناشی از مشکلاتی مانند توزیع بار نامتوازن یا برق‌دار شدن نول رخ دهد. این مشکل می‌تواند باعث گرم شدن بیش از حد، عملکرد نادرست یا از کار افتادن تجهیزات شود.