Токови хармоници

В промишлените предприятия и в бита непрекъснато нараства броя на консуматорите с нелинейна волт-ампрена характеристика – вентилни преобразуватели, статични източници на реактивна мощност, електродъгови пещи и газаоразрядни светлинни източници. В групата на вентилните преобразуватели се включват - токоизправителите, инверторите, преобразувателите на честота и регулаторите на напрежение. Вентилните преобразуватели като консуматори на електрическа енергия се използват в транспортната техника, при елктролизни и електрозаваръчни процеси, а мощността им може да достигне до десетки мегавати. Този вид консуматори са източници на електромагнитна енергия с несинусоидален характер и се разглеждат като източници на хармоници на ток в електроснабдителните системи.

Хармоници на ток причиняват спадове на напрежения в съпротивленията на електрическите вериги, които се наслагват върху синусоидата на захранващото напрежение и деформират синусоидалната му форма. Това води до влошаване качеството на електрическата енергия подавана към потребителите, което може да доведе до проблеми при експлоатацията им. Най-често се забелязва греене в магнитопровода на електрическите машини, проблеми в кондензаторните батерии защото с повишаване номера на хармоника, тяхното съпротивление намалява, което може да доведе до протичане на недопустимо големи токове през тях. Не на последно място източниците на висши хармоници като вентилните преобразуватели е възможно сами да си затруднят нормалната експлоатация, ако се захранват от напрежение с деформирана синусоида, която е резултат от работата на самите тях. Всички тези отрицателни явления налагат висшите хармоници на ток и напрежение в електроснабдителните системи да бъдат обект на голям интерес от страна на електроинженерите. Доброто изучаване на физичните процеси свързани с висшите хармоници дава основа за по-ясна стратегия при борбата с тяхното ограничаване и дори пълното им премахване от електроснабдителните системи.

Методите за определяне нивото на висшите хармоници на ток генерирани от токоизправителите са най-различни. Когато разглеждаме физичен – практически съществуващ модел, най-удачнят метод е меренето със специализирани уреди за измерване на хармоници. При даден теоретичен модел нивото на хармониците може да се изчисли аналитично по различни методологии. Нивото на висшите хармоници на ток може да бъде определено и чрез изследване на компютърни модели.