چکیده

در دنیای امروز، کاربرد تجهیزات برقی آنچنان رواج یافته که استفاده نکردن از آن امکان پذیر نیست، از این رو، کارکرد صحیح و مطلوب این تجهیزات، مورد نظر افراد می باشد. کیفیت برق، بعنوان یکی از شاخصه های رشد صنعتی، توجه مهندسان برق را به خود جلب کرده است. یکی از مشکلات کیفیت برق، هارمونیکها می باشد. هارمونیکها حالتهای متناوبی هستند که فرکانس آنها مضرب صحیحی از فرکانس اصلی می باشد. اثراتی همانند گرم شدن موتورها و خرابی عایق بندی آن ،ایجاد اغتشاش و نویز در سیسمتهای مخابراتی ، کارکرد نا مطلوب بارهای حساس و افزایش تلفات ترانسفورماتورها از جمله وجود هارمونیکها در شبکه می باشد. در ابتدا، در چرخه تولید و توزیع این مشکلات دیده می شد. اما در سالهای اخیر، پیشرفت الکترونیک قدرت و بالطبع آن وجود بارهای غیر خطی مسبب اصلی بروز این اعوجاجات شده اند. در بخشهای وسیع می توان به کارخانه های فولاد ، ذوب آهن ، HVDC ها، و وسایل حمل و نقل الکتریکی (مترو) اشاره کرد. اما در سطوح کوچکتر، کاربرد روزافزون کامپیوترها باعث ایجاد مشکلاتی شده است. منابع تغذیه کامپیوترها که از عناصر نیمه هادی و کلیدزنی استفاده می کنند و به دلیل تعداد زیادی وسایل در ادارات و مجتمع های تجاری، مشکلات جدید هارمونیکی را پدید آورده اند. جهت بهبود کیفیت توان روشهایی همچون حفاظت از بارهای حساس ، جلوگیری از عبور جریان هارمونیکی بارهای غیر خطی به درون شبکه و طراحی بارها به گونه ای که هارمونیک کمتری تولید کنند، مد نظر قرار گرفته است. بارهای حساس را جهت حفاظت، می توان با استفاده از ترانسفورماتور و یا UPS از شبکه ایزوله کرد. فیلترهای پسیو (سری و موازی) برای جلوگیری از عبور جریان هارمونیکی در مدار قرار می دهند. عملکرد این گونه فیلترها حساس بوده و ممکن است مشکلات هارمونیکی را دوچندان کند. با پیشرفت علم، یکی از تکنیکهای حذف هارمونیکها، انتقال هارمونیکها به فرکانس های بالا می باشد. کاربرد این مبدلها ، در فیلترهای اکتیو است. فیلترهای اکتیو سری و موازی و ترکیب این دو جزء بهبود دهنده های فعال خطوط قدرت  می باشند. قیمت بالا ، تلفات زیاد و تداخل الکترومغناطیسی از معایب این فیلترهاست. فیلتر اکتیو سری معادل با منابع ولتاژ کنترل شده و فیلتر اکتیو موازی معادل با منبع کنترل شده می باشد.

کلمات کلیدی

کاهش هارمونیک

سیستم های کاهش هارمونیک شبکه

فیلترهای پسیو و اکتیو

شبیه سازی هارمونیک ها

فهرست مطالب

چکیده ۱

فصل اول- کلیات هارمونیک.. ۳

۱-۱مقدمه. ۳

۱-۲تاریخچه هارمونیک.. ۳

۱-۳مفهوم هارمونیک.. ۵

۱-۴اساس هارمونیک ها ۱۰

۱-۵میان هارمونیک ها ۱۱

۱-۶هارمونیک های مضرب سوم. ۱۱

۱-۷منابع تولید هارمونیک.. ۱۳

۱-۸اغتشاش هارمونیک و مقدار موثر. ۱۴

۱-۹علت ایجاداعوجاج هارمونیکی. ۱۶

۱-۱۰تجهیزات آسیب پذیر. ۲۰

۱-۱۱مزایای فنی و اقتصادی کاهش هارمونیک.. ۲۰

۱-۱۲حدودهارمونیک.. ۲۱

۱-۱۳هارمونیک ها درسیستم سه فاز ۲۱

۱-۱۴هارمونیک ها و شبکه قدرت ایران. ۲۳

۱-۱۵جمع بندی مطالب.. ۲۴

فصل دوم- تحلیل ریاضی هارمونیک.. ۲۵

۲-۱مقدمه. ۲۵

۲-۲سری های فوریه. ۲۵

۲-۲-۱سری های فوریه توابع دوره ای.. ۲۵

۲-۲-۲فرمول های اویلر سری فوریه. ۲۶

۲-۳موج مربعی. ۲۷

۲-۴سری فوریه توابع زوج وفرد. ۳۰

۲-۵جمع بندی مطالب.. ۳۱

فصل سوم- منابع تولید هارمونیک.. ۳۲

۳- ۱مقدمه. ۳۲

۳-۲مبدل های قدرت.. ۳۲

۳-۳کوره های قوس الکتریکی. ۳۷

۳-۳-۱نوسانات ولتاژ و فلیکر لامپ.. ۳۷

۳-۳-۲روش های کاهش نوسان ولتاژ ۴۰

۳-۴تجهیزات جوشکاری.. ۴۳

۳-۵موتورهای الکتریکی. ۴۴

۳-۶ژنراتورها ۴۷

۳-۷ترانس های قدرت.. ۴۸

۳-۸جریان هجومی ترانس ها ۴۹

۳-۹لامپ های تخلیه ای.. ۵۰

۳-۱۰منابع جدید تولید هارمونیک.. ۵۱

۳-۱۱جمع بندی مطالب.. ۵۲

فصل چهارم – آثارهارمونیک.. ۵۴

۴-۱مقدمه. ۵۴

۴-۲خازن. ۵۴

۴-۲-۱اثرهارمونیک ها بر خازن ها ۵۵

۴-۲-۲اثر هارمونیک ها بر روی خازن ها ۵۵

۴-۲-۳هارمونیک های جریان. ۵۶

۴-۲-۴هارمونیک های ولتاژ ۵۷

۴-۳اثر بر روی موتورها ۵۸

۴-۴اثرهارمونیک بر ماشین های سنکرون. ۵۹

۴-۵اثر هارمونیک بر وسایل اندازه گیری.. ۵۹

۴-۶عملکرد رله ها ۶۰

۴-۷اثر هارمونیک ها بر کلیدها ۶۱

۴-۸اثر بر روی فیوزها ۶۲

۴-۹اثر هارمونیک ها بر روی عایق ها ۶۲

۴-۱۰اثر بر روی سیستم های مخابراتی. ۶۳

۴-۱۱تاثیرات دیگر هارمونیک.. ۶۴

فصل پنجم – شبیه سازی هارمونیک ها ۶۵

فصل ششم- روشهای حذف هارمونیک.. ۶۸

۶-۱مقدمه. ۶۸

۶-۲فیلترگذاری.. ۶۸

۶-۲-۱فیلترهای غیر فعال. ۶۸

۶-۲-۱-۱فیلترهای فعال. ۷۱

۶-۲-۲فیلترهای فعال هایبرید. ۷۲

۶-۳ترانس های سازگار با هارمونیک.. ۷۳

۶-۳-۱ترانس های مقاوم عامل K. 73

۶-۳-۲ترانس های HMT. 74

۶-۴روشهای چند پالسه. ۷۶

۶-۵روش میکروپروسسوری تزریق جریان. ۷۷

۶-۶نتیجه گیری و پیشنهادات.. ۷۹