Supraharmonics

Een nieuw probleem in elektrische installaties is de aanwezigheid van hoogfrequente stromen en spanningen. Deze Supraharmonics leiden regelmatig tot problemen en aandacht voor dit fenomeen is daarom hard nodig. Supraharmonics zijn harmonischen die qua frequentie tussen de 2.5kHz en 150kHz liggen.

De bron van veel hoogfrequente storingen zijn hoogfrequent schakelende apparatuur. Deze zijn in vele typen omvormers terug te vinden zoals in bijvoorbeeld:

  • Laders van elektrische auto’s
  • Omzetters van PV-systemen
  • Frequentie-aandrijvingen
  • Schakelende voedingen

Echter, deze opsomming is niet compleet. Heel veel toestellen met vermogenselektronica gebruiken hoge schakelfrequenties om het gewenste doel te bereiken. In onderstaande figuur is een voorbeeld gegeven van de stromen die gevraagd wordt door een oplader voor een elektrische auto.

De gebruikte schakelfrequentie ligt rond de 10 kHz (stroom van 1,08 A) en resulteert ook in de aanwezigheid van stromen met een frequentie die hier een veelvoud van zijn (20 kHz, 40 kHz). In de volgende figuur is een analyse van de stromen van een fase afgebeeld.

Deze hoogfrequentiestromen resulteren in een hoogfrequente spanning in de installatie (zie frequentiespectrum van de spanning). De impedantie van het net is hoog voor deze hoge frequentie vanwege de inductiviteit van het net. Daarnaast zullen veel aangesloten toestellen kunnen zorgen voor een pad met lage impedantie door de aanwezigheid van condensatoren in de diverse aangesloten toestellen.

Bron: Tim Slangen (TU/e)

Doordat de condensatoren voor de hoogfrequente spanning een lage impedantie hebben zal er een relatief grote stroom gaan lopen. Stel dat de condensator is ontworpen voor 1 mA bij een spanning van 230V en een frequentie van 50 Hz. De impedantie van de condensator zal bij 10 kHz een factor 200 maal kleiner zijn dan bij 50 Hz, immers:

 

Impedance of capacitor equation

Bij een spanning van 1,24 V (zie spectrum van de spanning) zal er dus een hoogfrequente stroom gaan lopen met een frequentie van 10 kHz van:

Dit zal leiden tot een overbelasting van de condensator en uiteindelijk tot een beschadiging van de condensator.

Door de toepassing van een hoge schakelfrequentie en slechte filtering, waardoor deze stromen ook in de installatie en het net optreden zullen er ook hoogfrequente spanningen ontstaan. Deze leiden weer tot hoogfrequente stromen in toestellen, waardoor beschadiging of niet of verkeerd functioneren van toestellen kan ontstaan.

Het is dus van belang om dit probleem te onderkennen. Ook ten aanzien van regelgeving moet nog veel geregeld worden om enerzijds emissie-eisen te krijgen voor toestellen (wat de vervuiling mag zijn) en anderzijds immuniteits-eisen voor toestellen (waar toestellen tegen moeten kunnen

HyTEPS kan Supraharmonics vinden en problemen oplossen

 

Supraharmonics zijn een nieuw fenomeen waarbij de impact net zo groot kan zijn als met traditionele harmonischen. Echter zijn ze lastiger te vinden dan normale harmonischen door de hoge frequentie. HyTEPS heeft de juiste apparatuur, en kennis om alle problemen met supraharmonischen te ontdekken en op te lossen.

 

 

Ask an Power Quality Expert