هارمونیک و داغ شدن سیم نول: چرا در ساختمانهای اداری و کارگاه‌های اینورتری نول بیش از فاز جریان دارد
هارمونیک و جریان نول، پاسخ کوتاه: بارهای الکترونیکی تکفاز مثل کامپیوتر، LED و UPS جریان غیرسینوسی می‌کشند و هارمونیک سوم آن‌ها در نول جمع می‌شود، به‌طوری که جریان نول ممکن است از فازها بیشتر شود. راه‌حل: نول همسایز یا بزرگتر از فاز، پرهیز از کابل سه و نیم رشته در این ساختمانها و در صورت لزوم فیلتر هارمونیک.
فهرست مطالب
یکی از عجیب‌ترین خرابی‌ها در ساختمانهای اداری، بانک‌ها، مراکز داده و کارگاه‌های پر از اینورتر این است که سیم نول داغ می‌شود، در حالی که فازها متعادل‌اند و هیچ‌کدام بیش از حد بار ندارند. علت، هارمونیک‌ها هستند. در این مقاله ساده توضیح می‌دهیم چرا این اتفاق می‌افتد و چه باید کرد.
هارمونیک چیست؟
بارهای قدیمی (المنت، لامپ رشته‌ای، موتور) جریان سینوسی می‌کشند. بارهای الکترونیکی (منبع تغذیهٔ کامپیوتر، درایور LED، اینورتر، UPS، شارژرها) جریان را به شکل پالس می‌کشند. این جریان غیرسینوسی را می‌شود مجموعه‌ای از سینوسی اصلی ۵۰ هرتز و مضارب آن (۱۵۰، ۲۵۰، ۳۵۰ هرتز و …) دید که به آن‌ها هارمونیک می‌گویند.
چرا نول داغ می‌شود؟
در سیستم سهفاز، جریان اصلی سه فاز در نول هم را خنثی میکنند. ولی هارمونیک سوم (و مضارب سه) در هر سه فاز هم‌فازند و در نول جمع میشوند. در ساختمانی پر از بارهای الکترونیکی تکفاز، جریان نول ممکن است از جریان هر فاز بیشتر شود؛ در حالتهای شدید تا حدود ۱٫۷ برابر.
کجا رایج است؟
| محل | بار غیرخطی رایج |
|---|---|
| ساختمان اداری، بانک، مدرسه | کامپیوتر، LED، UPS |
| مرکز داده | منبع تغذیهٔ سرورها، UPS |
| کارگاه و کارخانه | اینورتر، دستگاه جوش، یکسوساز |
| فروشگاه و مجتمع تجاری | روشنایی LED زیاد، تابلوهای تبلیغاتی |
راه حل‌ها
- نول کامل: کابل چهار یا پنج رشتهٔ همسایز؛ از سه و نیم رشته پرهیز کنید (کابل سه و نیم، چهار یا پنج رشته).
- نول بزرگتر در فیدرهای اصلی ساختمانهای پر از بارهای الکترونیکی، طبق محاسبه.
- شینهٔ نول تابلو هم‌اندازه یا بزرگتر از شینهٔ فاز.
- راکتور ورودی برای اینورترهای بزرگ؛ هارمونیک تزریقی به شبکه را کم می‌کند.
- فیلتر هارمونیک فعال یا غیرفعال در تأسیسات با مشکل جدی.
- بانک خازنی با راکتور: خازن معمولی در حضور هارمونیک ممکن است تشدید کند (بانک خازنی).
اندازه‌گیری
آمپرمترهای معمولی (غیر True RMS) جریان غیرسینوسی را کمتر از واقعیت نشان می‌دهند. برای اندازه‌گیری جریان نول از آمپرمتر انبری True RMS و برای بررسی دقیق از پاورآنالایزر (THD جریان و ولتاژ) استفاده کنید.
اثر روی ترانس
هارمونیک‌ها تلفات و گرمای ترانس را بیشتر میکنند؛ در تأسیسات با بار غیرخطی زیاد، ترانس را با حاشیهٔ بیشتر انتخاب کنید (ظرفیت ترانس).
چه مقدار هارمونیک زیاد است؟
| شاخص | محدودهٔ معمولاً قابل قبول | نشانهٔ مشکل |
|---|---|---|
| THD ولتاژ در شینهٔ اصلی | کمتر از حدود ۵ تا ۸٪ | خطای تجهیزات الکترونیکی، داغی ترانس |
| THD جریان فیدرهای اینورتری | بسیار متغیر (ده‌ها درصد عادی است) | جریان نول و داغی کابل |
| جریان نول / جریان فاز | معمولاً کمتر از حدود ۰٫۳ در بار متعادل خطی | نزدیک یا بیشتر از ۱ در بار غیرخطی تکفاز |
مرجع رایج برای حد ولتاژ در شبکه‌ها IEC 61000 و IEEE 519 است؛ حد قراردادی را از شرکت توزیع بپرسید. برای کابل‌ها: نول هم‌اندازهٔ فاز در بارهای غیرخطی، و در موارد شدید بزرگتر. طراحی فیدرهای کارخانه در راهنمای برق‌رسانی.
خرید از تک جریان
کابل‌های پنج رشته و چهار رشتهٔ همسایز را ببینید. برای فیدرهای ساختمانهای اداری، نوع بارها را بفرستید تا سایز نول را بررسی کنیم.
محصولات مرتبط
کابل مفتولی زمینی ۱۶×۵ مدل NYY اعتماد کابل
کابل مفتولی زمینی ۱۶×۵ مدل NYY اعتماد کابل، با نام رایج «کابل خشک زمینی و کابل مسی زمینی»، کابل قدرت مسی زمینی با هادی مفتولی یا نیمه‌افشان است. این محصول با سایز ۱۶×۵ برای انتقال و توزیع برق و کابل‌کشی زمینی عرضه می‌شود.
- واحد فروش: متر
- ساخت: ایران
- برند: اعتماد کابل
- ضمانت: ضمانت سلامت و کیفیت ساخت
- قیمت: قیمت منبع از ریال به تومان تبدیل شده و هزینه برش جداگانه است.
- نکته انتخاب: سطح مقطع نهایی باید بر پایه جریان، افت ولتاژ، طول مسیر و شرایط نصب تعیین شود.
کابل مفتولی زمینی ۱۶+۳۵×۳ مدل NYY لوشان
کابل مفتولی زمینی ۶×۵ مدل NYY اعتماد کابل
کابل مفتولی زمینی ۶×۵ مدل NYY اعتماد کابل، با نام رایج «کابل خشک زمینی و کابل مسی زمینی»، کابل قدرت مسی زمینی با هادی مفتولی یا نیمه‌افشان است. این محصول با سایز ۶×۵ برای انتقال و توزیع برق و کابل‌کشی زمینی عرضه می‌شود.
- واحد فروش: متر
- ساخت: ایران
- برند: اعتماد کابل
- ضمانت: ضمانت سلامت و کیفیت ساخت
- قیمت: قیمت منبع از ریال به تومان تبدیل شده و هزینه برش جداگانه است.
- نکته انتخاب: سطح مقطع نهایی باید بر پایه جریان، افت ولتاژ، طول مسیر و شرایط نصب تعیین شود.
کابل مفتولی زمینی ۲۵×۱ مدل NYY اعتماد کابل
کابل مفتولی زمینی ۲۵×۱ مدل NYY اعتماد کابل، با نام رایج «کابل خشک زمینی و کابل مسی زمینی»، کابل قدرت مسی زمینی با هادی مفتولی یا نیمه‌افشان است. این محصول با سایز ۲۵×۱ برای انتقال و توزیع برق و کابل‌کشی زمینی عرضه می‌شود.
- واحد فروش: متر
- ساخت: ایران
- برند: اعتماد کابل
- ضمانت: ضمانت سلامت و کیفیت ساخت
- قیمت: قیمت منبع از ریال به تومان تبدیل شده و هزینه برش جداگانه است.
- نکته انتخاب: سطح مقطع نهایی باید بر پایه جریان، افت ولتاژ، طول مسیر و شرایط نصب تعیین شود.
پرسش‌های پرتکرار
چرا در بار سهفاز متعادل، نول جریان دارد؟
در بارهای خطی متعادل، جریانهای سه فاز در نول هم را خنثی میکنند؛ ولی هارمونیک سوم (و مضارب آن) بارهای غیرخطی تکفاز در نول با هم جمع میشوند.
جریان نول چقدر ممکن است بالا برود؟
در ساختمانهای پر از بارهای الکترونیکی تکفاز، جریان نول میتواند از جریان هر فاز بیشتر شود؛ در حالتهای شدید تا حدود ۱٫۷ برابر.
کابل سه و نیم رشته برای این ساختمانها مناسب است؟
معمولاً نه؛ نول کوچکتر ممکن است داغ شود. کابل چهار یا پنج رشتهٔ همسایز یا حتی نول بزرگتر بهتر است.
چطور هارمونیک را اندازه بگیریم؟
با آمپرمتر انبری True RMS جریان نول را بسنجید و با پاورآنالایزر، THD جریان و ولتاژ را اندازه بگیرید.
فیلتر هارمونیک کجا لازم است؟
وقتی اینورترها و یکسوسازها بخش بزرگی از بار هستند و THD ولتاژ یا داغی ترانس و خازنها مشکل‌ساز شده؛ چوک ورودی اینورتر قدم اول و ارزان است.
بانک خازن با هارمونیک مشکل دارد؟
ممکن است تشدید ایجاد شود و خازنها بسوزند؛ در حضور هارمونیک، بانک خازن با راکتور (دتیون) لازم است.
