Language: THAI

Menu
HIOKI EE CORPORATION
Home/Hioki News/26 ก.ค. 2564 : ฮาร์มอนิกคืออะไรและจะรู้แหล่งกำเนิดของฮาร์มอนิกในโรงงานของคุณด้วย HIOKI PQ3198 ได้อย่างไร?

26 ก.ค. 2564 : ฮาร์มอนิกคืออะไรและจะรู้แหล่งกำเนิดของฮาร์มอนิกในโรงงานของคุณด้วย HIOKI PQ3198 ได้อย่างไร?

Posted by : HIOKI TH / Posted on : August 6, 2021
Hioki News Media Center

26 ก.ค. 2564 : ฮาร์มอนิกคืออะไรและจะรู้แหล่งกำเนิดของฮาร์มอนิกในโรงงานของคุณด้วย HIOKI PQ3198 ได้อย่างไร?

ฮาร์มอนิกคืออะไรและจะรู้แหล่งกำเนิดของฮาร์มอนิกในโรงงานของคุณด้วย HIOKI PQ3198 ได้อย่างไร?

ฮาร์มอนิกส์คืออะไรและเกิดขึ้นได้อย่างไร ?

วงจรไฟฟ้ากระแสสลับในอุดมคติที่มีแรงดันอยู่ในรูปสัญญาณคลื่นไซน์นั้น กระแสไฟฟ้าจะวิ่งผ่านตัวต้านทานเชิงเส้นและอยู่ในรูปคลื่นไซน์[1] ซึ่งจะถูกเรียกว่า “คลื่นความถี่มูลฐาน” (หรือฮาร์มอนิกลำดับที่1) และมีความสอดคล้องกับคลื่นความถี่จากแหล่งจ่ายไฟ (ความถี่มูลฐาน) ซึ่งเป็นค่าความถี่ต่ำที่สุด

อย่างไรก็ตาม โหลดหรืออุปกรณ์ไฟฟ้าส่วนใหญ่มักมีลักษณะไม่เป็นเชิงเส้น[2] (ค่ากระแสไฟฟ้าจะไม่เป็นสัดส่วนกับค่าแรงดันไฟฟ้าและมักผันผวนตามค่าความต้านทานของอุปกรณ์ไฟฟ้า) คลื่นไซน์ที่ได้จะมีความถี่เป็นจำนวนเท่าของความถี่มูลฐาน ยกตัวอย่างเช่น ฮาร์มอนิกลำดับที่ n จะมีค่าความถี่เป็นจำนวน n เท่าของความถี่มูลฐาน สำหรับแรงดันไฟฟ้าที่ 50 Hz ฮาร์มอนิกลำดับที่ 2 จะมีค่าความถี่เป็น 2×50 = 100 Hz, ส่วนฮาร์มอนิกลำดับที่ 3 จะมีค่าความถี่เป็น 3×50 = 150 Hz

การซ้อนกันของรูปคลื่นที่มีความถี่ต่างกันเหล่านี้ จะทำให้สัญญาณคลื่นไซน์เกิดความผิดเพี้ยน ซึ่งเรียกว่า “ฮาร์มอนิก” จากรูปที่ 1.0 แสดงตัวอย่างแรงดันไฟฟ้าฮาร์มอนิก ซึ่งมีความถี่มูลฐานที่ 50Hz


รูปที่ 1.0 ตัวอย่างแรงดันไฟฟ้าฮาร์มอนิก ซึ่งมีความถี่มูลฐานที่ 50Hz

แหล่งกำเนิดทั่วไปของฮาร์มอนิก
โดยส่วนมาก โหลดหรืออุปกรณ์ไฟฟ้าที่ไม่เป็นเชิงเส้นจะเป็นแหล่งกำเนิดฮาร์มอนิกในระบบไฟฟ้าและทำให้กระแสไฟฟ้ามีค่าไม่เป็นสัดส่วนกับแรงดันไฟฟ้า [3] ตัวอย่างของโหลดที่ไม่เป็นเชิงเส้น ได้แก่:


พาวเวอร์ซัพพลายในอุปกรณ์ IT (ทำหน้าที่แปลงไฟฟ้ากระแสสลับ(AC) ไปเป็นกระแสตรง (DC))


อุปกรณ์ไฟส่องสว่างที่มีวงจร Power factor correction (PFC) (สิ่งที่จำเป็นเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพพลังงาน)


อุปกรณ์ปรับแรงบิดและความเร็วรอบของมอเตอร์ (VFD) และอุปกรณ์ควบคุมความเร็วรอบมอเตอร์ (VSD)

ผลกระทบจากฮาร์มอนิก

ตารางที่ 1.0 ด้านล่างแสดงตัวอย่างผลกระทบจากฮาร์มอนิกที่มีต่ออุปกรณ์ต่างๆ

           อุปกรณ์               ผลกระทบ
ตัวนำไฟฟ้า เกิดความร้อนสูง เบรกเกอร์ตัดไฟ
ตัวเก็บประจุ ความร้อน การเสื่อมสภาพก่อนเวลาอันควร และการทำลายตัวเก็บประจุ
หม้อแปลงและมอเตอร์ ขดลวดมีความร้อนสูงเกินไป, การสูญเสียฉนวนความร้อน, ประสิทธิภาพลดลง
เครื่องกำเนิดไฟฟ้า สูญเสียความสามารถในการซิงโครไนซ์อัตโนมัติและความสามารถในการสลับ
อุปกรณ์ระบบสื่อสาร การรบกวนที่นำไปสู่การสูญเสียข้อมูล

ตารางที่ 1.0 ผลกระทบจากฮาร์โมนิกที่มีต่ออุปกรณ์ต่างๆ

แหล่งที่มา: https://www.electricalindia.in/harmonics-causes-effect/

ฮาร์มอนิกมีผลทำให้ค่าเพาเวอร์แฟคเตอร์ (PF) ลดลง ค่านี้จะบ่งบอกอัตราส่วนระหว่างกำลังงานไฟฟ้าที่ใช้งานจริง (Real Power) และค่ากำลังงานที่ปรากฏ (Apparent Power) ซึ่งหากค่าเพาเวอร์แฟคเตอร์ต่ำกว่า 1 จะหมายความว่ามีประสิทธิภาพในการใช้พลังงานต่ำ และเกิดความสูญเปล่าที่ส่งผลให้ค่าใช้จ่ายสูงขึ้นนั่นเอง

การวัดฮาร์มอนิก

การวัดความเพี้ยนของฮาร์มอนิกสามารถทำได้หลายวิธี แต่โดยส่วนมากจะวัดจากความเพี้ยนกระแสฮาร์มอนิกรวม (Total Harmonic Distortion, THD) และความเพี้ยนความต้องการรวม (Total Demand Distortion, TDD) ตารางที่ 2.0 จะเปรียบเทียบความแตกต่างของพารามิเตอร์ทั้งสองรายการ

รายการ ความเพี้ยนฮาร์มอนิกรวม
(THD)		 ความเพี้ยนของกระแสฮาร์มอนิกของกระแสโหลดสูงสุด (TDD)
การเหนี่ยวนำพารามิเตอร์ เปอร์เซ็นต์ความเพี้ยนของแรงดัน/กระแสเนื่องจากฮาร์โมนิกส์โดยอ้างอิงความถี่มูลฐานฐาน [4] ร้อยละของความเพี้ยนของแรงดัน/กระแสเนื่องจากฮาร์โมนิกอ้างอิงกับความต้องการโหลดสูงสุด [4]
การแทนที่ อัตราส่วนของผลรวมของกำลังของส่วนประกอบฮาร์โมนิกทั้งหมดต่อกำลังของความถี่มูลฐาน อัตราส่วนของผลรวมของกำลังของส่วนประกอบฮาร์โมนิกทั้งหมดต่อกำลังของความต้องการโหลดสูงสุด
ค่าบ่งชี้ ค่าที่สูงขึ้นบ่งชี้ว่าตัวประกอบกำลังที่ต่ำกว่า ค่ากระแสที่สูงขึ้น ต้นทุนที่สูงขึ้น [5] ค่าที่สูงขึ้นบ่งชี้ผลกระทบที่สูงขึ้นของความเพี้ยนฮาร์โมนิกในระบบ
ข้อกำหนด IEC 61000-3-2 IEEE 519

ตารางที่ 2.0 เปรียบเทียบความแตกต่างของTHD และ TDD

ในส่วนของกระแสไฟฟ้า ค่า TDD สามารถบ่งบอกผลกระทบของความเพี้ยนฮาร์มอนิกที่เกิดขึ้นในเชิงลึกได้ดีกว่า เช่นในกรณีที่มีค่า THD สูงมาก แต่ค่าโหลดต่ำ ทำให้ได้รับผลกระทบของฮาร์มอนิกน้อย เนื่องจากมีค่า TDD ต่ำ
แต่สำหรับแรงดันไฟฟ้า ดัชนี THD เป็นค่าที่จำเป็นต่อการระบุความเพี้ยนแรงดันไฟฟ้าฮาร์โมนิกในอุตสาหกรรมคุณภาพกำลังไฟฟ้า[7]

วัดและระบุแหล่งที่มาของฮาร์มอนิกด้วยเครื่อง Power Quality Analyzer รุ่น PQ3198 จาก HIOKI
เครื่องวิเคราะห์พลังงานไฟฟ้า รุ่น PQ3198 มาพร้อมกับระบบแสดงผลที่ทำให้การเชื่อมต่อสายอุปกรณ์กลายเป็นเรื่องง่าย มีแผนภาพเวกเตอร์ที่ช่วยตรวจสอบความถูกต้องในการเชื่อมต่อและช่วยลดระยะเวลาการทำงานได้เป็นอย่างดี ทั้งสำหรับการวัดแรงดันและกระแส รูปที่ 2.0 จะแสดงตัวอย่างการเชื่อมต่อที่ถูกต้อง สังเกตได้ว่าเข็มและกรอบที่มีสีเดียวกันจะอยู่ในทิศทางเดียวกัน

รูปที่ 2.0 แผนภาพเวกเตอร์การเชื่อมต่อของ PQ3198

PQ3198 ยังสามารถกำหนดประเภทของโหลดสำหรับการวัดฮาร์มอนิกได้ (โหลดอินดักทีฟ/ คาปาซิทีฟ) โดยใช้สัญลักษณ์ Power Factor (PF) ดังรูปที่ 3.0 ด้านล่าง

รูปที่ 3.0 การแสดงค่า Power Factor บน PQ3198 เพื่อกำหนดประเภทของโหลด

โหลดประเภทอินดักทีฟ (Inductive Load) จะถูกระบุด้วยค่า PF ที่เป็นบวก (+) ทำให้อัตราการไหลของกระแสถูกปิดกั้น จึงเกิดการเลื่อน (shift) ในแนวนอนของคลื่นกระแสไฟฟ้าและจะตามหลังคลื่นแรงดันไฟฟ้า โหลดประเภทนี้ส่วนใหญ่จะประกอบไปด้วยอุปกรณ์ที่มีขดลวดหรือทำงานตามหลักการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก (รูปที่ 4.0) ซึ่งจะใช้กำลังไฟฟ้าแอคทีฟ (active power) ในการทำงานและผลิตพลังงานไฟฟ้ารีแอคทีพ (reactive power)[8]

รูปที่ 4.0 ตัวอย่างโหลดประเภทอินดักทีฟ

โหลดประเภทคาปาซิทีฟ (Capacitive load) จะถูกระบุด้วยค่า PF ที่เป็นลบ (-) โดยมีรูปคลื่นกระแสไฟฟ้านำคลื่นแรงดันไฟฟ้า โหลดประเภทนี้จะประกอบด้วยอุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีความจุไฟฟ้า จึงสามารถในการเก็บกักพลังงานไฟฟ้าได้ในช่วงระยะเวลาหนึ่ง (รูปที่ 5.0)

รูปที่ 5.0 ตัวอย่างโหลดประเภทคาปาซิทีฟ

นอกจากนี้ยังสามารถกำหนดทิศทางของการไหลของฮาร์โมนิกตามสัญญาณกำลังและค่ามุมเฟสฮาร์โมนิก ดังรูปที่ 6.0 ซึ่งแสดงตัวอย่างการวัดพารามิเตอร์ทั้งสองรายการด้วย PQ3198 ในฮาร์โมนิกลำดับที่ 3

รูปที่ 6.0 กำลังฮาร์มอนิก (ซ้าย) และมุมเฟส (ขวา) ของฮาร์มอนิกลำดับที่ 3

อย่างไรก็ตาม ค่ากำลังของฮาร์โมนิกจะลดลงเมื่อมีลำดับฮาร์โมนิกที่สูงขึ้น ทำให้ยากต่อการพิจารณาขั้วไฟฟ้า (polarity) ดังนั้นมุมเฟสของกำลังฮาร์โมนิกจึงถือเป็นพารามิเตอร์ตัวที่สองในการกำหนดทิศทางการไหล (รูปที่ 7.0)

รูปที่ 7.0 กำลังฮาร์มอนิก (ซ้าย) และมุมเฟส (ขวา) ของฮาร์มอนิกลำดับที่ 11

ตารางที่ 3.0 สรุปวิธีกำหนดทิศทางการไหลของฮาร์มอนิกตามเครื่องหมายของกำลังฮาร์มอนิก (+/-) และค่ามุมเฟส

การไหลของฮาร์มอนิก ไหลเข้า ไหลออก
ทิศทางการไหลขอฮาร์มอนิก

จากแหล่งกระจายไปยังโหลด

  

จากโหลดไปยังแหล่งกระจาย

 
ค่ามุมเฟสพลังงานฮาร์มอนิก -90° to 0° หรือ 0° to 90° -90° to -180° หรือ 90°to 180°
คลื่นพลังงานฮาร์มอนิก บวก (+) ลบ (-)

คำสงวนสิทธิ์: ทิศทางการไหลไม่ใช่ตัวบ่งชี้ที่แน่ชัดสำหรับแหล่งที่มาของฮาร์โมนิกและควรใช้เป็นข้อมูลสำหรับการอ้างอิงเท่านั้น สำหรับฮาร์โมนิกอื่นๆซึ่งเป็นเวกเตอร์ที่ประกอบไปด้วยแอมพลิจูดและเฟส การระบุแหล่งที่มาของฮาร์โมนิกจากทิศทางการไหลอย่างเดียวนั้นยังไม่เพียงพอ เนื่องจากแหล่งจ่ายไฟส่วนใหญ่จะมีฮาร์มอนิกปะปนอยู่

ตารางที่ 3.0 การกำหนดทิศทางการไหลของฮาร์มอนิกจากกำลังฮาร์มอนิกและมุมเฟส

สามารถวัดค่า THD และ TDD ได้ด้วยเครื่องวิเคราะห์พลังงานไฟฟ้า รุ่น PQ3198 จากนั้นจึงวิเคราะห์และแสดงผลโดยใช้ซอฟต์แวร์ PQ One (รูปที่ 8.0)

รูปที่ 8.0 การวิเคราะห์ THD และ TDD โดยใช้ซอฟต์แวร์ PQ One

นอกจากนี้ยังสามารถเลือกดูเวกเตอร์ของฮาร์โมนิกในมุมมองเชิงเส้นและลอการิทึม (Logarithmic) ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อการดูค่าเวกเตอร์ที่มีมุมเฟสต่ำ (รูปที่ 9.0)

รูปที่ 9.0 มุมมองเวกเตอร์ของฮาร์มอนิกแบบเชิงเส้น (ซ้าย) และลอการิทึม (ขวา)

PQ3198 ยังสามารถจับรูปคลื่นฮาร์มอนิกที่มีลำดับสูงได้ถึง 80 kHz (ส่วนใหญ่มาจากชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ในพาวเวอร์ซัพพลายของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์) (รูปที่ 10.0)

รูปที่ 10.0 ภาพหน้าจอของรูปคลื่นฮาร์มอนิกลำดับสูง

คุณสมบัติหลักอื่นๆ ของ PQ3198 สำหรับการวัดฮาร์โมนิก ได้แก่:

  • มีคุณสมบัติเป็นไปตามมาตรฐาน IEC 61000-4-30 Ed. 3 Class A
  • โหมดการกู้คืนอัตโนมัติ (Auto-recovery mode) สำหรับกรณีไฟดับหรือไม่มีการจ่ายไฟ PQ3198 สามารถรีสตาร์ทและเริ่มบันทึกค่าโดยอัตโนมัติเมื่อแหล่งพลังงาน AC กลับมาทำงาน จึงมั่นใจได้ว่ามีการบันทึกข้อมูลอย่างต่อเนื่อง

  • ฟังก์ชัน HTTP server ในตัว สามารถตรวจสอบผลลัพธ์และตั้งค่าการทำงานของ PQ3198 ผ่านเว็บเบราว์เซอร์ จึงทำงานได้ง่ายกว่าที่เคย
  • ฟังก์ชัน FTP ในตัว ทำให้สามารถดึงข้อมูลได้จากทุกที่ทุกเวลา เพิ่มความสะดวกรวดเร็วในการทำงาน
  • ใช้งานร่วมกับฟรีแวร์ GENNECT One เพื่อเชื่อมต่ออุปกรณ์หลายเครื่องพร้อมกัน (สูงสุด 15 เครื่อง) สามารถเก็บค่าพารามิเตอร์ได้มากถึง 512 รายการ และรองรับฟังก์ชัน stand-alone BMS อีกด้วย
  • เปรียบเทียบข้อมูลของแต่ละเครื่องได้อย่างแม่นยำ ด้วยการซิงโครไนซ์กับเวลามาตรฐาน UTC โดยใช้ออปชัน PW9005 GPS Box จาก HIOKI

  • เนื่องจากฮาร์โมนิกส์เป็นพารามิเตอร์ที่สามารถวัดได้ จึงสามารถควบคุมได้โดยใช้วิธีการพื้นฐานได้หลายวิธี ดังนี้ [9]:
  • ลดปริมาณของกระแสฮาร์มอนิกส์ในโหลด โดยติดตั้งรีแอคเตอร์อนุกรม (Line reactor) หรือใช้หม้อแปลงไฟฟ้าชนิดพิเศษ
  • ติดตั้งวงจรกรองฮาร์มอนิกส์เพื่อลดหรือกำจัดปริมาณของกระแสฮาร์มอนิกส์ที่มีไหลอยู่ภายในระบบไฟฟ้า เช่น การใช้วงจรกรองแบบขนานเพื่อทำให้กระแสส่วนมากไหลไปยังเส้นทางอื่นที่ไม่ใช่แหล่งจ่ายพลังงานไฟฟ้า
  • เปลี่ยนอุปกรณ์ไฟฟ้าในระบบ เช่น การเปลี่ยนขนาด ย้ายตำแหน่งหรือถอดตัวเก็บประจุ รวมถึงการใส่รีแอคเตอร์เพื่อปรับปรุงระบบไฟฟ้า

โดยสรุป การวัดค่าฮาร์โมนิกมีความสำคัญเป็นอย่างยิ่ง เนื่องจากส่งผลเสียต่อประสิทธิภาพของพลังงานไฟฟ้า ซึ่งอาจทำให้เกิดความเสียหายอย่างรุนแรงในบางกรณี นอกจากนี้ยังกระทบประสิทธิภาพในการทำงานและอายุการใช้งานของอุปกรณ์และเครื่องจักร ด้วยเหตุนี้ จึงจำเป็นต้องระบุแหล่งที่มาและควบคุมปริมาณฮาร์โมนิกก่อนที่จะเกิดความเสียหาย เครื่องวิเคราะห์คุณภาพทางไฟฟ้ารุ่น PQ3198 ที่มาพร้อมฟีเจอร์อันทรงประสิทธิภาพที่ช่วยในการวัดฮาร์มอนิกเป็นเรื่องง่ายและทำให้สามารถระบุแหล่งที่มาได้อย่างถูกต้อง นำไปสู่การแก้ปัญหาฮาร์โมนิกได้อย่างชัดเจนและเห็นผล

สำหรับข้อมูลผลิตภัณฑ์เพิ่มเติม กรุณาคลิกลิงค์ด้านล่าง:

Hioki Power Quality Analyzer PQ3198

Hioki Power Quality Analyzer Catalogue

How to Select The Right Power Quality Analyzer and Power Logger

 

ข้อมูลอ้างอิง:

  1. https://www.electronics-tutorials.ws/accircuits/harmonics.html
  2. https://www.riello-ups.co.uk/questions/39-what-s-the-difference-between-linear-and-non-linear-loads
  3. https://www.mtecorp.com/blog/2018/04/09/effects-of-harmonics-in-power-system/
  4. http://www.elnet.cc/thd-and-tdd/
  5. https://www.allaboutcircuits.com/technical-articles/the-importance-of-total-harmonic-distortion/
  6. https://corpwebstorage.blob.core.windows.net/media/36814/understanding-current-voltage-harmonics.pdf
  7. https://www.ecmweb.com/design/article/20890327/understanding-harmonic-indices
  8. https://diary-of-electric.blogspot.com/2020/02/explanations-about-resistive-inductive-and-capacitive-loads.html
  9. https://electrical-engineering-portal.com/principles-for-controlling-harmonics

 

184 comments / Tags: , , , , , , ,

Related posts

December 2, 2021

30 พ.ย. 2564 : ฮิโอกิได้รับรางวัล Great Place to Work®” ในปี 2022 ในการจัดอันดับสถานที่ทำงานที่ดียอดเยี่ยม

November 26, 2021

24 พ.ย. 2564 : ฮิโอกิได้รับรางวัลในหัวข้อ EcoVadis’s Sustainability Assessment ประจำปี 2021

November 19, 2021

11 พ.ย. 2564 : PQ3198 ได้รับการรับรองมาตรฐาน Class A IEC 61000-4-30 Edition 3

184 comments

  5. JeffreyStelm

    buy 5mg cialis online cialis cialis dapoxetine overnight shipment

  12. Rogerdup

    ed pills comparison new ed treatments best otc ed pills

  15. Rogerdup

    medicine for erectile best pill for ed what are ed drugs

  17. NormanSkaph

    stromectol for sale stromectol stromectol 12 mg tablets

  20. Johnnyality

    buy clomid 50mg buy clomid 50mg clomid for sale

  22. Johnnyality

    stromectol stromectol stromectol

  25. Eddieunjum

    ivermectin eczema stromectol for sale stromectol 12 mg tablets

  27. Eddieunjum

    can ivermectin paste be used topically stromectol 12 mg tablets ivermectin pour-on for horses

  31. Homerbouff

    cialis 20mg uk buy tadalafil cialis delivered in 24 hours

  32. Homerbouff

    buy cialis on line overnight cialis canada cialis

  33. Homerbouff

    buy cialis cheap price of cialis 20 mg buy generic cialis generic cialis

  36. Homerbouff

    buy cialis with paypal buy tadalafil cialis inr

  50. MichaelVax

    sildenafil 20 mg best over the counter viagra

  56. MichaelVax

    viagra shop over the counter viagra

  60. MichaelVax

    viagra shop buy real viagra online

  63. MichaelVax

    viagra pills 100mg viagra

  70. RobertLient

    amoxicillin 500 mg purchase without prescription order amoxicillin uk

  92. JefferySwete

    cipro online no prescription in the usa antibiotics cipro

  97. IsiahMum

    buy ciprofloxacin over the counter cipro pharmacy

  125. Frankimmow

    clomid buy clomid

  154. JamesCab

    medicine erectile dysfunction male ed drugs

  160. Richardopego

    canadian drug best ed drug

  165. GeraldBot

    canadian drug buy prescription drugs without doctor

  175. GeraldBot

    canadian drug prescription without a doctor’s prescription

Leave a Reply

Your email address will not be published.

ติดต่อเรา

  • ที่อยู่ 202 ชั้น 9 ห้อง 906 อาคารเลอ คองคอร์ด ถ.รัชดาภิเษก ห้วยขวาง กรุงเทพฯ 10310
  • เบอร์โทรศัพท์ +662-051-5323
  • E-mail: Marketing@hioki.com.sg
  • LINE Official ID: @hiokith

Site Map

Quick links

Language

Terms of Use | Privacy Policy