Sóng hài là gì? Nguyên nhân và giải pháp khắc phục sóng hài

Sóng hài là một sản phẩm của các thiết bị điện tử, bộ chuyển đổi năng lượng tái tạo hay nhiều thiết bị khác. Chúng có thể gây nên rất nhiều tác hại ảnh hưởng đến nguồn điện, các thiết bị sử dụng điện, ngoài ra còn ảnh hưởng trực tiếp đến sự an toàn của người sử dụng. Cti Supply sẽ giới thiệu chi tiết đến bạn khái niệm sóng hài là gì, những nguyên nhân, hậu quả cũng như cách khắc phục tình trạng sóng hài như thế nào trong bài viết sau đây.

Tìm hiểu sóng hài là gì?

Sóng hài là gì? Đây chính là dòng điện không mong muốn, có thể làm quá tải đường dây điện và biến áp. Chúng sẽ làm tăng nhiệt độ hệ thống (hoặc thậm chí có thể gây nên hỏa hoạn) và ngoài ra còn gây nhiễu lên lưới điện.

Trong trường hợp chạy nhiều động cơ điện cùng lúc nếu như không có biện pháp kiểm soát sóng hài thì có thể gây nên tình trạng quá tải hệ thống điện, làm tăng công suất cho nhu cầu và làm cho máy điện ngừng chạy. Khi mà tổng các dòng điện hài cao hơn giới hạn cho phép sẽ gây nên rất nhiều vấn đề nghiêm trọng đến hệ thống điện.

Sóng hài đặc trưng bởi dao động hoàn toàn trên phổ tần số công nghiệp cơ bản, trong đó thành phần sóng hài trong nguồn điện AC được định nghĩa chính là thành phần sin của 1 chu kỳ sóng có tần số bằng số nguyên lần tần số cơ bản của hệ thống, công thức: fh=g.fb

Nguyên nhân gây nên sóng hài

Nguyên nhân gây nên sóng hài là gì? Chính là do các phụ tải dạng phi tuyến trong hệ thống điện. Điện áp đầu vào của tải phi tuyến chính là dạng hình sin tuy nhiên dòng điện qua nó thì có dạng không sin.

1 dạng sóng bất kỳ là tổng của những dạng sóng hình sin. Khi đồng nhất từ chu kỳ này sang chu kỳ khác thì chúng có thể được miêu tả như các sóng sin cơ bản và bội số của tần số cơ bản. Điều này có nghĩa là bao gồm sóng sin cơ bản và chuỗi của các dạng sóng sin hài bậc cao, được gọi là chuỗi Fourier.

Quá trình tính toán có thể độc lập với mỗi hài riêng và kết quả tính toán của mỗi tần số sẽ được kết hợp vào 1 dạng của chuỗi Fourier để từ đó có được dạng sóng ra tổng quát nếu cần.

Thông thường thì bạn chỉ cần quan tâm đến biên độ của sóng hài. Khi cả nửa chu kỳ âm, dương của 1 dạng sóng có dạng đồng nhất, chuỗi Fourier chỉ chứa các hài bậc lẻ. Do hầu hết những thiết bị sinh ra sóng hài thông thường sẽ có dạng sóng đồng nhất nên trong thực tế thì bạn chỉ cần quan tâm đến sóng hài bậc lẻ như 3, 5, 7,…

Sóng hài có thể xuất phát từ các thiết bị như:

• Các tải công nghiệp: các thiết bị điện tử công suất, máy hàn, lò hồ quang, bộ khởi động điện tử. Thao tác đóng cắt mạch bằng máy biến áp công suất lớn…
• Các tải dân dụng: đèn phóng điện chất khí, máy photocopy, lò vi sóng, tivi, máy tính,…

Tác hại của sóng hài

Trong bài viết tìm hiểu sóng hài là gì hôm nay chúng ta cũng sẽ được tìm hiểu những tác hại của sóng hài ảnh hưởng đến hệ thống điện như thế nào. Cụ thể:

• Các thành phần của sóng hài công thế với công suất ảo vào tổng công suất tiêu thụ của máy biến áp, vì vậy nên chúng làm co máy biến áp quá tải và gây phát cháy, nóng. Mặc dù lúc này tải chỉ tiêu thụ một mức công suất trung bình.
• Tạo nhiệt, làm nóng và gây cháy dây dẫn điện và gây nên những tổn thất nghiệm trọng trong hệ thống điện. Cầu dao bị nhảy không rõ lý do, hỏng tụ điền bù công suất phản kháng, điện áp N-G lớn quá mức cho phép.
• Gây nhiễu trong hệ thống truyền thông: cuộn kháng và tụ bù máy biến áp có thể tạo mạch LC cộng hưởng với dòng sóng hài để tăng lên gấp nhiều lần. Chúng gây quá tải tụ và máy biến áp, từ đó dẫn đến hiện tượng cháy nổ máy biến áp và tụ.
• Đối với những hệ thống điện dùng trên giàn khoan, tàu biển, máy phát điện dự phòng có đặc tính cảm kháng của máy phát cao hơn so với máy biến thế thông thường. Vì vậy mà sóng hài sẽ bị khuếch đại nghiêm trọng hơn từ 3 – 4 lần. Gây ra những hỏng hóc nghiêm trọng đến cho thiết bị và chúng cũng có thể cháy máy phát, vì thế mà vô cùng nguy hiểm và có thể làm tốn kém nhiều chi phí.

Giải pháp làm giảm sóng hài là gì?

Sau khi đã tìm hiểu về những tác hại của sóng hài thì một câu hỏi cũng được rất nhiều người quan tâm đó là làm cách nào để có thể giảm sóng hài, bảo vệ hệ thống điện và các thiết bị điện? Sau đây là một số giải pháp đang được áp dụng phổ biến hiện nay:

• Sử dụng biến tần chính là một trong những cách giảm thiểu sóng hài hiệu quả và đơn giản nhất để giúp hạ thấp sóng hài trong biến tần. Việc chọn dùng biến tần giúp giảm sóng hài bạn sẽ không cần sử dụng đến biến áp đa xung hay bộ lọc ngoài. Bởi vì các biến tần sẽ làm giảm thiểu sóng hài sinh ra những thành phần hài bậc thấp ở phía đầu vào với tổng dòng méo thấp hơn 5%. Đây chính là 1 trong các phương pháp xử lý đơn giản mà giá thành thấp do đó nên các bạn có thể tham khảo.
• Dùng cuộn kháng chặn sóng hài trong các tủ tụ bù chính là cách xử lý sóng hài hiện đang được rất nhiều người lựa chọn. Với phương pháp này sẽ vừa nâng cao chất lượng điện lưới và cũng là giải pháp tốt nhất cho các ứng dụng cần lọc nguồn lưới bị nhiễu nặng, ngoài ra cũng yêu cầu giảm sóng hài và làm cho hình hạng của điện áp lưới gần như không méo.
• Sử dụng bộ lọc cũng là một cách xử lý sóng hài hiện được áp dụng cho nhiều biến tần được gắn song song trên cùng một đường dây phân phối. Chúng có nhiệm vụ chính là bù sóng hài điện áp, bù công suất và bù sóng hài dòng điện.

Hi vọng qua những chia sẻ mà Cti Supply mang đến trên đây đã giúp bạn hiểu được sóng hài là gì, biết được những nguyên nhân nào gây nên sóng hài, những nguy hiểm của sóng hài cũng như giải pháp để giảm sóng hài như thế nào để từ đó ứng dụng tốt trong công việc, học tập của mình.