تأثیر هارمونیک بر سایزینگ هادی نوترال
یکی از فرضهای رایج در طراحی سیستمهای الکتریکی این است که سطح مقطع هادی نول باید کوچکتر از هادیهای فاز انتخاب شود. اما این موضوع یک قانون عمومی و همیشگی نیست.
در سیستمهای سهفاز، زمانی که بارهای غیرخطی وجود داشته باشند، جریانهای هارمونیکی میتوانند شرایط متفاوتی را در هادی نول ایجاد کنند.
بهطور معمول، جریانهای اصلی سه فاز در هادی نول تا حد زیادی یکدیگر را خنثی میکنند. اما هارمونیکهای مرتبه سوم و مضارب آن مانند هارمونیکهای سوم، نهم و پانزدهم، در سه فاز در فاز یکسان قرار میگیرند و به جای خنثی شدن، در هادی نول با یکدیگر جمع میشوند. در نتیجه، جریان نول میتواند به مقدار قابلتوجهی افزایش پیدا کند و حتی در شرایطی از جریان هر یک از هادیهای فاز بیشتر شود.
به همین دلیل، در حضور هارمونیکها نمیتوان بدون بررسی شرایط مدار، صرفاً بر اساس جریان فاز تصمیم گرفت که هادی نول را کوچکتر انتخاب کنیم.
IEC درباره سایزینگ کابل در حضور هارمونیک چه میگوید؟
استاندارد IEC 60364-5-52 برای کابلهای چهار و پنج هادی، در صورت وجود جریانهای هارمونیکی، روش مشخصی برای درنظرگرفتن اثر این جریانها ارائه میکند. طبق جدول مربوط به ضرایب کاهش ظرفیت جریان، در سطوح پایینتر هارمونیک، انتخاب سطح مقطع میتواند بر اساس جریان هادیهای فاز انجام شود؛ اما با افزایش محتوای هارمونیک، انتخاب کابل باید بر اساس جریان هادی نول نیز بررسی شود.
بهعنوان نمونه، در راهنمای Schneider Electric که بر مبنای استانداردهای IEC تدوین شده، اگر محتوای هارمونیک سوم از 33٪ بیشتر شود، جریان نول میتواند از جریان فاز بیشتر شود و مبنای انتخاب کابل، جریان نول قرار میگیرد.
برای کابلهای چهار یا پنج رشته نیز IEC 60364-5-52 ضرایب مشخصی ارائه میکند. برای مثال، در بازه 33 تا 45 درصد هارمونیک سوم ضریب کاهش 0.86 در محاسبات مربوط به جریان نول مطرح میشود و در مقادیر بالاتر از 45 درصد، شرایط محاسبه تغییر میکند.
چرا این موضوع اهمیت دارد؟
اگر جریان هارمونیکی نول در محاسبات در نظر گرفته نشود، ممکن است هادی نول از نظر حرارتی تحت فشار قرار بگیرد و گرمایش بیش از حد در کابل ایجاد شود.
بنابراین در مدارهایی که بارهای غیرخطی قابلتوجه دارند، مانند بسیاری از تجهیزات الکترونیکی، منابع تغذیه سوئیچینگ، سیستمهای کامپیوتری و برخی تجهیزات روشنایی، بررسی هارمونیکها میتواند بخش مهمی از فرآیند سایزینگ کابل باشد.
پس این تصور که «نول همیشه باید از فاز کوچکتر باشد» یک قاعده عمومی نیست. سطح مقطع نول باید با توجه به نوع مدار، جریان بار، میزان و نوع هارمونیکها، روش نصب و الزامات استاندارد تعیین شود.
در این ویدیو بررسی میکنیم که هارمونیکها چگونه در هادی نول جمع میشوند و چرا در برخی شرایط، حتی ممکن است سایزینگ کابل بر اساس هادی نول انجام شود، نه هادی فاز.
نکته: درصدهای ذکرشده در استاندارد را نباید با THD کلی بهصورت ساده یکسان دانست؛ جداول IEC در این بخش مشخصاً بر محتوای هارمونیک سوم و شرایط هارمونیکی مدار تمرکز دارند. بنابراین برای طراحی واقعی باید متن استاندارد، نوع کابل، روش نصب و شرایط بار بهصورت کامل بررسی شود.
منبع اصلی: IEC 60364-5-52، بهویژه الزامات مربوط به ظرفیت جریان هادیها در حضور هارمونیکها؛ همچنین Schneider Electric Electrical Installation Guide که راهنمای عملی طراحی تأسیسات فشار ضعیف بر مبنای استانداردهای IEC است.
سبد خرید