李嵐
摘 要:現(xiàn)代社會智能化普及,促進(jìn)了電氣行業(yè)的不斷發(fā)展。電氣設(shè)計在現(xiàn)代建筑的應(yīng)用也越來越廣泛,智能家居應(yīng)運而生。但是隨著智能化生活方式的普及,也增加了電子元件的使用量。家用電器的方便智能雖然改善了人們的生活,但隨之產(chǎn)生的諧波也給人們的日常生活造成了不容忽視的影響。目前,諧波的分析與治理成為當(dāng)今社會的一大熱門難題,隨著諧波治理問題關(guān)注度的提高,對于諧波的治理也取得了很大進(jìn)步。
關(guān)鍵詞:建筑;諧波影響;電氣設(shè)計
諧波對于建筑電氣系統(tǒng)中的運行設(shè)備來說,其諧波電流產(chǎn)生的強(qiáng)磁場會嚴(yán)重的干擾到一些電氣設(shè)備的正常運行,比如說對建筑系統(tǒng)內(nèi)的通訊設(shè)備來講,諧波會干擾通訊信號的正常傳輸,給人們的正常生活帶來很大的困擾。
一、建筑電氣設(shè)計中的諧波來源
正常情況下,電流與電壓成一定比例在無干擾的狀態(tài)下呈現(xiàn)正弦波。由于建筑中存在大量的非線性負(fù)載,例如大功率整流器、變頻器、照明設(shè)備等,這些設(shè)備的電流與電壓不成比例,因此會干擾正常的電流與電壓的輸出,從而產(chǎn)生諧波。在電氣設(shè)計中的一些裝置均能產(chǎn)生諧波,這些諧波是電力系統(tǒng)中的一種能量污染,導(dǎo)致電力設(shè)備故障、電子信號不穩(wěn)定、通訊設(shè)備受干擾等一系列問題。因此,在建筑電氣設(shè)計中,對諧波問題的處理具有重大意義。
二、諧波對建筑電氣設(shè)計造成的影響
(一)增加設(shè)備的諧波損耗。諧波干擾會對設(shè)備造成極大損耗。電流流過電路,周圍會產(chǎn)生磁場,當(dāng)電流流經(jīng)電壓器線圈時,線圈中的電流分布不均,會產(chǎn)生集膚效應(yīng)。電路中的電流發(fā)生改變,會增大導(dǎo)體的阻抗,對設(shè)備造成損耗。電路設(shè)備容易出現(xiàn)過熱問題,這也增加了設(shè)備的熱損耗。另外,隨著供電技術(shù)的進(jìn)步,供電網(wǎng)絡(luò)也在不斷進(jìn)行技術(shù)更新,網(wǎng)絡(luò)中的一些元件設(shè)備的增加也會增加諧波的產(chǎn)生,這些諧波會對電力系統(tǒng)造成影響,造成一定程度的電力消耗。如果不能有效減少這些諧波的產(chǎn)生,也容易導(dǎo)致電力系統(tǒng)故障甚至癱瘓。
(二)影響電氣設(shè)備的正常運行。諧波的存在也會影響到建筑內(nèi)電子元件的正常運行。一方面,諧波電流會產(chǎn)生一定強(qiáng)度的磁場,對于一些小而精密的儀器,對外界的干擾比較較敏感,這樣的磁場很容易使精密元件很容易受到干擾,導(dǎo)致設(shè)備失靈;另一方面,產(chǎn)生的一些高次諧波會對變壓器等大型設(shè)備造成干擾,容易導(dǎo)致變壓器外殼、外層硅鋼片、內(nèi)部零件等發(fā)熱,如果散熱效果不好就會對變壓器的正常運作造成影響,從而影響設(shè)備的精確度,使得建筑內(nèi)的電力轉(zhuǎn)變質(zhì)量降低。
(三)干擾通訊系統(tǒng)的正常使用。隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展,通訊技術(shù)也越來越發(fā)達(dá),但是諧波對通訊系統(tǒng)的干擾,也引起了人們的極大關(guān)注。研究表明,諧波會對鄰近通信線路產(chǎn)生諧波電壓的靜電干擾和諧波電流的電磁干擾,導(dǎo)致信號無法及時傳達(dá)。在日常生活中,常常會出現(xiàn)通話過程中雜音比較重,電視畫面不清晰、電燈忽明忽暗等問題,這也是諧波造成的影響。在一些通訊單位,如果收到比較嚴(yán)重的干擾,會導(dǎo)致文件資料丟失,造成工作之間無法正常銜接。
三、建筑電氣設(shè)計中諧波的解決措施
(一)增加濾波保護(hù)。信號可以看做是無數(shù)個正弦波疊加而成,濾波就是將特定波段的頻率濾除,是抑制干擾的一種重要措施。對于諧波的治理也要根據(jù)實際情況采取不同的濾波方式,以便能夠達(dá)到更好的濾波效果。現(xiàn)代濾波器通常采用模擬電子電路對模擬信號進(jìn)行濾波,根據(jù)信號的頻率不同分為高通濾波器和低通濾波器,根據(jù)實際需求設(shè)定濾波的頻段。
另外,有源濾波也是一種有效的濾波方式。這種濾波器是采取相反相位抵消的方式來消除諧波,也是比較常用的一種方法。它是利用諧波采樣裝置收集需要消除的諧波頻率,采集相應(yīng)的電流與電壓值,制造出電壓值與電流值一樣,相位相反的的波頻,兩者就可以相互抵消進(jìn)而消除諧波影響。
(二)減少諧波源。對于諧波的治理從源頭抑制諧波的產(chǎn)生是一個很有效的方法。電壓或者電流的不穩(wěn)定性很容易造成諧波,在一些電氣開關(guān)的應(yīng)用上,諧波現(xiàn)象很明顯。瞬間的電壓變化就會產(chǎn)生一定的諧波,在電路中加入鎮(zhèn)流器,保持電壓與電流的穩(wěn)定性,能夠很好的抑制諧波源;另外,在電路的設(shè)計過程中加入LC濾波電路,利用電感與電容的電流特性達(dá)到濾波效果,從而減少諧波的產(chǎn)生。
(三)改善供電方式。一方面,保持穩(wěn)定的電壓供電,保持三相電流的平衡,減小電流電壓的不穩(wěn)定變化導(dǎo)致諧波的產(chǎn)生;另一方面,可以加大變壓器線圈的橫截面積,減少集膚效應(yīng)的出現(xiàn),從而進(jìn)一步抑制諧波的產(chǎn)生;第三方面,提升發(fā)電機(jī)、電容器的容量,增加電荷儲備量的同時加大供電量,從而減少諧波的產(chǎn)生。但是這種方式也會增加電力的投資成本,可以與非線性負(fù)載相結(jié)合,從而合理的為供電系統(tǒng)設(shè)計提供增容裕度。
四、結(jié)語
建筑工程不斷發(fā)展的同時也會伴隨問題的出現(xiàn),在電氣設(shè)計中,產(chǎn)生的諧波問題屬于一種能量污染物,它無形卻真實影響著我們的現(xiàn)實生活。對于建筑的電氣設(shè)計,要做到健康安全,不僅要注意現(xiàn)實環(huán)境的安全,更要采取合理的解決措施排除諧波問題的干擾。在建筑電氣設(shè)計向前發(fā)展的同時注意協(xié)調(diào)對周圍環(huán)境的影響,保障電氣設(shè)備的穩(wěn)定運行,減少諧波對建筑以及人們生活的影響,統(tǒng)籌兼顧,營造一個綠色、健康的和諧環(huán)境,為建筑電氣設(shè)計提供良好的發(fā)展環(huán)境。
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