क्या आपने एक अजीब घटना देखी है: हम पावर ग्रिड में तीसरे, पांचवें और सातवें क्रम के हार्मोनिक्स जैसे विषम {{0} ऑर्डर वाले हार्मोनिक्स का पता लगा सकते हैं, लेकिन हम लगभग कभी भी 2रे, 4 वें और 6 वें ऑर्डर हार्मोनिक्स जैसे सम {4} ऑर्डर वाले हार्मोनिक्स को नहीं देख सकते हैं? ऐसा क्यों है? क्या सम-आदेश हार्मोनिक्स का पता लगाना स्वाभाविक रूप से असंभव है?
पावर ग्रिड हार्मोनिक्स क्या हैं?
यह समझने के लिए कि ऑर्डर हार्मोनिक्स भी दुर्लभ क्यों हैं, हमें पहले यह समझना होगा कि "हार्मोनिक्स" वास्तव में क्या हैं। हम जिस प्रत्यावर्ती धारा का उपयोग करते हैं वह आदर्श रूप से 50 हर्ट्ज की निश्चित आवृत्ति के साथ एक मानक साइन तरंग है, जिसे संगीत में "मुख्य राग" की तरह "मौलिक तरंग" कहा जाता है।
हकीकत में, कई विद्युत उपकरण "आदेश का पालन नहीं करते" जैसे एलईडी लाइटें, मोबाइल फोन चार्जर, लैपटॉप बिजली की आपूर्ति और एयर कंडीशनर। वे "गैर{2}}रैखिक उपकरण" हैं और मौलिक तरंग की लय के अनुसार काम नहीं करते हैं। इसके बजाय, वे मौलिक तरंग के साथ "हस्तक्षेप" करते हैं, चिकनी साइन लहर को अजीब तरंग रूपों में "झुकाते" हैं।
ये विकृत तरंगरूप, जब "फूरियर अपघटन" की गणितीय विधि का उपयोग करके तोड़े जाते हैं, तो पता चलता है कि वे वास्तव में एक मौलिक आवृत्ति (50 हर्ट्ज) और "हार्मोनिक्स" की एक श्रृंखला से बने होते हैं जिनकी आवृत्तियाँ मौलिक आवृत्ति के पूर्णांक गुणज होती हैं। उदाहरण के लिए, तीसरा हार्मोनिक 150Hz (50×3) है, 5वां हार्मोनिक 250Hz (50×5) है, और सम{10}}आदेश वाले हार्मोनिक्स आवृत्तियों वाले तरंग रूप हैं जो मौलिक आवृत्ति के सम गुणज हैं, जैसे 100Hz (दूसरा) और 200Hz (चौथा)।
पूर्ण {{0}ब्रिज रेक्टिफायर तकनीक ऑर्डर हार्मोनिक्स को भी "खत्म" कर देती है।
हम लगभग कभी भी सम{{0}आदेश वाले हार्मोनिक्स क्यों नहीं देख पाते? मुख्य बात इस तथ्य में निहित है कि आज बाजार में अधिकांश नॉनलाइनियर डिवाइस "पूर्ण {{1} ब्रिज रेक्टिफिकेशन" नामक एक कोर तकनीक का उपयोग करते हैं, यह हमारे आस-पास के विद्युत उपकरणों का "छिपा हुआ संचालन" है, और एक महत्वपूर्ण कारण है कि ऑर्डर हार्मोनिक्स भी दुर्लभ हैं।
पूर्ण-ब्रिज सुधार क्या है? हम इसे एक सरल सादृश्य से समझ सकते हैं: पावर ग्रिड में प्रत्यावर्ती धारा एक लहर की तरह है जो उठती और गिरती है, जिसमें सकारात्मक आधा चक्र ऊपर जा रहा है और नकारात्मक आधा चक्र नीचे जा रहा है, और दिशा लगातार बदल रही है; जबकि पूर्ण-ब्रिज सुधार एक "वेवफॉर्म कन्वर्टर" की तरह है, जो करंट की दिशा को "सही" कर सकता है, भले ही करंट सकारात्मक या नकारात्मक आधे चक्र में हो, और इसे उसी दिशा में डायरेक्ट करंट (या स्पंदित डायरेक्ट करंट) में बदल सकता है, जैसे पानी के यूनिडायरेक्शनल प्रवाह में लहरदार तरंगों को समतल करना।
एलईडी लाइटें, मोबाइल फोन चार्जर, कंप्यूटर बिजली की आपूर्ति, और यहां तक कि हमारे घरों में एयर कंडीशनर और वाशिंग मशीन लगभग सभी पूर्ण {{0}ब्रिज रेक्टिफिकेशन तकनीक का उपयोग करते हैं, इसलिए वे जो हार्मोनिक्स उत्पन्न करते हैं वे सभी विषम - क्रम के होते हैं, और यहां तक कि - क्रम के हार्मोनिक्स को देखना स्वाभाविक रूप से कठिन होता है।
सम-आदेश हार्मोनिक्स केवल तभी घटित होता है जब तरंगरूप असममित होता है
बेशक, ऑर्डर हार्मोनिक्स भी पूरी तरह से अस्तित्वहीन नहीं हैं, लेकिन वे आधुनिक पावर ग्रिड में बेहद दुर्लभ हैं। सम-ऑर्डर हार्मोनिक्स केवल तभी दिखाई देते हैं जब पावर ग्रिड में तरंगरूप "असममित" होता है, और दो सामान्य परिदृश्य होते हैं:
- पहले प्रकार में "अर्ध-वेव रेक्टिफिकेशन" तकनीक का उपयोग करने वाले उपकरण शामिल हैं। पूर्ण{{2}सेतु सुधार के विपरीत, आधा{3}तरंग सुधार, प्रत्यावर्ती धारा के केवल धनात्मक (या नकारात्मक) आधे{{4}चक्र का उपयोग करता है, तरंग रूप के अन्य आधे हिस्से को हटा देता है। इसका परिणाम एक असममित तरंगरूप होता है, जिससे फूरियर अपघटन के बाद सम{6}ऑर्डर हार्मोनिक्स प्राप्त होता है। हालाँकि, आधा तरंग सुधार बेहद अकुशल है, जिससे काफी मात्रा में ऊर्जा बर्बाद होती है। ब्रिज सुधार द्वारा इसे पूरी तरह से समाप्त कर दिया गया है और इसका उपयोग केवल कुछ बहुत पुराने, लगभग अप्रचलित उपकरणों (जैसे कि दशकों पहले के चार्जर) में किया जाता है, जिससे पावर ग्रिड में इसका पता लगाना मुश्किल हो जाता है।
दूसरा प्रकार उपकरण विफलता है। उदाहरण के लिए, किसी उपकरण में क्षतिग्रस्त रेक्टिफायर डायोड सकारात्मक और नकारात्मक आधे चक्रों के बीच सामान्य रूपांतरण को रोक सकता है, जिसके परिणामस्वरूप एक असममित तरंग होती है और सम क्रम हार्मोनिक्स उत्पन्न होता है। हालाँकि, यह एक दोषपूर्ण स्थिति है; एक बार ऐसा होने पर, उपकरण आमतौर पर खराब हो जाता है या सुरक्षा तंत्र को ट्रिगर कर देता है, और इसका पावर ग्रिड पर दीर्घकालिक प्रभाव नहीं पड़ता है, जिससे इसका पता लगाना मुश्किल हो जाता है।
हार्मोनिक्स बिजली प्रणालियों में गंभीर हस्तक्षेप और क्षति का कारण बन सकता है, और गंभीर मामलों में, यहां तक कि बिजली प्रणाली पक्षाघात का कारण भी बन सकता है।
सम-आदेश हार्मोनिक्स "दुर्लभ" क्यों हैं?
सरल शब्दों में, पावर ग्रिड में सम {{0} ऑर्डर हार्मोनिक्स लगभग अदृश्य हैं, मुख्य रूप से "पूर्ण {{1} ब्रिज रेक्टिफिकेशन तकनीक" को व्यापक रूप से अपनाने के कारण: यह विद्युत उपकरणों द्वारा उत्पन्न तरंगरूप को सममित रखता है, और सममित तरंगों को सम {{2} ऑर्डर हार्मोनिक्स में विघटित नहीं किया जा सकता है, जिसका अर्थ है कि सामान्य उपकरण सम {{3} ऑर्डर हार्मोनिक्स उत्पन्न नहीं करते हैं; इसके अलावा, बिजली व्यवस्था में ट्रांसफार्मरों में भी ऑर्डर हार्मोनिक्स को दबाने की एक निश्चित क्षमता होती है।
क्या ऐसे कोई बिजली मीटर हैं जो हार्मोनिक्स को खत्म कर सकते हैं?
सच पूछिए तो, कोई भी बिजली मीटर हार्मोनिक्स को "खत्म" नहीं कर सकता। बिजली मीटर का कार्य "मीटर" करना है, "प्रबंधन" नहीं। जबकि बिजली मीटर हार्मोनिक्स को खत्म नहीं करते हैं, बिजली प्रणाली में वास्तव में ऐसे उपकरण हैं जो विशेष रूप से हार्मोनिक्स को "खत्म" करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं; इन्हें फ़िल्टर कहा जाता है.
हाल के शोध से संकेत मिलता है कि बिजली मीटर के सामने के छोर पर उपयुक्त फिल्टर स्थापित करने से मीटरिंग सटीकता पर हार्मोनिक्स के प्रभाव को प्रभावी ढंग से कम किया जा सकता है।