고조파를 제거할 수 있는 전기 계량기가 존재합니까?

이상한 현상을 발견하셨나요? 전력망에서 3차, 5차, 7차 고조파와 같은 홀수{0}}차 고조파는 감지할 수 있지만 2차, 4차, 6차 고조파와 같은 짝수-고조파는 거의 볼 수 없나요? 왜 이런가요? 짝수-차 고조파는 본질적으로 감지가 불가능합니까?

짝수-차 고조파가 드문 이유를 이해하려면 먼저 '고조파'가 실제로 무엇인지 이해해야 합니다. 우리가 사용하는 교류는 이상적으로는 50Hz의 고정 주파수를 갖는 표준 사인파이며, 이는 음악의 "주 멜로디"와 마찬가지로 "기본파"라고 합니다.

실제로 LED 조명, 휴대폰 충전기, 노트북 전원 공급 장치, 에어컨 등 많은 가전제품은 '명령을 준수'하지 않습니다.- 이는 "비{2}}선형 장치"이며 기본파의 리듬에 따라 작동하지 않습니다. 대신, 기본파를 "간섭"하여 부드러운 사인파를 이상한 파형으로 "구부립니다".

이러한 왜곡된 파형을 "푸리에 분해"라는 수학적 방법을 사용하여 분해하면 실제로 기본 주파수(50Hz)와 기본 주파수의 정수배인 일련의 "고조파"로 구성되어 있음이 드러납니다. 예를 들어, 3차 고조파는 150Hz(50×3), 5차 고조파는 250Hz(50×5), 짝수{10}}차 고조파는 100Hz(2차) 및 200Hz(4차)와 같이 기본 주파수의 짝수 배수인 주파수를 갖는 파형입니다.

짝수-차 고조파가 거의 보이지 않는 이유는 무엇인가요? 핵심은 오늘날 시장에 나와 있는 대부분의 비선형 장치가 "풀-브리지 정류"라는 핵심 기술을 사용한다는 사실에 있습니다.-이는 우리 주변 전기 제품의 "숨겨진 작동"이며 짝수-차 고조파가 드문 중요한 이유입니다.

전체-브리지 정류란 무엇인가요? 간단한 비유로 이를 이해할 수 있습니다. 전력망의 교류는 상승 및 하강하는 파동과 같습니다. 양의 반-주기는 올라가고 음의 반-주기는 내려갑니다. 방향은 끊임없이 변합니다. 풀-브리지 정류는 전류가 양의 반주기인지 음의 반주기인지에 관계없이 전류의 방향을 "수정"할 수 있는 "파형 변환기"와 같으며, 마치 물결 모양의 파동을 단방향 물 흐름으로 평탄화하는 것과 마찬가지로 이를 동일한 방향의 직류(또는 맥동 직류)로 바꿀 수 있습니다.

LED 조명, 휴대전화 충전기, 컴퓨터 전원 공급 장치, 심지어 우리 집에 있는 에어컨과 세탁기도 거의 모두 풀-브리지 정류 기술을 사용하므로 이들이 생성하는 고조파는 모두 홀수-차이고 짝수{2}}차 고조파는 당연히 보기 어렵습니다.

물론 짝수-차 고조파가 완전히 존재하지 않는 것은 아니지만 현대 전력망에서는 극히 드뭅니다. 짝수-차 고조파는 전력망의 파형이 "비대칭"인 경우에만 나타나며 다음과 같은 두 가지 일반적인 시나리오가 있습니다.

1. 첫 번째 유형은 "반-파장 정류" 기술을 사용하는 장비와 관련이 있습니다. 완전-브리지 정류와 달리 반{3}}파 정류는 교류 전류의 양(또는 음) 반{4}}주기만 활용하고 나머지 절반은 폐기합니다. 이로 인해 비대칭 파형이 발생하고 푸리에 분해 후 짝수-차 고조파가 발생합니다. 그러나 반-파 정류는 극도로 비효율적이어서 상당한 양의 에너지를 낭비합니다. 이는 전체 브리지 정류에 의해 단계적으로 폐지되었으며 매우 오래되고 거의 쓸모가 없는 일부 장비(예: 수십 년 전의 충전기)에만 사용되므로 전력망에서 감지하기가 어렵습니다.

두 번째 유형은 장비 고장입니다. 예를 들어, 기기의 손상된 정류기 다이오드는 양의 반주기와 음의 반{1}}사이클 간의 정상적인 변환을 방해하여 비대칭 파형을 발생시키고 짝수-차 고조파를 생성할 수 있습니다. 그러나 이는 결함 조건입니다. 일단 발생하면 기기는 일반적으로 오작동하거나 보호 메커니즘을 작동시키며 전력망에 장기적인 영향을 미치지 않으므로 감지하기 어렵습니다.-

간단히 말해서, 짝수차 고조파는 주로 "풀-브리지 정류 기술"의 광범위한 채택으로 인해 전력망에서 거의 보이지 않습니다. 이는 전기 제품에서 생성된 파형을 대칭으로 유지하고 대칭 파형은 짝수차 고조파로 분해될 수 없습니다. 즉, 일반 장비는 짝수차 고조파를 생성하지 않습니다.- 또한 전력 시스템 자체의 변압기에는 짝수-차 고조파를 억제하는 특정 기능이 있습니다.

엄밀히 말하면 어떤 전기 계량기도 고조파를 "제거"할 수 없습니다. 전기 계량기의 기능은 "관리"가 아닌 "계량"입니다. 전기 계량기가 고조파를 제거하지는 않지만 실제로 전력 시스템에는 고조파를 "제거"하도록 특별히 설계된 장치가 있습니다. 이것을 필터라고 합니다.

최근 연구에 따르면 전기 계량기의 전면 끝에 적절한 필터를 설치하면 고조파가 계량 정확도에 미치는 영향을 효과적으로 줄일 수 있는 것으로 나타났습니다.