高調波電流ではなく高調波電圧では？

質問

高調波電流が系統に流出して他の機器に悪さをするかの説明をよく見聞きするのですが、私は下記のように考えます。間違っていますでしょうか。どなたかご教示下さい。

配電系統における高調波被害の原因は、コンバータなどの高調波原因機器（以下、原因Ａ）に高調波電流が流れる。→配電線の電圧降下により、原因Ａの電源側の電圧波形が歪む。→原因Ａの電源側につながっている他の負荷（以下、負荷Ｂ）に印加される電圧が歪んで（高調波成分を含有）いるため、負荷Ｂに高調波電流が流れて加熱・振動などの問題を生じる。

すなわち、
原因Ａによって、負荷Ｂに加熱・振動などの問題が生じるのは、原因Ａから系統側に高調波電流が流出し、それが負荷Ｂに流れ込んで悪さをしているのではなく、あくまでも原因Ａの受電電流によって引き起こされる電圧歪みが原因である。

回答No.6

noname#59315 · ベストアンサー

＞この矩形波電圧は、インバータに接続された負荷には印加されるものの、コンバータの電源側すなわち系統側には印加されないので、系統側への影響はないような気がするのですが。
●電源側には印可されないというのはそのとおりですが、電源側にも重畳してしまうということです。通常は電源側にフィルターが設けられてますから軽減されていますが、質問者さまが例として上げておられるコンバータもそうなんですが？

お礼

ご教示いただきありがとうございました。

回答No.5

foobar

負荷Aが高調波電流の原因になっているので「Aから高調波電流が『流出』」という表現を使うことが多いようです。
（高調波電流に関しては、基本波電流と異なって、どちらか一方に平均電力が流れるようなものではないので、「流入」「流出」の区別をする必要は無いように思います。（「電流Iが流入」は「電流(-I)が流出」と捉えることもできますし。））

・Aで発生（流出）した高調波電流が、電源とBに分流
・Aで必要とする高調波電流が、電源(とB)から流れ込む
（あるいはそれ以外の表現）は状況に応じて使い分けられているように思います。

また、高調波の補償を考えるときには、
・（Bや系統への）高調波電流の流入が問題だから、高調波電流を補償して0にする。（結果、接続点での電圧歪は自動的に0になる）
・接続点の電圧歪が問題だから、電圧歪を0にする（結果、高調波電流の補償は必要に応じて自動的になされる）
どちらの考え方も使われているようです。

お礼

再度回答いただきありがとうございました。

補償についても教示いただきありがとうございました。

補足

＞負荷Aが高調波電流の原因になっているので「Aから高調波電流が『流出』」という表現を使うことが多いようです。

たしかに高調波ガイドラインにおいても、校長は発生機器を電流源として、流出電流を計算することになっていますよね。

回答No.4

noname#59315

＞高調波原因機器は発電機としての働きがあり、系統側へ電流を流出させるということでしょうか。
●発電機という言葉は妥当ではないと思いますが、高調波発生源ですから高調波電源であることには間違いありません。
エアコンや蛍光灯で採用されているインバータ方式は、まさに周波数を変えて高周波電源として機能しています。これが矩形波である限り高調波は発生します。
一方、コンバータのような電子機器ではなくて、例えばモーター負荷で高調波が発生する場合は、ご質問のような考え方になると思います。
すなわち、正弦波ではない歪み電流が流れることにより、要素的には高調波の電流も流れていることになり、他の機器には綺麗な正弦波ではない電圧がかかっているという考え方ですね。

お礼

再度回答いただきありがとうございました。

補足

＞インバータ方式は、まさに周波数を変えて高周波電源として機能しています。これが矩形波である限り高調波は発生します。

この矩形波電圧は、インバータに接続された負荷には印加されるものの、コンバータの電源側すなわち系統側には印加されないので、系統側への影響はないような気がするのですが。

回答No.3

foobar

負荷Aの高調波電流によって、負荷Bの端子電圧に高調波が含まれて、負荷Bに高調波電流が流れる、と捉えることも可能ですし、
負荷Aの高調波電流が、電源と負荷Bに分流し、負荷Bの端子電圧に請うv方派が含まれる、と捉えることも可能です。

そもそも、負荷Bに高調波電流が流れる、のと、負荷Bの受電電圧が歪むというのは同時に起きるもので、どちらか一方が原因になっている、というような因果関係で説明するようなものではないので、電圧の歪が原因か、電流の分流が原因かの一方だけが正しい、というものでもないです。（どちらも同じくらい正しく、同じくらい不正確）

（電源のインピーダンスが完全に0なら、負荷Aの高調波電流はずべて電源に流れ、負荷Bに分流する成分は0になりますし、受電電圧のひずみも発生しないですね）

お礼

回答ありがとうございました。

補足

＞負荷Aの高調波電流が、電源と負荷Bに分流し
分流するという点が理解できないです。

分流という概念は、高調波原因機器（負荷Ａ）から電流が流出することが前提になっているのですね。
しかし、その流出する、ということが理解できないのです。
流出が起こるのは発電機だけであり、負荷は流入専門ではないでしょうか。

回答No.2

noname#59315

違うと思います。
配電線のインピーダンスがゼロとしても、高調波被害は受けます。

加算定理で考えれば判ると思います。
本来の配電電圧は商用周波の正弦波のソース、高調波原因機器からは矩形波などの高調波電圧のソースとすれば、それぞれの電圧に応じた電流が流れ、それを加えたものが（つまり合成したもの）が負荷Ｂを流れるのです。

お礼

回答ありがとうございました。

補足

＞高調波原因機器からは矩形波などの高調波電圧のソース

高調波原因危機は発電機としての働きがあり、系統側へ電流を流出させるということでしょうか。

うーむ、高調波原因危機は、あくまでも負荷であり、電流は流入するだけだと思うのですが違うのでしょうか。

回答No.1

tarou1916

あなたのご説明どおりだと思います。
なお
質問の文面で、コンバータなどの高調波原因機器（以下、原因Ａ）に高調波電流が流れる。
でなく、
原因Ａから系統側に高調波電流が流出し
ですね。

お礼

回答ありがとうございました。

補足

流出するという点が理解できないです。

電流が流出するのは発電機だけで、負荷はあくまでも電流が流入するのみではないのでしょうか。

それとも、高調波原因危機は発電機としての働きもあるのでしょうか。