Титульная страница стандарта ГОСТ 30804.3.2 (модифицированный IEC 61000-3-2 на нормы эмиссии гармоник)

ГОСТ 30804.3.2. Эмиссия гармонических составляющих тока (до 16 А)

Эмиссия (испускание) гармонических составляющих тока (кратные основной частоте 50 герц) техническими средствами с потребляемым током до 16 ампер по стандарту ГОСТ 30804.3.2 (IEC 61000-3-2)

Ссылка для скачивания стандарта ГОСТ 30804.3.2.
 
ГОСТ 30804.3.2 модифицирован по отношению к стандарту Международной электротехнической комиссии IEC 61000-3-2 (по пункту 5 предисловия).
ДСТУ EN 61000-3-2 (действующий в Украине) также соответствует стандарту IEC 61000-3-2 (часть 3-2).
 
 

Цель стандарта ГОСТ 30804.3.2:

Установить для технических средств такие нормы эмиссии гармонических составляющих тока, чтобы уровни гармонических составляющих напряжения в системах общего назначения не превышали уровней электромагнитной совместимости по ГОСТ 13109 и МЭК 61000-2-2 (по пункту 4). При этом учитывают влияние других технических средств.
 
Эмиссия гармонических составляющих тока (подробно ниже):
  • эмиссия – испускание гармоник потребителем в общую энергосистему;
  • гармонических – которые всегда кратны основной частоте (2·f, 3·f, 4·f, 5·f и так далее);
  • составляющих тока – и создают добавочные токи.
 
 

Классификация оборудования по стандарту IEC 61000-3-2 (он же ГОСТ 30804.3.2)

По разделу 5 техническим средствам присваивают:
  • класс A:
    • симметричные трёхфазные средства;
    • бытовые электрические приборы (кроме отнесённых к классу D);
    • электрические инструменты (кроме переносных отнесённых к классу B);
    • устройства регулирования силы света ламп накаливания (питание напряжением обычно на повышенной частоте по пункту 3.6);
    • аудиооборудование;
    • другие технические средства, которые не принадлежат к классам B, C, D;
  • класс B:
    • переносные электрические инструменты (держат в руках и используют кратковременно по пункту 3.1);
    • непрофессиональное сварочное оборудование (для применения в быту, не применяют в коммерции и промышленности по пункту 3.13);
  • класс C:
    • световое оборудование (генерирование / регулирование / распределение оптического излучения от ламп накаливания, разрядных ламп и светодиодов по пункту 3.17);
  • класс D:
    • технические средства мощностью не более 600 Вт, а именно – персональные компьютеры и мониторы к ним; телевизоры.
Категории технических средств, которые не относят к данному стандарту перечислены в разделе 7.
 
 

Нормы гармонических составляющих тока для классов A, B, C, D

Нормы для класса A
Порядок гармонической составляющей n Максимально допустимое значение
гармонической составляющей тока, А
нечётный 3 2,30
5 1,14
7 0,77
9 0,40
11 0,33
13 0,21
15 ≤ n ≤ 39 0,15·15/n
чётный 2 1,08
4 0,43
6 0,30
8 ≤ n ≤ 40 0,23·8/n
Таблица соответствует таблице 1 на странице 11 стандарта ГОСТ 30804.3.2.
 
Нормы для класса B
Порядок гармонической составляющей n Максимально допустимое значение
гармонической составляющей тока, А
нечётный 3 3,450
5 1,710
7 1,155
9 0,600
11 0,495
13 0,315
15 ≤ n ≤ 39 0,225·15/n
чётный 2 1,620
4 0,645
6 0,450
8 ≤ n ≤ 40 0,345·8/n
Таблица соответствует пункту 7.2 стандарта ГОСТ 30804.3.2 (значения таблицы класса A умноженные на 1,5).
 
Нормы для класса C (при активной мощности, превышающей 25 Вт)
Порядок гармонической составляющей n Максимально допустимое значение
гармонической составляющей тока,
% от основной гармонической составляющей потребляемого тока
чётный 2 2
нечётный 3 30·λ *
5 10
7 7
9 5
11 ≤ n ≤ 39 3
* λ – коэффициент мощности цепи.
Таблица соответствует таблице 2 на странице 11 стандарта ГОСТ 30804.3.2.
 
Нормы для класса C (при активной мощности, не превышающей 25 Вт)
Смотрите страницу 12 начиная с маркера b).
 
Нормы для класса D
Порядок гармонической составляющей n Максимально допустимое значение
гармонической составляющей тока
на 1 Вт мощности
технического средства, мА/Вт
ампер
нечётный 3 3,4 2,30
5 1,9 1,14
7 1,0 0,77
9 0,5 0,40
11 0,35 0,33
13 3,85/n 0,21
15 ≤ n ≤ 39 3,85/n 0,15·15/n
Правые нижние значения выделенные зелёным цветом изъяты из таблицы для класса A, как предписано.
Таблица соответствует таблице 3 на странице 13 стандарта ГОСТ 30804.3.2.
 
 

Добавочная информация, не присутствует в ГОСТ 30804.3.2
Гармонические составляющие тока

Гармоники (гармонические составляющие тока) – нежелательные частоты (они обязательно кратны основной / базовой частоте), которые накладываются на синусоиду переменного тока и сложно изменяют / искажают её.
Аналогия: в основном металле (например, в меди – химический элемент Cu) всегда присутствуют примеси (которые изменяют свойства материала). Гармоники – это примеси.

График изменения напряжения переменного тока по синусоидальному закону
В идеале напряжение в сетях переменного тока с течением времени меняется по синусоидальному закону V = Vmax · Sin (2·π·f·t) – имеет форму волны. Аналогичным образом меняется сила тока. При этом основная или базовая частота составляет 50 герц – за 1 секунду волна повторяется 50 раз. У нас и в большинстве стран – 50 Гц; в США и Канаде базовая часта 60 Гц, в Японии используют оба варианта.
 
На рисунке слева:
V – текущее изменяющееся напряжение в сети в вольтах;
Vmax – максимальное напряжение в сети (например, 220 вольт);
π = 3,14159265... – математическая константа;
f – основная частота в герцах;
t – текущее время в секундах.
 
Потребители с нелинейной (несинусоидальной) нагрузкой искажают синусоиду, внося в неё дополнительные гармоники:
  • газоразрядные и люминесцентные лампы;
  • сварочные аппараты;
  • электродуговые печи;
  • трансформаторы в некоторых режимах работы;
  • импульсные блоки питания, инверторы, преобразователи в составе какого-либо оборудования (компьютеры, источники бесперебойного питания, асинхронные двигатели с частотным регулированием, кондиционеры с инверторным компрессором, стиральные машины с изменяемой частотой вращения).
Гармонические составляющие тока всегда кратны основной (или базовой, или несущей) частоте:

Название Базовая
(она же первая)
Гармоники
вторая третья четвёртая пятая шестая и так далее
Частота, Гц f 2·f 3·f 4·f 5·f 6·f n·f
50 100 150 200 250 300 ...
60 120 180 240 300 360 ...
n – целое число.
 
Наложение гармонических составляющих тока (гармоник) на несущую частоту с последующим искажением сигнала В первом (левом) столбце изображены графики изменения напряжения с течением времени: первая гармоника (на несущей частоте) и далее вторая, третья и четвёртая гармоники.
Во втором (последнем) столбце красные волны отражают суммарный (искажённый) сигнал, который появляется из-за присутствия гармонического содержания, добавляемого к основной частоте. В итоге получается сложная форма волны.
 
За время периода основной гармоники (1/50 или 1/60 секунды), вторая гармоника имеет два периода, третья гармоника имеет три периода, четвёртая гармоника имеет четыре периода и так далее. Сгенерированный сложный сигнал образован слиянием первой гармоники с другой присутствующей с учётом знака («+» или «–»).

В зависимости от порядка гармонической составляющей тока, их обобщают в три группы (для трёхфазной четырёхпроводной системы):
  • гармоники прямой последовательности (4, 7, 10, 13, ... гармоники);
  • гармоники обратной последовательности (2, 5, 8, 11, ... гармоники);
  • гармоники нулевой последовательности (3, 6, 9, 12, ... гармоники).
 
Порядок гармоники Последовательность Эффект
4, 7, 10, 13, ... прямая перегрев фазных проводников
2, 5, 8, 11, ... обратная ослабляют магнитное поле необходимое для асинхронных двигателей,
из-за чего двигатель имеет меньший крутящий момент
3, 6, 9, 12, ... нулевая перегрев нейтрального провода, из-за добавочного тока

В общем случае гармоники вызывают (по данным выпуска № 22 из технической коллекции Schneider Electric):
  • электродинамические усилия, которые ведут к вибрациям и акустическим шумам (особенно в трансформаторах, реакторах);
  • помехи в слаботочных сетях (сети управления, сигнализации, измерений), которые проложены возле силового кабеля с гармониками;
  • нагрев конденсаторов;
  • потери во вращающихся машинах, из-за разницы между скоростями гармонических вращающихся полей и ротора;
  • потери активной мощности в кабелях.