Pełny numer elektro.info 7-8/2017 tylko dla Ciebie [PDF]

wystarczy założyć konto w portalu elektro.info.pl

Teorie mocy w obwodach prądu przemiennego

Przebiegi  napięcia zasilającego u(t), prądu odbiornika i(t) i mocy chwilowej p(t)
Przebiegi napięcia zasilającego u(t), prądu odbiornika i(t) i mocy chwilowej p(t)

Teoria mocy obwodów elektrycznych (termin „teoria mocy” oznacza tutaj stan wiedzy o właściwościach energetycznych obwodów elektrycznych. Tak rozumiana teoria mocy jest zbiorowym efektem pracy intelektualnej tych, którzy przyczyniają się do wyjaśniania właściwości energetycznych obwodów elektrycznych [13, 18]) w jej obecnym kształcie jest wynikiem badań kilku pokoleń naukowców i inżynierów elektryków. Pojęcie to często jest używane w takich zwrotach jak teoria mocy Fryzego, teoria mocy p-q, czy teoria składowych fizycznych prądu itp. W tym ujęciu oznacza zaproponowaną interpretację zjawisk energetycznych zachodzących w obwodach elektrycznych, definicje wielkości z nimi związanych oraz aparat matematyczny.

Ciąg dalszy artykułu...

współczesne koncepcje teorii mocy

Pierwsze propozycje teorii mocy pojawiły się w latach 20. i 30. XX wieku. Już wówczas wyodrębniły się dwa zasadnicze nurty rozwoju teorii mocy. Pierwszy z nich wykorzystuje szeregi Fouriera do opisu właściwości energetycznych obwodu. Ponieważ nurt ten traktuje przebiegi elektryczne jako sumę składników o różnych częstotliwościach, właściwości energetyczne obwodu definiowane są w dziedzinie częstotliwości. Prawie równocześnie z nurtem „częstotliwościowym”, pojawił się nurt kładący nacisk na bezpośrednie, bez użycia szeregów Fouriera, definiowanie wielkości energetycznych w obwodzie elektrycznym. Definiowane są one jako funkcjonały przebiegów czasowych prądu i napięcia, tj. w dziedzinie czasu. Problem braku powszechnie akceptowanej teorii opisującej właściwości energetyczne obwodów z przebiegami niesinusoidalnymi nabierał coraz większego znaczenia wraz z wynalezieniem elementu półprzewodnikowego oraz rozwojem energoelektroniki. Obok niewątpliwych zalet układów energoelektronicznych są one również źródłem negatywnych zjawisk. Wzrost liczby odbiorników energoelektronicznych (odbiorników nieliniowych) przyczynił się do znacznego zwiększenia poziomu zawartości wyższych harmonicznych oraz uwidocznił ich negatywny wpływ na sieć zasilającą. Z tego powodu od lat siedemdziesiątych ubiegłego wieku zainteresowanie opisem właściwości energetycznych takich odbiorników i metodami poprawy współczynnika mocy nabrało znacznego przyspieszenia [13, 26]. W chwili obecnej istnieje wiele propozycji opisu właściwości energetycznych obwodów elektrycznych w warunkach odkształconych przebiegów napięć i prądów, które de facto są propozycjami teorii mocy. Zaproponowane koncepcje i definicje budzą cały czas dyskusje i nie zawsze są akceptowane.

Jedną z najbardziej rozpowszechnionych oraz dominującą przez kilka dziesięcioleci jest teoria mocy Budeanu [9]. Niestety jest ona błędna, co zostało wykazane w pracach Czarneckiego [19]. Bardzo istotne znaczenie dla rozwoju teorii mocy miała i ma propozycja Fryzego [22]. Natomiast obecnie jedną z najpopularniejszych, szczególnie w obszarze aktywnej filtracji, jest teoria mocy p-q zaproponowana przez Akagiego i współautorów [3, 4]. Jednak w opinii wielu autorytetów najpoprawniejszą interpretację właściwości energetycznych obwodów elektrycznych oraz rzetelny aparat matematyczny oferuje teoria mocy bazująca na teorii składowych fizycznych prądu zaproponowana przez Czarneckiego [11].

teoria mocy Budeanu

W 1927 r. prof. C. I. Budeanu przedstawił opracowaną w dziedzinie częstotliwości koncepcję opisu właściwości energetycznych obwodów z okresowymi, odkształconymi przebiegami napięć i prądów [9]. Teoria ta jest jedną z najbardziej rozpowszechnionych teorii mocy, która przetrwała do dnia dzisiejszego, mimo że sugeruje błędną interpretację zjawisk energetycznych w obwodach elektrycznych z przebiegami niesinusoidalnymi [19, 26, 27]. Niestety, nie zostało to zauważone przez kilka dziesięcioleci. Okres dominacji teorii Budeanu zamyka praca Czarneckiego opublikowana w 1987 r. [19], w której ujawnione zostały przyczyny jej błędności. Wnioski sformułowanie przez Czarneckiego są następujące: moc bierna QB według definicji Budeanu (w artykule starano się zachować oryginalne nazwy składowych prądu, napięcia i mocy zdefiniowanych przez ich autorów) nie jest miarą oscylacji energii, moc odkształcenia DB nie ma związku z odkształceniem przebiegów prądu i napięcia. Moce te nie mają ponadto żadnego znaczenia dla poprawy współczynnika mocy. Zatem teoria ta jest bezwartościowa pod względem poznawczym i dla celów praktycznych. Teoria mocy Budeanu miała wielu zwolenników i propagatorów. Dzięki pracom Milica [24], Nowomiejskiego [25], Fishera [21] i Emanuela [20] uzyskiwała coraz bardziej wyrafinowaną postać matematyczną, przy zupełnym braku wyników praktycznych.

teoria mocy Fryzego

Zapoczątkowanie rozwoju teorii mocy w dziedzinie czasu łączy się zwykle z nazwiskiem prof. Stanisława Fryzego [22]. W 1931 r. przedstawił on teorię ortogonalnych składowych prądu. Polega ona na rozłożeniu prądu źródła zasilania i na składową czynną ia, o identycznym kształcie fali jak napięcie źródła zasilania u, oraz na składową nieaktywną (niepożądaną) iF.

Teoria Fryzego wniosła do elektrotechniki ważne i trwałe elementy, które stanowiły często podstawę do późniejszych rozważań dotyczących teorii mocy. Najważniejszymi z nich są: rozkład prądu źródła zasilania na składowe ortogonalne, związane ze zjawiskami energetycznymi wyodrębnienie prądu czynnego oraz definiowanie wielkości energetycznych bez użycia szeregów Fouriera, tj. w dziedzinie czasu. W swej oryginalnej postaci opisywała jedynie właściwości energetyczne jednofazowych obwodów elektrycznych.

Źródło prądu włączone równolegle do odbiornika i wytwarzające prąd bierny Fryzego iF poprawia współczynnik mocy źródła do jedności. Źródło takie, wraz z obwodami sterowania, jest filtrem lub kompensatorem aktywnym. Zasada jego działania jest bezpośrednim wnioskiem z teorii mocy Fryzego. Teoria ta nie pozwala natomiast obliczać parametrów reaktancyjnych kompensatorów pasywnych.


teoria mocy Akagiego i innych – teoria mocy p-q

Odmienne podejście do teorii mocy zaproponowali w 1983 r. H. Akagi, A. Nabae i Y. Kanazawa w teorii znanej pod nazwą teoria mocy p-q (TPQ) (inne spotykane w publikacjach nazwy: teoria chwilowej mocy biernej, teoria mocy chwilowej. Natomiast w pracach anglojęzycznych teoria ta znana jest pod nazwą: the p-q theory, the p-q power theory, ale również the instantaneous reactive power theory, the instantaneous power theory itp.) [3, 4]. W swojej oryginalnej postaci może być stosowana tylko do analizy systemów trójfazowych, zatem nie ma ona cech ogólnej teorii mocy [10, 17, 26, 28], ale charakteryzuje się wieloma zaletami [1, 4, 5, 7, 23, 26]. Najważniejszą z nich jest dostarczenie podstaw matematycznych dla realizacji algorytmu sterowania dla falowników PWM pracujących jako energetyczne filtry aktywne. W krótkim czasie stała się bardzo popularna i mocno ugruntowała się w środowisku naukowców i inżynierów zajmujących się zagadnieniami aktywnej filtracji i kompensacji.

Artykuł pochodzi z: miesięcznika elektro.info 12/2009

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie

 


Jak zoptymalizować sieci produkcyjne i sterujące »

Czy znasz, ekologiczną alternatywę dla agregatów »

drukarka etykiet systemy zasilania
Czujniki inteligentne działają coraz lepiej ze względu na dostępność coraz mniejszych i atrakcyjniejszych cenowo mikrokontrolerów. Dzięki nim nasze czujniki są w stanie (...) czytam więcej » W połączeniu z elektroniką prezentuje ona szczyt nowoczesnej technologii agregatów prądotwórczych (...) czytam dalej »

 


Szukasz  producenta komponentów przemysłowych? Sprawdź ich »

Kamery termowizyjne Dzięki wykorzystaniu innowacyjnych rozwiązań stosowanych w sektorze opieki zdrowotnej, zastosowaniach konsumenckich i przemysłowych, te podstawowe (...) czytam dalej »


Oznaczniki kabli i przewodów - jakie wybrać »

Gdzie znajdziesz systemy zasilania dla każdej dziedziny przemysłu »

drukarka etykiet systemy zasilania
Sposoby oznaczania kabli i przewodów w elektrycznych są różne.Jedne mniej trwałe, a inne (...) czytam więcej » Oferują zaawansowane usługi badawczo-rozwojowe obejmujące elektronikę, wbudowane oprogramowanie, mechanikę systemu zasilania (...) czytam dalej »

 


Gdzie znajduje zastosowanie współczesna termowizja?

Kamery termowizyjne Zadbaj o bezpieczeństwo i uniknij awarii. Za pomocą kamery termowizyjnej możliwe jest bezdotykowe sprawdzenie instalacji elektrycznej przy pełnym obciążeniu. Dzięki temu można (...) czytam dalej »

 


Jak odwzorować światło dzienne przy użyciu opraw oświetleniowych »

Bezpanelowe pozyskiwanie energii słonecznej - jak to zrobić?

Ośiwetlenie - jakie wybrać? bezpanelowa energia słoneczna
Rodzaj oświetlenia ma również fundamentalny wpływ na nasz wzrok oraz bezpośrednio wpływa na nasze ciało, umysł i (...) czytam więcej » Innowacje i technologia przeszły długą drogę. Rzeczywiście wkroczyliśmy w nową generację nowoczesnych udogodnień, które nie tylko sprawiają, że nasz styl życia jest bardziej luksusowy i komfortowy, ale... czytam dalej »

Jaką drukarkę do oznaczeń elektrycznych wybrać»

etykietowanie kabli i przewodów Priorytetem przy oznaczaniu sieci i jej poszczególnych elementów czy kolejnych aparatur w szafach rozdzielczych, kilometrów kabli, dziesiątek przełączników czy kolejnych aparatur w szafach rozdzielczych jest ...... czytam dalej »


Automatyka i czujniki - dlaczego to takie ważne »

Poznaj tajemnicę elektryków - złączki bezszynowe »

Czujniki i automatyka złączki bezszynowe
Zarówno w sektorze energetyki tradycyjnej jak i odnawialnej, czujniki oraz automatyka muszą być odporne na oddziaływaniu warunków środowiskowych. Ekstremalne ... czytam więcej » Czy wiesz jak wykonać montaż i jak można łączyć ze sobą złączki bez użycia szyn ... czytam dalej »

Zasilacze a odporność na zwarcia - dlaczego to takie ważne?

Promocje na kamery termowizyjne W sieciach zasilających obiekty przemysłowe i użyteczności publicznej powszechnie stosuje się zasilacze bezprzerwowe UPS w celu ochrony ważnych urządzeń odbiorczych, wrażliwyc ... czytam dalej »


Złącza silnoprądowe - czy silikon sobie poradzi?

Złącza silnopradowe Czy możemy zastosować elastyczne przewody silikonowe i czy są one odporne na uszkodzenie i wysokie temperatury? Przykładowo dla przekroju kabla 240 mm2 ... czytam dalej »


Może Cię to zainteresuje ▼

Wyświetlacz cyfrowy - jaki wybrać?

Kable i przewody - dobierz odpowiednie do swojego projektu »

wyświetlacze cyfrowe kable i przewody - jakie wybrać
Współpracujący z dowolnym nadajnikiem sygnału w standardzie 4-20 mA. Urządzenia nie wymagające dodatkowego zasilania. Do obszaru zastosowań ... czytam więcej » Właściwie wykonana i dostosowana do konkretnych zagrożeń środowiskowych instalacja elektryczna powinna do minimum ograniczać zagrożenia... czytam dalej »


Jak odwzorować światło dzienne przy użyciu opraw oświetleniowych »

Uwaga konkurs! Znasz "elektrycznych" producentów? Zagraj i wygraj atrakcyjne nagrody »

Oświetlenie jakie wybrać aby przypominało światło dzienne Konkurs
Rodzaj oświetlenia ma również fundamentalny wpływ na nasz wzrok oraz bezpośrednio wpływa na nasze ciało, umysł i ... czytam dalej » Weź udział w letnim konkursie i zgarnij nagrody. Co tydzien nowa gra i nowa szansa na wygraną. Sprawdź się i zawalcz o wygraną! chcę zagrać »

Co jeszcze potrafią enkodery Ethernet?

UPS zasilacze Rynek systemów przemysłowych dynamicznie się rozwija, a standard Industrial Ethernet jest przyszłością systemów (...) czytam dalej »


Jak komunikować urządzenia w środowisku przemysłowym?

Urządzenia przeciwprzepięciowe (SPD) - jakie wybrać ?

Switche zarządzalne spd ograniczniki przepięć
Switche niezarządzalne to urządzenia, które mają za zadanie przekazywanie danych między urządzeniami w wymagającym środowisku przemysłowym. Ich zadaniem jest zapewnienie przede wszystkim stabilnej, jak również wydajnej komunikacji.(...) czytam dalej » Ochronniki przepięciowe odpowiednie do zastosowań w instalacjach 230 V lub 400 V, systemy jedno- lub trójfazowe, wymienny moduł warystora i zamknięty moduł iskiernika, wizualna i zdalna sygnalizacja stanu warystora oraz ... czytam dalej »

Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »
6/2019

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 6/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Wpływ stacji szybkiego ładowania pojazdów elektrycznych na sieć elektroenergetyczną
  • - Projekt zasilania oświetlenia terenu bazy logistycznej
Zobacz szczegóły
Enkodery ETHERNET AFS/AFM60A

Enkodery ETHERNET AFS/AFM60A

Rynek systemów przemysłowych dynamicznie się rozwija, a standard Industrial Ethernet jest przyszłością systemów komunikacji. Wydajność standardu Fast Ethernet,...
Cantoni Motor S.A. Cantoni Motor S.A.
Grupa Cantoni została pionierem w produkcji silników elektrycznych już w XIX wieku i od tego czasu kontynuuje misję wdrażania...
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa, w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl