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


Jakie wybrać kable, przewody i osprzęt kablowy!

kable i przewody - przewodnik

Rozporządzenia CPR, dotyczące kabli i przewodów elektrycznych w zakresie reakcji na ogień. Została przedstawiona klasyfikacja materiałów budowlanych w zakresie reakcji na ogień oraz... czytam więcej »

 


Kamery termowizyjne nawet 40% taniej!

Promocja na kamery termowizyjne FLIR

Tylko do 9 grudnia możesz kupić kamery termowizyjne do prac elektrycznych i energetycznych w dużo niższych cenach... sprawdź za ile »

 


System zasilania gwarantowanego - jaki wybrać?

Rodzaje zasilania

Współczesne urządzenia elektryczne i elektroniczne spełniają ogrom funkcji, których oczekują ich użytkownicy. Są znakomitą pomocą w życiu i pracy, jednak wymagają zadbania o jeden aspekt – niezawodną, łatwo... czytam dalej »

 


Jaki silnik elektryczny wybrać? »

silnik elektryczny

W działaniu wielu maszyn i urządzeń technicznych wymagany jest ruch postępowy lub postępowo-zwrotny. Zazwyczaj ruch ten wytwarzają (...) czytam więcej »

 


Łączniki elektroinstalacyjne - rodzaje i sposób działania?

Oświetlenie zewnętrzne LED - dobór i zastosowanie»

Ranki łączniki gniazdka oswietlenie zewnętrzen LED
W każdej standardowej instalacji elektrycznej w budynku występują gniazda wtyczkowe oraz łączniki. Ich budowa oraz sposób zamocowania zależą od miejsca zainstalowania oraz metody wykonania (...) czytam więcej » Wymiana opraw oświetlenia zewnętrznego ze źródłami LED przynosi przede wszystkim poprawę efektywności energetycznej oświetlenia ulicznego. Oświetlenie LED posiada również (...) czytam dalej »

 


Przyrządy kontrolne i pomiarowe - zobacz niezawodne rozwiązania»

narzedzia pomiarowe dla elektryka Miernik napięcia, ciągłości i kolejności faz są zaprojekotwane do testowania napięcia, fazy, polaryzacji, kolejności faz i półprzewodników. Cyfrowy multimetr oraz cyfrowy miernik cęgowy oferują idealne rozwiązania dla wszystkich wymagań i możliwych zastosowań. Mierniki wykorzystują standardowe (...) czytam dalej »


Zobacz jakie oprawy zaprezentowano na Energetab 2019  »

Wiele nowych produktów od najlepszych w branży marek »

Samochody elektryczne i  mobilne stacje elektronika
Oświetlenie awaryjne ma zapewnić bezpieczne opuszczenie zajmowanych przestrzeni podczas awarii zasilania opraw oświetlenia podstawowego. Niejednokrotnie zanik oświetlenia podstawowego nie jest spowodowany zwykłą awarią zasilania czy wyłączeniem(...) czytam więcej » Poznaj pierwszy w branży przewodnik elektroniczny po złączach. Internetowe narzędzie referencyjne ułatwiające dobór złączy. (...) chcę zobaczyć »

 


Odpowiednie oświetlenie - prawidłowy dobór oświetlenia w projekcie »

projekt oświetlenia Są takie miejsca w domu, o których nie myśli się w pierwszej kolejności. Zostawia się je na później, dopiero wtedy, gdy zadba się o ważniejsze pomieszczenia. Tak jest często (...) czytam dalej »

 


Jak zapewnić bezprzerwowe zasilanie gwarantowane? »

Kolektor słoneczny – urządzenie do konwersji energii promieniowania słonecznego na ciepło »

zasilanie gwarantowane panele słoneczne
Co rusz znaczenie tego problemu uświadamiają nam przechodzące nad naszym krajem orkany i wichury oraz widmo blackoutu, wynikające z pojawiającego się latem ogromnego zapotrzebowania na ... czytam więcej » Udział energii słonecznej w Polsce jest bardzo niski i według urzędu statystycznego, pozyskanie energii z promieniowania słonecznego w porównaniu do innych źródeł odnawialnych w 2017 roku wyniósł niecałe 1%.... czytam dalej »

Szafy energetyczne, sterowniczne, rozdzielcze - dlaczego nie wiesz co wybrać? »

szafy rozdzielcze i sterownicze Zgrupowanie urządzeń elektroenergetycznych wraz z szynami zbiorczymi, połączeniami elektrycznymi, elementami izolacyjnymi i osłonami, służący do rozdziału energii elektrycznej i łączenia oraz ... czytam dalej »


Bezprzewodowa automatyka domowa - i możesz sterować wszystkim w domu »

Intuicyjne oprogramowanie do projektowania listew ze złączkami !

Automatyka domowa - sterowaniem ze smatfona Projektowanie listew - oprogramowanie
Nowoczesny smartdom powinien być gotów na każde życzenie. Dlatego rozwiązania bezprzewodowej automatyki domowej dają Ci zdalną kontrolę nad funkcjami Twojego domu - oświetleniem, roletami, ogrzewaniem ... czytam więcej » Intuicyjne oprogramowanie do projektowania listew ze złączkami oraz profesjonalnego opisywania oznaczników do złączek szynowych, przewodów, kabli, urządzeń i instalacji. Oprogramowanie dostępne jest bezpłatnie na stronie www ... chcę poznać »

Małe, średnie i duże systemy sterowania »

Sterowniki plc Jeszcze kilka lat temu sterowniki PLC „tylko” wspierały pracowników przy wykonywaniu monotonnych zadań i zwiększaniu szybkości produkcji. Aktualnie każda produkcja ... 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 ... chcę obejrzeć »


Może Cię to zainteresuje ▼

Wyświetlacz cyfrowy - jaki wybrać?

Technologie robotyczne zgodne z koncepcją Industry 4.0 » »

wyświetlacze cyfrowe robotyka i automatyka
Współpracujący z dowolnym nadajnikiem sygnału w standardzie 4-20 mA. Urządzenia nie wymagające dodatkowego zasilania. Do obszaru zastosowań ... czytam więcej » Nowoczesne urządzenia mechaniczne nic nie znaczyłyby bez ukrytej w nich elektroniki, dizęki której ... czytam dalej »


Odczyty cyfrowe - przyrządy przeznaczone do wyświetlania położenia »

czytniki cyfrowe Współpracują z przetwornikami przemieszczeń liniowych (liniały) i kątowych (enkodery). Wykonywane są w różnych wersjach dostosowanych do (...) czytam dalej »


1-fazowe liczniki energii elektrycznej - widziałeś to?!

Inteligentny system dystrybucji mocy »

Liczniki energii jakie wybrać moc
Wymagania stawiane licznikom energii elektrycznej zawarte są w normach oraz przepisach (...) czytam dalej » Uniwersalne zastosowanie, w pojedynczych szafach sterowniczych, jak też w kompletnych systemach... 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 »
11/2019

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 11/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Instalacje elektryczne na terenie imprez plenerowych – błędy oraz wymagania
  • - Ochrona przed pożarem z wykorzystaniem wyłączników różnicowoprądowych
Zobacz szczegóły
COMEX S.A. COMEX S.A.
O firmie COMEX S.A. od początku swojej działalności, tj. od 1987 zajmuje się kompleksową obsługą klientów w zakresie zasilania...

Ciekawe strony

Elektryk na Fixly.pl

EPS System - agregaty prądotwórcze

Producent oświetlenia

Ciekawa Architektura

Instalacje

Literatura fachowa

Rekuperacja

Termomodernizacja

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