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

wystarczy założyć konto w portalu elektro.info.pl

Kompensacja mocy biernej przy przebiegach odkształconych (część 1)

Reactive power compensation in conditions of the currents and voltages distortion – Part One
Artykuł przedstawia zagadnienia teoretyczne związane z kompensacją mocy biernej w układach elektroenergetycznych, w których występują znaczne odkształcenia prądów i napięć od przebiegów sinusoidalnych.
Artykuł przedstawia zagadnienia teoretyczne związane z kompensacją mocy biernej w układach elektroenergetycznych, w których występują znaczne odkształcenia prądów i napięć od przebiegów sinusoidalnych.
Rys. redakcja EI

Odkształcenie prądów i napięć od przebiegów sinusoidalnych jest zjawiskiem występującym w większości układów elektroenergetycznych, szczególnie w środowiskach przemysłowych. W związku z tym, przy projektowaniu układów do kompensacji mocy biednej należy uwzględniać możliwość wystąpienia w tych układach zjawisk rezonansowych, które w skrajnym przypadku mogą doprowadzić nawet do zniszczenia baterii lub innych elementów układu elektroenergetycznego.

Sytuacje takie mogą wystąpić, kiedy pojemność kondensatora kompensacyjnego i indukcyjność sieci zasilającej utworzą, dla częstotliwości harmonicznej (będącej krotnością częstotliwości sieci), układ rezonansowy. Ponadto baterie kondensatorów zasilane napięciem odkształconym mogą być narażone na znaczne przeciążenia.

Skąd biorą się wyższe harmoniczne?

Gdy do odbiornika o liniowej charakterystyce prądowo-napięciowej (rezystancja, indukcyjność, pojemność) przyłoży się napięcie o sinusoidalnym przebiegu, to w układzie zasilającym odbiornik popłynie prąd przemienny sinusoidalny, którego wartość będzie wprost proporcjonalna do wartości przyłożonego napięcia (przy odbiorniku o charakterze indukcyjnym lub pojemnościowym nastąpi przesunięcie fazowe między napięciem a prądem, lecz przez obwód ten jednak nadal będzie płynął prąd sinusoidalnie zmienny).

Gdy sinusoidalnie przemienne napięcie przyłoży się do odbiornika o nieliniowej charakterystyce prądowo-napięciowej, to wywoła ono w linii zasilającej przepływ prądu odkształconego od sinusoidy, czyli emisję wyższych harmonicznych prądu [1].

Wyższe harmoniczne prądu, przepływając przez elementy sieci elektroenergetycznej, wywołują w nich niesinusoidalne spadki napięcia (DUh), które można opisać zależnością:

   (1)

gdzie:

Ih – skuteczna wartość prądu dla h-tej harmonicznej, w [A],
ZS(h) – impedancja zastępcza układu zasilającego, dla h-tej harmonicznej, w [Ω].

Wywołane przepływem prądu odkształconego, niesinusoidalne spadki napięcia, w połączeniu z sinusoidalnie przemiennym napięciem zasilającym, powodują w punkcie przyłączenia odbiorników nieliniowych odkształcenie napięcia, którego wartość jest sumą napięcia zasilającego oraz odkształconego spadku napięcia. Stąd, mimo sinusoidalnego napięcia zasilającego, gdy w poszczególnych elementach sieci elektroenergetycznej występują niesinusoidalne spadki napięcia, napięcie na końcu takiego układu będzie niesinusoidalne.

Jednym z najczęściej stosowanych w praktyce wskaźników opisujących wielkość odkształcenia napięcia jest całkowity współczynnik odkształcenia (total harmonic distortion factor – THD), określający procentowy udział wyższych harmonicznych do harmonicznej podstawowej:

  (2)

gdzie:

Uh – wartość skuteczna napięcia dla h-tej harmonicznej, w [V],
U1 – wartość skuteczna napięcia dla pierwszej harmonicznej, w [V],
h – rząd harmonicznej.

Podobnie jak w zależności (2) opisywana jest wartość współczynnika całkowitego odkształcenia prądu THDI.

Reasumując, wyższe harmoniczne powstają w każdym obwodzie elektrycznym zasilającym odbiorniki nieliniowe, które są obecnie użytkowane praktycznie przez wszystkich odbiorców: przemysłowych, komercyjnych i indywidualnych.

Do najczęściej użytkowanych odbiorników nieliniowych (źródeł wyższych harmonicznych prądu) należą [2]:

 

  • urządzenia elektroniczne z zasilaczami impulsowymi – większość nowoczesnych urządzeń elektronicznych (takich jak np. komputery PC, kserokopiarki, telewizory, sprzęt RTV i AGD) zasilana jest poprzez zasilacze impulsowe, które pobierają z sieci prąd impulsowy, znacznie odkształcony od przebiegu sinusoidalnego. Wartości współczynnika THDI w tego typu odbiornikach wynoszą nawet 130% (przy 90% udziale trzeciej harmonicznej prądu),
  • wyładowcze źródła światła – większość tradycyjnych układów zapłonowych lamp wyładowczych wyposażona jest w dławik, który emituje dużą wartość trzeciej harmonicznej, przy czym wartości współczynników THDI z reguły nie przekraczają 30%. W nowoczesnych świetlówkach (w tym świetlówkach kompaktowych), układ zapłonowy z dławikiem zastąpiono układem elektronicznym, który powoduje, że wartości współczynników THDI takich układów sięgają nawet 130%.
  • oświetlenie LED – podobnie jak w większości urządzeń elektronicznych lampy LED zasilane są z sieci prądu przemiennego poprzez zasilacze impulsowe, pobierające prąd odkształcony charakteryzowany współczynnikiem THDI o wartości nawet powyżej 200%.
  • przekształtniki energoelektroniczne – głównymi elementami przekształtników są prostowniki lub prostowniki sterowane i w zależności od konfiguracji generują różne widmo harmonicznych prądu. Wartości współczynnika THDI dla najpopularniejszych przekształtników energoelektronicznych wynoszą:
    - prostownik jednofazowy – THDI ≈ 80% (dominująca trzecia harmoniczna),
    - prostownik 6-pulsowy z filtrem pojemnościowym bez szeregowej indukcyjności – THDI ≈ 80%,
    - prostownik 6-pulsowy z dławikiem o dużej indukcyjności – THDI ≈ 28%,
    - przekształtnik 12-pulsowy – THDI ≈ 15 %.
  • transformatory – silnie nieliniowa jest charakterystyka magnesowania transformatora, jednak ustawienie punktu pracy tak, aby prąd magnesowania nie przekroczył 2% prądu znamionowego, umożliwia pracę transformatora praktycznie na prostoliniowej części magnesowania.

Czytaj też: Problemy kompensacji mocy biernej w nowoczesnych układach elektroenergetycznych >>>

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!

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 »

dr inż Grzegorz Hołdyński
dr inż Grzegorz Hołdyński
Absolwent Wydziału Elektrycznego Politechniki Białostockiej. Od 1997 roku pracuje w Zakładzie Elektroenergetyki na Wydziale Elektrycznym Politechniki Białostockiej, gdzie w 2006 roku uzyskał stopień d... więcej »
dr inż. Zbigniew Skibko
dr inż. Zbigniew Skibko
Absolwent Wydziału Elektrycznego Politechniki Białostockiej. Od 2001 roku pracuje w Zakładzie Elektroenergetyki na Wydziale Elektrycznym Politechniki Białostockiej, gdzie w 2008 roku uzyskał stopień d... więcej »
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