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


Gdzie szukać pomocy przy doborze właściwego źródła zasilania »

Dobór źródła zasilania

Optymalne rozwiązania na każdym etapie, zarówno dystrybucji, jak i tworzenia dedykowanych pakietów zasilania. Wszystko po to, aby zapewnić jak najwyższą jakość ... czytam dalej »

 


Jak zmniejszyć swój rachunek za prąd »

koszt prądu

Oszczędzanie na rachunkach za prąd w domu lub firmie jest możliwe. Wystarczy dokładnie sprawdzić (...) zobacz ile możesz oszczędzić »

 


Jednoobwodowy licznik energii - jaki wybrać?»

Zobacz co nowego poznamy na targach Energetab 2019 »

Licznik energii jaki wybrać Energetab 2019 logo
Zasilacze awaryjne trzeciej generacji z bardzo wysoką sprawnością 96% w trybie On-Line oraz ze znakomitym współczynnikiem mocy 1(...) czytam więcej » ENERGETAB – największe w Polsce targi nowoczesnych urządzeń, aparatury i technologii dla przemysłu energetycznego, to miejsce jednych z najważniejszych spotkań czołowych przedstawicieli branży elektrotechnicznej w Polsce.(...) czytam dalej »

 


Łączniki i gniazda instalacyjne - jakie wybrać?

Kamery termowizyjne Perfekcyjne dopełnienie nowoczesnego wnętrza.
Prosta, ponadczasowa forma, jakość wykonania, niezawodny system, to tylko niektóre (...)
czytam dalej »


Automatyka przemysłowa i sterowanie - na jakie produkty zwrócić uwagę »

Przewodnik po złączach - znajdż idealne rozwiązanie dla siebie »

automatyka przemysłowa Przewodnik po złączach
Jak sztuczna inteligencja wspomoże pracę elektrowni i fabryk? Aż 63 proc. respondentów twierdzi, że sztuczna inteligencja pomoże zwalczyć (...) czytam więcej » Poznaj pierwszy w branży przewodnik elektroniczny po złączach. Internetowe narzędzie referencyjne ułatwiające dobór złączy. (...) chcę zobaczyć »

 


Oznaczniki mobilne na przewody i osprzęt - które wybrać »

Kamery termowizyjne Technika laminowania taśm, zapewnia trwałe nadruki poprzez całkowitą ochronę tekstu przed czynnikami niszczącymi, takimi jak: zdrapywanie, ścieranie, zmywanie, promieniowanie UV a nawet substancj (...) czytam dalej »

 


Dobór ograniczników przepięć typu 1 »

Bezpanelowe pozyskiwanie energii słonecznej - jak to zrobić?

ograniczniki bezpanelowa energia słoneczna
Kombinowane ograniczniki przepięć jako urządzenia do ograniczania przepięć mają za zadanie zmniejszenie do bezpiecznych poziomów napięcia w instalacji elektrycznej oraz na wejściu zasilanych urządzeń: podczas operacji łączeniowych ń (...) 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 »

Szybki i łatwy sposób na budowę Twojego indywidualnego systemu wizyjnego»

zasilanie gwarantowane Badania przeprowadzone przez Computer Business Review wykazały, że od 2013 roku mamy do czynienia z dynamicznym wzrostem przenoszenia przez przedsiębiorców zasobów danych do tzw. chmury obliczeniowej (cloud computing). W związku z tym stale wzrastają wydatki przeznaczan ... czytam dalej »


Bramka IoT chmury do integracji nowych i istniejących systemów bez konieczności programowania.»

Zobacz jak robot testuje bankomaty?

bramka iot Robot testuje bankomaty
Dzięki prostemu połączeniu z procesem za pomocą protokołów, np. Modbus/TCP, dane czujników i dane procesowe są zbierane, przetwarzane i monitorowane ... czytam więcej » Około 30 sekund zajmuje średnio wypłacenie pieniędzy z wielofunkcyjnego bankomatu ATM. Urządzenia, które są dostępne „za rogiem” w większości miast, zmieniły nasze podejście ... czytam dalej »

Jaką zastosować ochronę urządzeń elektrycznych i elektronicznych przed przepięciami »

ochrona przed przepięciami Każdy ogranicznik przepięć ma pewną określoną zdolność do przenoszenia przez siebie pewnej energii udaru. Jeśli po zadziałaniu ... 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?

Przewdonik "Eliminuj błędy
i usprawnij instalacje przewodów" »

wyświetlacze cyfrowe kable i przewody - przewodnik
Współpracujący z dowolnym nadajnikiem sygnału w standardzie 4-20 mA. Urządzenia nie wymagające dodatkowego zasilania. Do obszaru zastosowań ... czytam więcej » Poznaj najskuteczniejsze sposoby oznaczania kabli i komponentów wykorzystywanych w branżach elektrycznych i telekomunikacyjnych... czytam dalej »


Transformatory oraz dławiki dostosowane do indywidualnych wymagań »

transformatory ei Mają zastosowanie w sieciach przesyłowych i rozdzielczych. Stosowane są do zasilania układów trakcyjnych w pojazdach szynowych, w instalacjach wykorzystujących napędy (...) czytam dalej »


1-fazowe liczniki energii elektrycznej - widziałeś to?!

Switch zarządzalny – czy warto? Jaki wybrać?

Liczniki energii jakie wybrać Switche niezarządzalne
Wymagania stawiane licznikom energii elektrycznej zawarte są w normach oraz przepisach (...) czytam dalej » Switch zarządzalny daje możliwość nie tylko stworzenia siecilokalnej, ale daje wiele innicf możliwości. Między innymi pozwala także dostosować porty, a więc i parametry sieci do... 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 »
9/2019

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 9/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Metody badania funkcji zabezpieczeń nadprądowych przekaźników elektroenergetycznych
  • - Fotowoltaika szansą rozwoju dla komunikacji miejskiej
Zobacz szczegóły

SEP świętuje 100 lat!

Jak co roku targom ENERGETAB towarzyszą konferencje organizowane przez izby i stowarzyszenia patronujące. Z okazji obchodzonego w tym roku 100-lecia Stowarzyszenia Elektryków Polskich...

Przekaźnik instalacyjny o wysokiej odporności na prąd udarowy

RPI-1ZI-U24A firmy Relpol, to nowy przekaźnik instalacyjny, który wytrzymuje prąd załączania 120 A w czasie 20 ms. Przekaźnik ten przeznaczony jest do załączania obwodów o wysokim...
.steute Polska .steute Polska
steute jest międzynarodowym przedsiębiorstwem specjalizującym się w projektowaniu oraz produkcji bezpiecznej, niezawodnej aparatury...

Ciekawe strony

Elektryk na Fixly.pl

EPS System - agregaty prądotwórcze

Producent oświetlenia

Ciekawa Architektura

Instalacje

Literatura fachowa

Rekuperacja

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