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

 


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 »

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 »
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
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