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

wystarczy założyć konto w portalu elektro.info.pl

Oddziaływanie napędowego przekształtnika częstotliwości z prostownikiem diodowym na jakość energii elektrycznej

Influence of a drive frequency converter with a diode rectifier on the quality of electricity
Idealny prostownik diodowy z brakiem impedancji linii (Ls = 0) oraz przy dużej indukcyjności obciążenia prostownika (Ldc ⇒ ∞)
Idealny prostownik diodowy z brakiem impedancji linii (Ls = 0) oraz przy dużej indukcyjności obciążenia prostownika (Ldc ⇒ ∞)
Rys. M. Żurek-Mortka, K. Domarecki

Energia elektryczna musi spełniać określone wymagania w zakresie jakości. Niespodziewane zapady i zaniki zasilania oraz inne zdarzenia energetyczne mogą powodować znaczne szkody i straty materialne oraz powstawanie innych zagrożeń dla ludzi i dla urządzeń.

W artykule:

• Model analityczny idealnego trójfazowego prostownika diodowego z obciążeniem indukcyjnym
• Model analityczny trójfazowego prostownika diodowego z obciążeniem pojemnościowym
• Model numeryczny prostownika
• badania symulacyjne prostownika 6-pulsowego z baterią kondensatorów


Poprawa jakości energii elektrycznej jest dziś zadaniem bardzo ważnym, a powodami zainteresowania jakością energii są między innymi takie czynniki jak to, że:

  • urządzenia stały się bardziej wrażliwe na zakłócenia w napięciu zasilającym,
  • przemysł ma coraz to wyższe wymagania odnośnie niezawodności dostaw energii,
  • wzrasta liczba urządzeń wyposażonych w przekształtniki energoelektroniczne, które generują zakłócenia,
  • wzrasta świadomość dostawców i odbiorców o potrzebie zasilania odbiorników energią o zadowalających wskaźnikach jakości energii [4].

Czytaj też: Energooszczędne źródła światła a jakość energii elektrycznej >>

Przekształtniki AC/DC są obecnie szeroko rozpowszechnione w wielu dziedzinach techniki, zaczynając od gospodarstw domowych i działalności usługowej, poprzez przemysł, elektroenergetykę, telekomunikację i kończąc na technice lotniczej i kosmicznej. Celem stosowania przekształtników w urządzeniach powszechnego użytku jest przede wszystkim zmniejszenie zużycia energii elektrycznej i obniżenie kosztów eksploatacyjnych.

Głównym problemem przy eksploatacji przekształtników jest negatywne oddziaływanie wyższych harmonicznych prądu, wytwarzanych przez te układy na system zasilania, objawiające się poprzez dodatkowe straty energii elektrycznej (spadki napięcia, zjawisko naskórkowości) oraz odkształcenia napięcia (spadki napięcia na reaktancji sieci zasilającej), które mają negatywny wpływ na inne wrażliwe odbiorniki (systemy informatyczne oraz komputerowe systemy sterujące) zasilane z tej samej sieci zasilającej. Niesie to za sobą obowiązek stosowania rozwiązań układowych, które ograniczają liczbę i amplitudę wprowadzanych do sieci zasilającej harmonicznych. W przypadku bardzo wrażliwych odbiorników współczynnik odkształcenia nie powinien przekroczyć 3% dla napięcia i 5% dla prądu [4].

Idealny prostownik diodowy
Rys. 1. Idealny prostownik diodowy z brakiem impedancji linii (Ls = 0) oraz przy dużej indukcyjności obciążenia prostownika (Ldc ⇒ ∞): a – model prostownika w komputerowym programie symulacyjnym, b – schemat ideowy modelu prostownika stosowanego przy opisie równaniami matematycznymi /Rys. M.  Żurek-Mortka, K. Domarecki/

Model analityczny idealnego trójfazowego prostownika diodowego z obciążeniem indukcyjnym

Model 6-pulsowego prostownika diodowego został pokazany rysunku 1. Przyjmuje się, że THDi prądu wejściowego prostownika 3f6d powinno wynosić 42%. Gdy zasilimy z prostownika baterię kondensatorów lub akumulatory spowodujemy, że z transformatora do prostowników będzie płynął prąd mocno zniekształcony [2]. Przyjmuje się, że przebieg prądu prostownika jest stały po stronie DC (Ldc ⇒ ∞) oraz efekty komutacji są pomijane (Ls = 0), tzn. prąd jest natychmiastowo zmieniany od zera do pewnej skończonej wielkości. Powoduje to, że prąd fazowy pojawia się jako symetryczny kwadrat z odstępem przewodzenia 120° [1].

Idealny prostownik diodowy
Rys. 2. Napięcia fazowe i prąd fazy ‘a’ prostownika diodowego z obciążeniem indukcyjnym /Rys. M. Żurek-Mortka, K. Domarecki/

W celu określenia charakterystyk prądowych idealnego prostownika diodowego stosujemy analizę Fouriera. Wtedy prąd w fazie ‘a’ (Isa) może być wyrażony jako:

(1)

Licząc współczynniki transformaty Fouriera otrzymujemy:

 (2)

W równaniu (2) sin(hπ) = 0 dlatego, że nie występują harmoniczne parzyste i podzielne przez 3, zatem prąd idealnego prostownika trójfazowego diodowego możemy wyrazić jako:

 (3)

Gdy nie uwzględnia się kąta fazowego harmonicznych, to można uzyskać proste równanie opisujące prądy prostownika diodowego w zależności od liczby pulsów (tutaj – 6 pulsów). Wzory (2) i (3) opisujące występujące harmoniczne można zapisać w postaci:

  (4)

gdzie:

k=1, 2, 3 ...

p – liczba pulsów prostownika wynikająca z komutacji prądu między diodami prostownika w czasie jednego okresu napięcia linii zasilającej.

I1 – to wartość skuteczna 1 harmonicznej prądu fazowego w sieci zasilania, ta harmoniczna odpowiada tutaj za moc czynną dostarczaną do obciążenia (load) rezystancyjnego prostownika.

Model analityczny trójfazowego prostownika diodowego z obciążeniem pojemnościowym

Jeżeli znane są szczegółowe parametry obciążenia prostownika, takie jak pojemność kondensatora (baterii kondensatorów) na obciążeniu prostownika, indukcyjność Ldc, obciążenie Rdc itp., można zastosować model analityczny do wyznaczenia przebiegów prądowych w sieci zasilania. Model analityczny dla trójfazowego prostownika z obciążeniem pojemnościowym jest bardziej skomplikowany niż w przypadku analizowanego wcześniej przypadku prostownika z obciążeniem indukcyjnym Ldc.

Nie będzie tu analizowany stan pracy nieciągłej diod prostowniczych (prądy impulsowe), tj. brak przewodzenia prądu przy polaryzacji diod w kierunku przewodzenia, ze względu na zbyt wysoką wartość napięcia na pojemności obciążenia prostownika, analiza ta jest przedmiotem innych opracowań [1, 5]. Na rysunku 3. przedstawiono przebieg prądu fazy ‘a’ dla stanu pracy z prądem nieciągłym (impulsowym) prostownika obciążonego pojemnościowo otrzymanego w symulacji komputerowej przy 10% obciążenia nominalnego prostownika.

Idealny prostownik diodowy
Rys. 3. Napięcia fazowe i nieciągły prąd fazy ‘a’ prostownika diodowego z obciążeniem pojemnościowym (model z rys. 5 – R = 100 Ω) /Rys. M. Żurek-Mortka, K. Domarecki/

 

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!

[napędowy przekształtnik częstotliwości, prostownik diodowy, jakość energii elektrycznej, prostownik]

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Weź udział w konkursie, zdobywaj wiedzę i atrakcyjne nagrody! »

Liga specjalistów - konkurs

Jesteś profesjonalistą z branży elektrycznej lub teletechnicznej?
Jesteś uczniem lub studentem kierunku technicznego?
czytam dalej »

 


Kompleksowe inspekcje termowizyjne - gdzie szukać pomocy? »

Termowizja inspekcja

Przez ostatnie stulecie zbudowano wiele urządzeń pomiarowych w zakresie podczerwieni, ale największe możliwości i popularność zyskały rozwiązania... 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 »?

Słupy oswietlenia zewnętrznego - na co zwrócić uwagę przy wyborze? »

Ranki łączniki gniazdka Szynoprzewody - małe i średnie instalacje
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 ulicznego 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 »


Automatyka przemysłowa i sterowanie - na jakie produkty zwrócić uwagę »

Wiele nowych produktów od najlepszych w branży marek »

automatyka przemysłowa elektronika
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 »

 


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 »

 


Dobór ograniczników przepięć typu 1 »

Energetyka wiatrowa w Polsce wady i zalety?

ograniczniki konwersja energii elektryczne
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 » Udział odnawialnych źródeł energii w Polsce stanowi około 14% całkowitej produkcji energii elektrycznej, z czego energetyka wiatrowa stanowi obecnie ponad... 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 »

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?

Pobierz darmowy ebook 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 »


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 szafy sterownicze
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 »
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

Aktywny Filtr Harmonicznych firmy Rabbit

Aktywny Filtr Harmonicznych Małej Mocy – zapewnia dynamiczną kompensację mocy biernej oraz redukcję harmonicznych prądu w celu poprawienia efektywności energetycznej odbiorców energii,...

Aktywny Filtr Harmonicznych firmy Rabbit

Aktywny Filtr Harmonicznych Małej Mocy – zapewnia dynamiczną kompensację mocy biernej oraz redukcję harmonicznych prądu w celu poprawienia efektywności energetycznej odbiorców energii,...
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

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