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

wystarczy założyć konto w portalu elektro.info.pl

Energoelektroniczny kompensator prądu nieaktywnego

Idea kompensacji. Element G, konduktancja zastępcza obciążenia, związana jest z mocą aktywną. Hipotetyczny element N związany jest ze składową nieaktywną prądu obciążenia
Idea kompensacji. Element G, konduktancja zastępcza obciążenia, związana jest z mocą aktywną. Hipotetyczny element N związany jest ze składową nieaktywną prądu obciążenia
Rys. A. Szromba

Praca obciążenia elektrycznego związana jest z pobieraniem energii ze źródła. Energię tę można rozdzielić na dwie składowe, definiowane w kategoriach mocy: moc aktywną, pokrywającą pracę obciążenia, związaną ze składową prądu zasilającego zwaną prądem aktywnym (rys. 1., prąd ia), oraz moc nieaktywną, związaną ze składową nieaktywną prądu, rys. 1., prąd iq). Prąd nieaktywny można dzielić na kolejne składowe, wynikające np. z przyczyn jego powstawania czy spójności z metodą jego redukcji.

Moc nieaktywna jest skutkiem niekompatybilności obciążenia i źródła. Należy przez to rozumieć odmienność kształtu, wzajemne przesunięcie oraz – w układach trójfazowych – asymetrię napięć linii i/lub prądów obciążenia. Występowanie mocy nieaktywnej powoduje potrzebę przewymiarowania sytemu zasilającego. W jej obecności rosną też straty energii związane z jej przesyłem. Również przebiegi napięć i prądów zasilających mogą być odkształcone, co może powodować wadliwą pracę urządzeń elektrycznych. Wobec rosnącej liczby urządzeń o charakterystykach nieliniowych/niestacjonarnych, na przykład sprzętu komputerowego, sprzętu audio/wideo, wyładowczych i półprzewodnikowych źródeł światła czy wreszcie różnego typu ładowarek, jest to problem narastający. Należy spodziewać się ustanowienia restrykcyjnych uregulowań technicznych i ekonomicznych, ograniczających te zjawiska. Kompensacja prądu nieaktywnego wiąże się również z działaniem proekologicznym, ponieważ umożliwia zmniejszenie konsumpcji energii pierwotnej, zużywanej w generatorach energii elektrycznej.

Redukcja mocy nieaktywnej dokonywana jest przez redukcję prądu nieaktywnego. W tym celu można użyć odpowiednio sterowanego źródła prądu, nazywanego energetycznym równoległym filtrem aktywnym lub kompensatorem prądu nieaktywnego (rys. 1.). Prąd nieaktywny jest neutralizowany poprzez kompensację, czyli równoważenie go przebiegiem odwróconym. W efekcie redukowane są straty energii w linii oraz poprawiane są kształty przebiegów prądu i napięcia.

Idea kompensacji
Rys. 1. Idea kompensacji. Element G, konduktancja zastępcza obciążenia, związana jest z mocą aktywną. Hipotetyczny element N związany jest ze składową nieaktywną prądu obciążenia

Idea kompensacji prądu nieaktywnego

Kompensacja może być prowadzona przy użyciu różnych środków technicznych, od filtrów LC aż po złożone urządzenia energoelektroniczne, [4], [6]. W celu klasyfikacji metod kompensacji dogodnie jest podzielić obwody elektryczne na liniowe/nieliniowe oraz jednofazowe/trójfazowe. Wobec wzrastającego znaczenia źródeł fotowoltaicznych, ogniw paliwowych, a także różnego rodzaju akumulatorów, celowe może być uwzględnienie obwodów zasilanych napięciem stałym.

Czytaj też: Oddziaływanie napędowego przekształtnika częstotliwości z prostownikiem diodowym na jakość energii elektrycznej >>

Obwód jednofazowy o przebiegach sinusoidalnych

W obwodzie jednofazowym o przebiegach sinusoidalnych pojawienie się prądu nieaktywnego, a tym samym mocy nieaktywnej, związane jest z obecnością elementów reaktancyjnych. W takim przypadku moc nieaktywna występuje pod nazwą mocy biernej (rys. 2. i 3.).

Obwód o przebiegach sinusoidalnych
Rys. 2. Obwód o przebiegach sinusoidalnych z nieaktywnym prądem indukcyjnym. Przebiegi na rysunku: SEM napięcia zasilania: (1), napięcie na obciążeniu: (2), prąd linii/obciążenia: (3)
Obwód o przebiegach sinusoidalnych
Rys. 3. Obwód o przebiegach sinusoidalnych ze skompensowanym prądem nieaktywnym. Przebiegi na rysunku: SEM napięcia zasilania: (1), napięcie na obciążeniu: (2), prąd linii: (3)

Dla pokazanego przykładu wartość skuteczna napięcia zasilającego (1) wynosi Esin = 230 V, napięcie (2) na obciążeniu ULR = 206 V, a prąd zasilający (3) ILINIA = 32,4 A. Moc czynna obciążenia PR = 4715 W, a moc pozorna S = ULR · ILINIA = 6674 V A. Współczynnik wynosi PF = P/S = 0,71. Straty mocy w linii, na rezystancji RLINIA, wynoszą 1045 W.

Literatura

  1. Akagi H., Watanabe E., Aredes M., Instantaneous Power Theory an Applications to Power Conditioning, IEEE Press, Wiley, 2017.
  2. Asimionaei L., Blaabjerg F., Hansen S., Detection is key. Harmonic detection methods for active power filter applications, IEEE Ind. Appl. Mag., July/Aug 2007, pp. 22-33.
  3. Benysek G., Pasko M. editors, Power theories for improved power quality, Springer, London, 2012 .
  4. Green T., Marks J., Control techniques for active power filters, IEE Proc. Electric Power Applications, vol. 152, nr 2, 2005, pp. 369-381.
  5. Piróg S., Energoelektronika. Układy o komutacji sieciowej i o komutacji twardej, Wydawnictwo AGH, Kraków, 2006.
  6. Siwczyński M., Energetyczna teoria obwodów, Wydawnictwo IGSMiE PAN, Kraków 2003.
  7. Strzelecki R., Supronowicz H., Współczynnik mocy w systemach zasilania prądu przemiennego i metody jego poprawy, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2000.
  8. Szromba A., Energoelektroniczny kompensator aktywny sterowany sygnałem konduktancyjnym, Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, Monografia 540, Kraków, 2016.

W artykule:

• Idea kompensacji prądu nieaktywnego
• Obwód jednofazowy
• Identyfikacja prądu nieaktywnego obciążenia
• Struktura kompensatora i przykłady kompensacji

streszczenie

Odpowiednio sterowany falownik napięcia lub – rzadziej – prądu, umożliwia skompensowanie w linii zasilającej składowych nieaktywnych prądu, związanych z pracą reaktancyjnego i/lub nieliniowego, niestacjonarnego, niesymetrycznego obciążenia. Znanych jest wiele metod sterowania takim urządzeniem. W szczególności może ono być sterowane sygnałem konduktancji zastępczej obciążenia. Metoda taka pozwala na poszerzenie funkcjonalności kompensatora o możliwości regulacji przepływu energii pomiędzy linią a obciążeniem, jak również grupą obciążeń pracujących równolegle, z których część może okresowo przechodzić w tryb generacji energii. Taka dodatkowa funkcjonalność może przyczynić się do zwiększenia efektywności pracy obwodów zasilających. Przyjęcie wyznaczania sygnału konduktancyjnego metodą pośrednią, to znaczy na podstawie pomiaru zmian energii zgromadzonej w elementach reaktancyjnych kompensatora-falownika, czyni go urządzeniem niezależnym zarówno od rodzaju obwodu źródło – kompensator – obciążenie jak i rodzaju bazowego falownika. Dzięki temu może być on konstruowany zarówno przy użyciu falownika napięcia jak i falownika prądu, oraz – niezależnie – w obwodach zasilanych ze źródeł stałych, jak i sinusoidalnych jedno- oraz wielofazowych.



abstract

Shunt active power filter

A properly controlled voltage-source inverter, or – less frequently – a current-source inverter, allows to compensate for the non-active current components in the supply line current, related to the operation of the time-variable and/or non-linear and unbalanced load. Many methods of controlling such compenstors are known. In particular, they can be controlled by the use of the signal of the equivalent conductance of the load. This method allows the expansion of the compensator functionality with the possibility of regulating the energy flow between the line and the load, as well as the group of parallel loads, some of which may periodically switch to the energy generation mode. Such additional functionality may contribute to increasing the efficiency of power circuits. Implementation of the indirect method of determinig of the conductance signal, i.e. based on the measurement of the energy changes stored in the compensator-inverter reactance elements, makes it independent of the supply system, as well as the type of the inverter used. Thanks to this, the compensator can be constructed using both a voltage-source inverter or a current-source inverter, and – independently – the compensator can operate in DC or single-phase or three-phase three- or four-wire systems.

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!

[kompensator, prąd nieaktywny, kompensator energoelektroniczny, kondensator, obwód jednofazowy]

Ten artykuł jest PŁATNY. Aby go przeczytać, wykup dostęp.
DOSTĘP ABONAMENTOWY
DOSTĘP SMS
Dostęp za pomocą SMS czasowo zawieszony







Reklamacje usługi prosimy zgłaszać przez formularz reklamacyjny
Masz już abonament - zaloguj się:
:
:
zapomniałem hasła
Nie posiadasz konta - kliknij i załóż »
Nie masz abonamentu - wykup dostęp:
Abonament umożliwia zalogowanym użytkownikom dostęp do wszystkich płatnych treści na naszym portalu.
Dostępne opcje abonamentowe:
Pakiet: dwuletnia prenumerata papierowa (20 numerów) + dwuletni dostęp do wszystkich treści portalu (730 dni) - 185,00 zł
Prenumerata + on-line w promocyjnej cenie. ► ZAMÓW
Pakiet: roczna prenumerata papierowa (10 numerów) + roczny dostęp do wszystkich treści portalu (365 dni) - 105,00 zł
Prenumerata + on-line w promocyjnej cenie. ► ZAMÓW
Prenumerata elektroniczna (365 dni) - 79,00 zł
Roczny dostęp do wszystkich płatnych treści naszego portalu.
Prenumerata elektroniczna (30 dni) - 15,00 zł
30 dniowy dostęp do wszystkich płatnych treści naszego portalu.
Roczny dostęp dla prenumeratorów w specjalnej cenie - 0,00 zł
Jeśli zakupiłeś roczną prenumeratę papierową, masz możliwość skorzystania z bezpłatnego dostępu do wszystkich treści elektronicznych. Po weryfikacji danych skontaktujemy się z Tobą). Dostęp na czas trwania prenumeraty papierowej!
Dwuletni dostęp dla prenumeratorów w specjalnej cenie! - 0,00 zł
Jeśli zakupiłeś dwuletnią prenumeratę papierową, masz możliwość skorzystania z bezpłatnego dostępu do wszystkich treści elektronicznych. Po weryfikacji danych skontaktujemy się z Tobą). Dostęp na czas trwania prenumeraty papierowej!
30 dniowy dla prenumeratorów w specjalnej cenie - 0,00 zł
Jeśli zakupiłeś roczną prenumeratę papierową, masz możliwość skorzystania z bezpłatnego dostępu do wszystkich treści elektronicznych. Po weryfikacji danych skontaktujemy się z Tobą). Dostęp na czas trwania prenumeraty papierowej!
Prenumerata elektroniczna (730 dni) - 138,00 zł
Dwuletni dostęp do wszystkich płatnych treści naszego portalu.
Regulamin korzystania z portalu elektro.info.pl - zobacz regulamin
Uwagi prosimy zgłaszać na adres:

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


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 »


Urządzenia przeciwprzepięciowe (SPD) - jakie wybrać ?

urządzenia przeciwprzepięciowe spd 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 »


Światło dzienne, nasz naturalny regulator - odwzorowanie 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 »

Nowe rozdzielnice Practibox S - wysoka jakość i nagrodzony design w przystępnej cenie»

nowe rozdzielnice Rozdzielnice dedykowane są przede wszystkim dla budownictwa mieszkaniowego (prywatnego jak i deweloperskiego), hoteli i obiektów biurowych. Rozdzielnice otrzymały ... czytam dalej »


Wprawiają w ruch tysiące różnych pojazdów na świecie - znasz ich?

Rozdzielnice średniego napięcia (SN) - przegląd 2019

pojazdy elektryczne Medcom Rozdzielnice 2019 porównanie
Zmieniają sposób myślenia o energii elektryczne i nie tylko... czytam więcej » Rozdzielnice średniego napięcia (SN), tak jak i inne rozdzielnice energetyczne, budowane są na napięcia znamionowe w zakresie od 7,2 do 36 kV o wartościach 7,2; 12; ... czytam dalej »

Kamery termowizyjne w cenach promocyjnych - tylko do 30 czerwca! »

Promocje na kamery termowizyjne Przy pracach instalacyjnych, a także w przemyśle, kamera termowizyjna jest nieodzownym narzędziem pracy ... czytam dalej »


Może Cię to zainteresuje ▼

Jaki wybrać uniwersalny, programowalny wyświetlacz cyfrowy?

Kable i przewody - dobierz odpowiednie do swojego projektu »

Sterowniki programowalne kable i przewody - jakie wybrać
Współpracujący z dowolnym nadajnikiem sygnału w standardzie 4-20 mA. Urządzenie nie wymaga dodatkowego zasilania. Do obszaru zastosowań urządzenia wlicza się sterowanie oraz ... czytam więcej » Właściwie wykonana i dostosowana do konkretnych zagrożeń środowiskowych instalacja elektryczna powinna do minimum ograniczać zagrożenia... czytam dalej »


Ochrona przed przepięciami systemów alarmowych»

Wszyscy elektryczni producenci w jednym miesjcu - zobacz!

Ochrona przepięciowa systemów alarmowych Elektryczni producenci w jednym miejscu
Jak ochronić różnorodne elektroniczne systemy ochrony mienia przed skutkami przepięć(...) czytam dalej » Zobacz ponad 100,000 produktów elektromechanicznych w ofercie (...) czytam dalej »

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?

Ograniczniki przepięć, które 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 » Układy SPD typu 1 (ograniczniki przepięć typu 1) powinny być stosowane do ochrony instalacji elektrycznej oraz urządzeń przed zagrożeniami stwarzanymi(...) 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 »
5/2019

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 5/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Stacje ładowania pojazdów elektrycznych
  • - Oświetlenie boisk piłkarskich zgodnie z wymaganiami klas oświetleniowych
Zobacz szczegóły

Wakacyjna promocja prenumeraty „elektro.info”!

Już lada moment lato, czas urlopów i błogiego odpoczynku, ale... zanim to nastąpi mamy dla Was wyjątkową letnią promocję na zakup lub przedłużenie prenumeraty „elektro.info”!

Nowe czujniki w rodzinie NIPRESS 1

Rodzina czujników ciśnienia NIVELCO została znacząco powiększona i obecnie czujniki NIPRESS pokrywają zapotrzebowanie większości branż przemysłowych dzięki szerokiej gamie dostępnych...
Enkodery ETHERNET AFS/AFM60A

Enkodery ETHERNET AFS/AFM60A

Rynek systemów przemysłowych dynamicznie się rozwija, a standard Industrial Ethernet jest przyszłością systemów komunikacji. Wydajność standardu Fast Ethernet,...
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