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
Pakiet: półroczna prenumerata papierowa (5 numerów) + półroczny dostęp do wszystkich treści portalu (183 dni) - 75,00 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.
Prenumerata edukacyjna - roczna elektro.info - 75,00 zł
dla studentów: prenumerata + dostęp do treści 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


Inżynier w lesie - zobacz video! »

Inżynier w lesie Materiały stworzone przez inżynierów dla inżynierów. Testy produktów od kluczowych dostawców (...) chcę zobaczyć »


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 »

 


Specjalne ramki do specjalnych wnętrz »

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 »

Jak zmniejszyć swój rachunek za energię »

automatyka przemysłowa zmniejsz rachunki za prąd
Jak sztuczna inteligencja wspomoże pracę elektrowni i fabryk? Aż 63 proc. respondentów twierdzi, że sztuczna inteligencja pomoże zwalczyć (...) czytam więcej » Oszczędzaj na rachunkach za prąd w domu lub firmie. Wystarczy Po Prostu Energia (...) zobacz ile możesz oszczędzić »

 


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 »

 


Potrzebujesz pomocy w wyborze UPS-a? Sprawdź ten przewodnik »

Bezpanelowe pozyskiwanie energii słonecznej - jak to zrobić?

UPS zasilacze bezpanelowa energia słoneczna
Urządzenia elektroniczne, których używasz do codziennej komunikacji, rozrywki i zapewnienia rodzinie bezpieczeństwa, są narażone na uszkodzenia spowodowane nieoczekiwanymi przerwami w dostawach energii elektrycznej, (...) 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 »


Automatyka przemysłowa - zobacz najlepsze rozwiązania »

Kontenerowa stacja transformatorowa Minibox »

Czujniki i automatyka Rozdzielnice kontenerowe
Zarówno w sektorze energetyki tradycyjnej jak i odnawialnej, czujniki oraz automatyka muszą być odporne na oddziaływaniu warunków środowiskowych. Ekstremalne ... czytam więcej » Zasilane są najczęściej z sieci SN o napięciu znamionowym od 6 do 36 kV. Ze względu na budowę stacje mogą być wnętrzowe lub napowietrzne. Funkcją stacji transformatorowej SN/nn jest transformacja ... 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?

Osprzęt elektroinstalacyjny dla elektryka »

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 » Zobacz jaki osprzęt wybrać i porównaj parametry... 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 »


Liczniki energii elektrycznej - poznaj nowe »

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 »

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 »
7-8/2019

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 7-8/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Obciążalność prądowa ciągła przewodów szynowych wielkoprądowych SN
  • - Instalacje elektryczne w osiedlowych budynkach wielorodzinnych
Zobacz szczegóły
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