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

wystarczy założyć konto w portalu elektro.info.pl

Wpływ asymetrycznego obciążenia na pracę układów kompensacyjnych

The impact of asymmetric loads on the work of compensation systems
Tygodniowy przebieg wartości prądów fazowych
Tygodniowy przebieg wartości prądów fazowych
Rys. G. Hołdyński, Z. Skibko

Odbiorniki prądu przemiennego oprócz mocy czynnej, która wykorzystywana jest na pracę użyteczną oraz straty mocy w postaci ciepła pobierają również moc bierną. Urządzenia zużywające moc bierną indukcyjną określane są mianem odbiorników mocy biernej, natomiast urządzenia, które pobierają moc bierną pojemnościową, określane są jako źródła mocy biernej.

W artykule:

• Prawidłowy dobór układu kompensacyjnego
• Charakterystyka badanego układu elektrycznego
• Analiza poprawności pracy układu kompensacyjnego

Wartość pobieranej przez urządzenie elektryczne mocy biernej zależy przede wszystkim od wielkości charakteryzujących pole elektromagnetyczne, czyli głównie od napięcia zasilającego, magnetycznych właściwości materiału, z którego zostało wykonane urządzenie, oraz wymiarów geometrycznych urządzenia. Do negatywnych skutków znacznego poboru mocy biernej (pojemnościowej lub indukcyjnej) przez pracujące urządzenia elektryczne należą przede wszystkim: wystąpienie dodatkowych spadków napięcia w układach zasilających, dodatkowe straty mocy czynnej wynikające z przepływu prądów indukcyjnych lub pojemnościowych, a także zmniejszenie przepustowości sieci i zdolności wytwórczych generatorów. Wszystkie te skutki wpływają na zwiększenie kosztów użytkowania danej instalacji i urządzeń elektrycznych.Wartość mocy biernej Q [var] pobieranej przez urządzenia zasilane napięciem przemiennym można wyliczyć z zależności:

(1)

gdzie:
ω – pulsacja, w [rad/s],
Wb – średnia energia bierna [J], którą dla jednorodnego pola elektromagnetycznego wyraża się wzorem:

(2)

gdzie: 
μ – przenikalność magnetyczna ośrodka, w [H/m]; 
H – natężenie pola magnetycznego, w [A/m];
q – przekrój, w [m2]; 
δ – długość linii pola, w [m].

Czytaj też: Energoelektroniczny kompensator prądu nieaktywnego >>

Wartość współczynnika mocy cosφ lub tgφ, który odzwierciedla ilość mocy biernej przesyłanej w danym obwodzie elektrycznym można poprawić (doprowadzić do stanu, by mieścił się w przedziale dopuszczalnym aktualnymi przepisami – tg φ ∈<0, 0,4> [2,3]) na dwa sposoby: naturalny lub sztuczny. Naturalny sposób poprawy współczynnika mocy związany jest z poprawnym doborem i prawidłową eksploatacją maszyn, a przede wszystkim polega na [4]:         

  • właściwym doborze mocy instalowanych maszyn – ograniczaniu czasu pracy urządzeń niedociążonych lub na biegu jałowym,
  • stosowaniu silników zwartych zamiast pierścieniowych oraz szybkoobrotowych w miejsce wolnoobrotowych,
  • zastąpieniu silników asynchronicznych o dużych mocach silnikami synchronicznymi, które umożliwiają pracę przy współczynnikowi mocy bliskim 1 lub nawet przy przewzbudzeniu pobierają z sieci moc bierną pojemnościową,
  • odpowiedni dobór mocy transformatorów.

Sztuczny sposób poprawiania współczynnika mocy wiąże się natomiast z koniecznością stosowania układów kompensacyjnych. Należą do nich [4, 5]:

  • urządzenia kompensacyjne na bazie kondensatorów lub dławików energetycznych,
  • kompensatory energoelektroniczne (STATCOM) i filtry aktywne APF,
  • hybrydowe układy kompensacyjne kondensatorowo-energoelektroniczne (TSC, TCR, FC/TCR).

Prawidłowy dobór układu kompensacyjnego pozwala nie tylko na zminimalizowanie wartości strat mocy czynnej oraz spadków napięć w układzie zasilającym odbiorniki elektryczne, ale przede wszystkim na uniknięcie kosztów związanych z przekraczaniem dopuszczalnych przepisami wartości współczynnika mocy. Projektując układ do kompensacji mocy biernej, należy postępować według ściśle określonych wymagań i zasad zawartych w aktualnych przepisach oraz wiedzy technicznej. Należy wziąć również pod uwagę informacje zawarte w rachunkach za energię elektryczną oraz dane uzyskane na podstawie pomiarów parametrów określających jakość energii elektrycznej w analizowanym układzie. Dane te są niezbędne nie tylko do właściwego doboru typu urządzeń kompensacyjnych (np. zawartość wyższych harmonicznych decyduje o tym, czy należy zastosować kondensatory zwykłe, wzmocnione lub z dławikami ochronnymi), ale również do podjęcia decyzji o budowie i konfiguracji układu kompensacyjnego (np. o miejscu zainstalowania przekładnika prądowego). Zagadnienia te bardziej szczegółowo opisane zostały w publikacjach [6, 7, 8, 9, 10, 11].

Wykonanie poprawnych badań energii elektrycznej układu zasilającego jest szczególnie istotne przy układach niesymetrycznych, w których występuje nie tylko nierównomierność wartości prądu obciążenia w poszczególnych fazach, ale również różnorodność charakteru obciążenia poszczególnych faz (pojemnościowy/indukcyjny). Przyjęcie błędnych założeń może bowiem prowadzić do tego, że praca układu kompensacyjnego nie tylko nie będzie ograniczać poboru mocy biernej przez urządzenia ale może spowodować, w skrajnych przypadkach, znaczący wzrost kosztów zużycia energii elektrycznej.

Charakterystyka badanego układu elektrycznego

Pomiarów parametrów charakteryzujących jakość energii elektrycznej dokonano w jednym z ośrodków medycznych na Podlasiu. Ośrodek ten oprócz oświetlenia, klimatyzatorów i urządzeń biurowych ma znaczną liczbę trójfazowych (np. rezonanse magnetyczne) oraz jednofazowych odbiorników specjalistycznych (np. aparaty do USG).

Na rysunkach 1, 2, 3, 4, 5 i 6 przedstawiono przebiegi zmienności wartości prądów, mocy oraz współczynnika mocy tg φ zarejestrowane w rozdzielnicy głównej zasilającej analizowany obiekt.

Tygodniowy przebieg wartości prądów fazowych Tygodniowy przebieg wartości mocy czynnych w poszczególnych fazach
Rys. 1. Tygodniowy przebieg wartości prądów fazowych Rys. 2. Tygodniowy przebieg wartości mocy czynnych w poszczególnych fazach
Tygodniowy przebieg wartości mocy biernych w poszczególnych fazach Tygodniowy przebieg wartości współczynników mocy (tg ) w poszczególnych fazach
Rys. 3. Tygodniowy przebieg wartości mocy biernych w poszczególnych fazach Rys. 4. Tygodniowy przebieg wartości współczynników mocy (tg φ) w poszczególnych fazach
Tygodniowy przebieg wartości mocy czynnej i biernej trójfazowej Tygodniowy przebieg wartości trójfazowego współczynnika mocy (tg φ)
Rys. 5. Tygodniowy przebieg wartości mocy czynnej i biernej trójfazowej Rys. 6. Tygodniowy przebieg wartości trójfazowego współczynnika mocy (tg φ)

Z analizy zarejestrowanych wartości wynika, że zainstalowane w obiekcie odbiorniki pobierają, w zależności od fazy, moc bierną o charakterze indukcyjnym, jak i pojemnościowym. Powoduje do wzrost wartości współczynnika mocy tg φ znacznie ponad wymagane przepisami 0,4. Warty podkreślenia przy tym jest fakt, że wartość trójfazowego współczynnika mocy sporadycznie przyjmuje charakter pojemnościowy, przy czym moc bierna pojemnościowa występuje stale w fazie trzeciej oraz nocami (przy braku obciążania podstawowego) w fazie drugiej.

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!

[układy kompensacyjne, prąd, prąd obciążenia, prądy fazowe, moc bierna]

Artykuł pochodzi z: miesięcznika elektro.info 3/2019

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