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


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 »

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

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