Page 27 - EI_01-02_2019_PRENUMERATA

jakość energii elektr
jakość energii elektr ycznejycznej

energoelektroniczny kompensator

prądu nieaktywnego

dr inż. Andrzej Szromba – Politechnika Krakowska

Praca obciążenia elektrycznego związana jest z pobieraniem energii ze źródła. Ener-
gię tę można rozdzielić na dwie składowe, definiowane w kategoriach mocy: moc ak-
tywną, pokrywającą pracę obciążenia, związaną ze składową prądu zasilającego zwa-
ną prądem aktywnym (rys. 1., prąd i a), oraz moc nieaktywną, związaną ze składową
nieaktywną prądu, rys. 1., prąd i q). Prąd nieaktywny można dzielić na kolejne składo-
we, wynikające np. z przyczyn jego powstawania czy spójności z metodą jego redukcji.

oc nieaktywna jest skutkiem wreszcie różnego typu ładowarek, jest OBCIĄŻENIE
Mniekompatybilności obciążenia to problem narastający. Należy spo- ia iobc E Rys. A. Szromba
i źródła. Należy przez to rozumieć od- dziewać się ustanowienia restrykcyj- iq ia iq
mienność kształtu, wzajemne przesu- nych uregulowań technicznych i eko- u KOMPENSATOR G N

nięcie oraz – w układach trójfazowych nomicznych, ograniczających te zjawi-
– asymetrię napięć linii i/lub prądów ska. Kompensacja prądu nieaktywne-
obciążenia. Występowanie mocy nie- go wiąże się również z działaniem pro-
aktywnej powoduje potrzebę przewy- ekologicznym, ponieważ umożliwia Rys. 1. Idea kompensacji. Element G, konduktancja zastępcza obciążenia, związa-
miarowania sytemu zasilającego. W jej zmniejszenie konsumpcji energii pier- na jest z mocą aktywną. Hipotetyczny element N związany jest ze składo-
obecności rosną też straty energii wotnej, zużywanej w generatorach wą nieaktywną prądu obciążenia
związane z jej przesyłem. Również energii elektrycznej. równoważenie go przebiegiem odwró- nicznych, od filtrów LC aż po złożo-
przebiegi napięć i prądów zasilających Redukcja mocy nieaktywnej do- conym. W efekcie redukowane są stra- ne urządzenia energoelektroniczne,
mogą być odkształcone, co może po- konywana jest przez redukcję prądu ty energii w linii oraz poprawiane są [4], [6]. W celu klasyfikacji metod
wodować wadliwą pracę urządzeń nieaktywnego. W tym celu można kształty przebiegów prądu i napięcia. kompensacji dogodnie jest podzie-
elektrycznych. Wobec rosnącej liczby użyć odpowiednio sterowanego źród- lić obwody elektryczne na liniowe/
urządzeń o charakterystykach nieli- ła prądu, nazywanego energetycznym idea kompensacji prądu
niowych/niestacjonarnych, na przy- równoległym filtrem aktywnym lub nieaktywnego streszczenie
kład sprzętu komputerowego, sprzętu kompensatorem prądu nieaktywnego Odpowiednio sterowany falownik na-
audio/wideo, wyładowczych i półprze- (rys. 1.). Prąd nieaktywny jest neutra- Kompensacja może być prowadzo- pięcia lub – rzadziej – prądu, umożliwia
wodnikowych źródeł światła czy lizowany poprzez kompensację, czyli na przy użyciu różnych środków tech- skompensowanie w linii zasilającej skła-
dowych nieaktywnych prądu, związanych
z pracą reaktancyjnego i/lub nieliniowe-
go, niestacjonarnego, niesymetryczne-
Rys. A. Szromba 1 i 3 OBCIĄŻENIE 2 s p m A n 80.0 s t l o V n i s e g a t l o 400 go obciążenia. Znanych jest wiele metod
sterowania takim urządzeniem. W szcze-
gólności może ono być sterowane sygna-
200
40.0
E
Metoda taka pozwala na poszerzenie
sin R LINIA 1 Ω L R i ) 3 ( t n e r r 0 v ) 2 ( e n i L 0 2 łem konduktancji zastępczej obciążenia.
28.7mH 9 Ω U LR u c & funkcjonalności kompensatora o moż-
e -40.0 ) -200 1 3
n 1
i ( liwości regulacji przepływu energii po-
L e
c r
-80.0 u o -400 między linią a obciążeniem, jak również
S
102M 106M 110M 114M 118M grupą obciążeń pracujących równolegle,
WFM.1 EMF vs. TIME in Secs z których część może okresowo prze-
chodzić w tryb generacji energii. Taka
Rys. 2. Obwód o przebiegach sinusoidalnych z nieaktywnym prądem indukcyjnym. Przebiegi na rysunku: SEM napięcia zasila- dodatkowa funkcjonalność może przy-
nia: (1), napięcie na obciążeniu: (2), prąd linii/obciążenia: (3) czynić się do zwiększenia efektywności
pracy obwodów zasilających. Przyjęcie
wyznaczania sygnału konduktancyjnego
Rys. A. Szromba 1 R LINA 1Ω i 3 2 s p m 80.0 s o t l V n i s e g 400 wie pomiaru zmian energii zgromadzonej
metodą pośrednią, to znaczy na podsta-
OBCIĄŻENIE
w elementach reaktancyjnych kompen-
satora-falownika, czyni go urządzeniem
E C COMP 28.7mH L 9Ω R U LR A n i ) 3 ( t n 40.0 0 a o t l v ) 3 ( e 200 0 2 niezależnym zarówno od rodzaju obwo-
du źródło – kompensator – obciążenie
sin 0.354mF e r r n L i 3
c u & jak i rodzaju bazowego falownika. Dzię-
e -40.0 ) -200 1
n 1
i (
L e
c r ki temu może być on konstruowany za-
-80.0 u o -400
S równo przy użyciu falownika napięcia
102M 106M 110M 114M 118M
WFM.1 E_SIN vs. TIME in Secs jak i falownika prądu, oraz – niezależ-
nie – w obwodach zasilanych ze źródeł
Rys. 3. Obwód o przebiegach sinusoidalnych ze skompensowanym prądem nieaktywnym. Przebiegi na rysunku: SEM napięcia stałych, jak i sinusoidalnych jedno- oraz
zasilania: (1), napięcie na obciążeniu: (2), prąd linii: (3) wielofazowych.
www.elektro.info.pl nr 1-2/2019
60