Page 29 - EI_01-02_2019_PRENUMERATA
P. 29
jakość energii elektr
jakość energii elektr ycznejycznej
oddziaływanie napędowego
przekształtnika częstotliwości
z prostownikiem diodowym
na jakość energii elektrycznej
mgr inż. Marta Żurek-Mortka, inż. Kamil Domarecki
Energia elektryczna musi spełniać określone wymagania w zakresie jakości. Niespodziewa-
ne zapady i zaniki zasilania oraz inne zdarzenia energetyczne mogą powodować znaczne
szkody i straty materialne oraz powstawanie innych zagrożeń dla ludzi i dla urządzeń.
oprawa jakości energii elektrycznej jest dziś zadaniem bardzo ważnym,
Pa powodami zainteresowania jakością energii są między innymi takie a)
czynniki jak to, że:
urządzenia stały się bardziej wrażliwe na zakłócenia w napięciu zasilającym, Rys. M. Żurek-Mortka, K. Domarecki
przemysł ma coraz to wyższe wymagania odnośnie niezawodności do-
staw energii,
wzrasta liczba urządzeń wyposażonych w przekształtniki energoelektro-
niczne, które generują zakłócenia,
wzrasta świadomość dostawców i odbiorców o potrzebie zasilania odbior-
ników energią o zadawalających wskaźnikach jakości energii [4].
Przekształtniki AC/DC są obecnie szeroko rozpowszechnione w wielu dzie-
dzinach techniki, zaczynając od gospodarstw domowych i działalności usłu- b)
gowej, poprzez przemysł, elektroenergetykę, telekomunikację i kończąc na I 0 L dc
technice lotniczej i kosmicznej. Celem stosowania przekształtników w urzą-
U sa I sa L
dzeniach powszechnego użytku jest przede wszystkim zmniejszenie zużycia U sb I sb o
I dc a
energii elektrycznej i obniżenie kosztów eksploatacyjnych. U sc I sc d
Głównym problemem przy eksploatacji przekształtników jest negatyw-
ne oddziaływanie wyższych harmonicznych prądu, wytwarzanych przez te
układy na system zasilania, objawiające się poprzez dodatkowe straty ener- Rys. 1. Idealny prostownik diodowy z brakiem impedancji linii (L s = 0) oraz przy du-
gii elektrycznej (spadki napięcia, zjawisko naskórkowości) oraz odkształce- żej indukcyjności obciążenia prostownika (L dc ⇒ ∞): a – model prostownika
nia napięcia (spadki napięcia na reaktancji sieci zasilającej), które mają nega- w komputerowym programie symulacyjnym, b – schemat ideowy modelu
prostownika stosowanego przy opisie równaniami matematycznymi
tywny wpływ na inne wrażliwe odbiorniki (systemy informatyczne oraz kom-
puterowe systemy sterujące) zasilane z tej samej sieci zasilającej. Niesie to za we. Prądy harmoniczne 6-pulsowego prostownika diodowego zależą głównie
sobą obowiązek stosowania rozwiązań układowych, które ograniczają liczbę od impedancji fazowej sieci zasilania oraz jakości trójfazowego napięcia za-
i amplitudę wprowadzanych do sieci zasilającej harmonicznych. W przypad- silającego. Dzięki dławikom w obwodzie przewodzenia prądu przemiennego
ku bardzo wrażliwych odbiorników współczynnik odkształcenia nie powi- AC lub stałego DC wartość THDi może zostać znacząco ograniczona. W arty-
nien przekroczyć 3% dla napięcia i 5% dla prądu [4]. kule tym są przedstawione cztery metody analizy harmonicznych prądu wy-
Przekształtniki do regulacji prędkości silników w swojej budowie posia- twarzane przez 6-pulsowy prostownik diodowy.
dają trójfazowy diodowy prostownik. Najczęściej są to prostowniki 6-pulso-
model analityczny idealnego trójfazowego prostownika
streszczenie diodowego z obciążeniem indukcyjnym
Problematyka jakości energii elektrycznej nabiera coraz większego znaczenia, a przyczy- Model 6-pulsowego prostownika diodowego został pokazany rysunku 1.
ną tego jest rosnąca liczba odbiorników wymagających zasilania energią elektryczną o od-
powiednich parametrach. Prostowniki diodowe są dziś podstawowym przekształtnikiem Przyjmuje się, że THDi prądu wejściowego prostownika 3f6d powinno wy-
przetwarzającym energię prądu przemiennego dostarczaną z sieci na energię prądu sta- nosić 42%. Gdy zasilimy z prostownika baterię kondensatorów lub akumula-
łego. W tym opracowaniu zostały przedstawione metody do wyznaczania harmonicznych tory spowodujemy, że z transformatora do prostowników będzie płynął prąd
prądu w diodowym 6-pulsowym prostowniku trójfazowym z obciążoną baterią konden- mocno zniekształcony [2]. Przyjmuje się, że przebieg prądu prostownika jest
satorów. Prostownik ten jest powszechnie stosowany w przemyśle w napędowych prze- stały po stronie DC (L dc ⇒ ∞) oraz efekty komutacji są pomijane (L s = 0), tzn.
miennikach częstotliwości.
prąd jest natychmiastowo zmieniany od zera do pewnej skończonej wielko-
www.elektro.info.pl nr 1-2/2019
66
