Нормы качества электрической энергии. Гармоники тока.

Рейтинг:  5 / 540Нормы качества электрической энергии. Гармоники тока.

В большинстве случаев люди предпочитают делать упор на качество. Часто высокое качество заметно при внешнем осмотре какого-либо предмета или объекта. Качество можно заметить при длительной эксплуатации чего-либо. Для контроля качества создаются комиссии. Однако качество есть и у вещей, которые нельзя увидеть. Поговорим о качестве электроэнергии в целом и о некоторых его особенностях в частности.

Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения регулируются ГОСТ 13109-97. В нем перечислены основные требования, предъявляемые к качеству электрической энергии.

Эти требования приведены ниже:

-отклонение значения основной частоты напряжения электропитания от номинального значения, Гц;

-колебания напряжения и фликер, %;

-медленные изменения напряжения, %;

-несимметрия напряжений в трехфазных системах, %;

-несинусоидальность напряжения, %.

 

Подробно остановимся на последнем критерии. Как известно, теоретически напряжение на клеммах источника питания является синусоидальной функцией от времени, то есть, скажем, на осциллографе, подключенном к бытовой сети, теоретически должна получиться синусоида. Но в век стремительного роста научно-технического прогресса и, как следствие, нарастания вычислительных мощностей, форма кривой напряжения изменяется по мере удаления от источника питания к приемнику, создающему искажения напряжения. Это происходит из-за влияния нелинейной нагрузки – нагрузки, сопротивление которой меняется в зависимости от приложенного напряжения или протекающего через нее тока. К нелинейной нагрузке относятся выпрямительные и инверторные установки, дуговые печи, источники бесперебойного питания (ИБП или UPS), устройства плавного пуска – все электрооборудование, содержащее силовую (сильноточную) электронику: диоды, тиристоры, транзисторы. Благодаря математическому анализу инженеры в области электротехники нашли способ разложения искаженной синусоиды напряжения: оказывается, любую искаженную синусоиду можно представить как сумму графиков различных «чистых» синусоид.

Посмотрим на рисунок ниже — осцилограмму напряжения между одной из фаз и нулем.

Здесь синим показана «идеальная» синусоида величиной 220 В и частотой 50 Гц, значение 220 В принято за единицу. Это и есть первая — основная — гармоника. К такой форме напряжения стремятся предприятия по производству электроэнергии. На среднеквадратичное значение напряжения именно такой формы спроектированы электрические аппараты. И при таком напряжении в трёх фазах сети при симметричной нагрузке ток через нулевой проводник протекать не будет.

Зелёным изображено напряжение, искаженное нелинейной нагрузкой. Приближенно такую форму напряжения можно получить на осциллографе или анализаторе электрической сети, подключив их к выпрямителю без сглаживающего фильтра. Как видно, его величина выше напряжения основной гармоники, то есть выше 220 В. Этот искаженный сигнал можно разложить на основную и пятую (показанную голубым цветом) гармонику.

Из осцилограммы также видно, что величина пятой гармоники намного ниже 220 В, а ее частота в 250 Гц кратна основной частоте в 50 Гц. Сложив графики пятой и основной гармоник, получим кривую напряжения на клеммах электроприемника, обозначенную зелёным. Любой искаженный сигнал можно получить, используя основную гармонику и гармоники высших порядков (третьи, седьмые, девятые и т. д.). Определившись с понятиями, перейдем к практической стороне вопроса: чем чревато наличие высших гармоник и как с ними бороться.

Наличие нелинейных потребителей может приводить к:

— ложному срабатыванию защиты;

— перегреву нулевого провода или постоянному наличию напряжения на нем;

— некорректной работе измерительных приборов,

— повышению или понижению напряжения в распределительной сети;

— повышению тока вследствие резонанса.

Ток в нулевом проводнике при наличии высших гармоник может протекать даже при симметричной загрузке трех фаз. К особенно нежелательным эффектам может приводить использование конденсаторных установок для компенсации реактивной мощности. В электротехнике существует понятие резонанс токов – значительное увеличение тока, протекающего по сети, в результате равенства индуктивного и ёмкостного сопротивлений, которые зависят от частоты.

Рассмотрим пример.

В одном большом офисном здании из-за перегрева конденсаторов произошло отключение автоматических установок компенсации реактивной мощности, подключенных к той же шине 0,4 кв, что и ИБП компьютерного оборудования. Для выяснения причины аварии были сделаны измерения уровня гармоник. Исследования показали, что возник резонанс на 11-й гармонике, генерируемой ИБП, с увеличением ее тока с 30 А при отключенной конденсаторной установке до 283 А при полностью включенной. После анализа проблемы и компьютерного моделирования было решено использовать фильтрокомпенсирующее устройство (ФКУ) — особый тип конденсаторных установок, не только компенсирующий реактивную мощность, но и фильтрующий высшие гармоники.

Мы плавно подошли к методам борьбы с высшими гармониками, к которым можно отнести следующее:

-применение специальных схем соединения обмоток электрических машин, не пропускающих гармоники определённых порядков;

-применение ФКУ: активных и пассивных фильтров гармоник;

-обеспечение симметричного режима работы трёхфазных систем;

-снижение полного сопротивления распредсети;

-применение 12-полупериодных выпрямителей в ИБП.

Однако следует помнить, что не существует единого уникального решения для повышения качества электроэнергии, потому что в условиях каждого конкретного предприятия причины возникновения гармоник и возможные методы борьбы с ними различаются.

 

Понравилась статья, поделись в социальных сетях, получи + к карме от ТМР силы!

 

Важно? Поделись:

 

Социальные кнопки для Joomla

гармоники напряжения — Методы и примеры решения задач ТОЭ

Главная → Примеры решения задач ТОЭ

В разделе приведены методы, алгоритмы и примеры решения задач ТОЭ

Василий Новицкий — помощь в решении экзаменационных задач ТОЭ ВКонтаке онлайн по предварительной договоренности

---

4.1 Алгоритм расчета схем при несинусоидальных периодических воздействиях

Анализ схем при негармонических периодических воздействиях основан на их представлении гармониками тригонометрического ряда Фурье с последующим расчетом цепи для каждой гармоники символическим методом и применением метода наложения для результирующих гармоник.

Важно усвоить, почему токи и напряжения в ветвях схемы определяют от каждой составляющей (гармоники) ряда Фурье в отдельности. Осознать, почему источник негармонической ЭДС (напряжения) можно рассматривать как последовательное соединение в общем случае источника постоянной ЭДС и гармонических источников, соответствующих составляющим ряда Фурье, а источник негармонического тока представлять параллельным соединением источников тока.

Необходимо запомнить, что токи (напряжения) от гармонических источников удобно находить символическим методом (методом комплексных амплитуд), учитывая, что комплексные сопротивления ветвей (элементов) зависят от частоты соответствующей гармоники.

---

коэффициент гармоник, коэффициент искажения, коэффициент амплитуды, алгоритм расчета цепей периодического несинусоидального тока, коэффициент формы, гармоники напряжения, гармоники тока, расчет гармоник тока, постоянная составляющая тока, расчет цепей несинусоидального тока, алгоритм расчет цепей при несинусоидальных периодических воздействиях

4. 2 Примеры расчета схем при несинусоидальных периодических воздействиях

При решении конкретных задач рекомендуется придерживаться следующего алгоритма расчета.

1. Заданное аналитическое выражение для напряжения источника ЭДС раскладывают в ряд Фурье (или пользуются его табличным представлением).

2. Рассчитывают токи (напряжения), создаваемые нулевой гармоникой (постоянной составляющей) источника ЭДС при 

k = 0. В исходной схеме закорачивают индуктивные элементы (напряжения равны нулю) и ветви с емкостными элементами размыкают (токи равны нулю). Применяют методы анализа схем постоянного тока.

3. По комплексной схеме для k = 1, записывая комплексную амплитуду первой гармоники ЭДС и комплексные сопротивления реактивных элементов. Определяют комплексные амплитуды токов (напряжений) первых гармоник.

4. Находят последовательно комплексные амплитуды токов (напряжений) высших гармоник k > 1. По найденным комплексным амплитудам токов записывают выражения мгновенных значений каждой гармоники.

5. Мгновенное значение искомого тока (напряжения) представляют в виде суммы мгновенных значений всех гармонических составляющих токов (напряжений).

---

коэффициент амплитуды, коэффициент формы, Примеры расчета схем при несинусоидальных периодических воздействиях, расчет цепи с несинусоидальными периодическими источниками, расчет цепей несинусоидального тока, несинусоидальный периодический ток, постоянная составляющая тока, расчет гармоник тока, коэффициент искажения, гармоники тока, гармоники напряжения

Идентификация

— Что это за сокет?

спросил 4 года, 4 месяца назад

Изменено 4 года, 4 месяца назад

Просмотрено 3к раз

\$\начало группы\$

Я нашел этот разъем на музыкальном устройстве, произведенном примерно в середине 1970-х годов в ГДР, и мне было интересно, что это за разъем. К сожалению, кто-то покрасил все устройство, включая контакты. Поэтому планирую заменить розетку на IEC-320-C14.

Дополнительная информация

Прибор представляет собой так называемый «Kofferharmonium» (разновидность очень большой гармоники) производства «VEB Klingenthaler Harmonikawerke». На этой странице есть дополнительная информация об этом. На третьем рисунке показаны электрические внутренности устройства. В моей машине нет выключателя или регулятора, но двигатель напрямую подключен к розетке.

Схемы или какого-либо другого намека на устройство/внутри устройства нет.

• идентификация
• розетка

\$\конечная группа\$

6

\$\начало группы\$

Розетка KN-4A. Широко используется в странах Восточного блока во многих типах электрического оборудования с двигателем, в основном в швейных машинах.

Что важно — эта розетка , а не предназначена для питания двигателя или всего устройства напрямую от сети. Чтобы сделать полный круг, вам понадобится педаль руля и специальный шнур. Педаль и шнур выглядят так (обратите внимание на аналогичный штекер, но с два контакта ):

Педаль регулирует скорость двигателя, внутри педали находятся переключатель, конденсатор и потенциометр. Или иногда реостат. А иногда даже пару переключателей и резисторов — чем сильнее нажимаешь на педаль, тем больше резисторов просто закорачивается и скорость мотора увеличивается. Педаль включена последовательно с одной из обмоток двигателя. Двигатель однофазного индукционного типа.

Купить розетки и шнуры не проблема, они до сих пор в производстве, потому что многие до сих пор пользуются этими (не очень) старыми, но очень хорошими швейными машинками. Лучшее решение — найти оригинальную педаль. Или найдите параметры оригинальной педали и выберите аналогичную педаль для швейной машины.

Если Вы опустите педаль, двигатель будет работать постоянно на полной скорости. Во-первых, это не нравится. Во-вторых — звук от Вашей губной гармошки будет ужасен 😉

\$\конечная группа\$

1

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

Пользовательская гармоника

Загрузка…

гармоника

• Сетевой профиль

Сообщества

Значки

Посмотреть все значки

У этого пользователя еще нет золотых значков.

У этого пользователя еще нет серебряных значков.

10

бронзовые значки

• Любопытный

  26 августа

• Кокус

  28 июня

• Хороший вопрос

  31 марта

Лучшие теги

Просмотреть все теги

печатная плата

16

Сообщения

55

Сообщения %

альтиум

5

Сообщения

17

Сообщения %

h-мост

3

Сообщения

10

Сообщения %

способствовать росту

3

Сообщения

10

Сообщения %

печатная плата

3

Сообщения

10

Сообщения %

UART

3

Сообщения

10

Сообщения %

Лучшие посты

Просмотреть все вопросы и ответы

Все Вопросы Ответы

Счет Новейшие

вопрос

15

Неизвестный SMD-компонент

31 марта 2022 г.

вопрос

5

Как рассчитать номиналы резисторов транзисторной схемы?

2 сентября 2022 г.

вопрос

5

Как лучше всего развести двухслойную печатную плату на основе микроконтроллера?

30 декабря 2022 г.

вопрос

3

Различные типы цепей RS485

20 сентября 2022 г.

вопрос

3

Где лучше всего разместить Top Component Center?

30 сентября 2022 г.

вопрос

2

Можно ли дублировать схему в том же документе PCBDoc с помощью Altium Designer?

3 июня 2022 г.

вопрос

2

Проблема с MOSFET в схеме H-Bridge

24 ноября 2022 г.

вопрос

2

Неожиданный заряд конденсатора в цепи усилителя

28 ноября 2022 г.

вопрос

2

Как найти время нарастания/спада SPI?

28 декабря 2022 г.