Трехфазная мгновенная мощность линии как представительный сигнал при анализе энергетической эффективности и диагностике неисправности электрооборудования
Анализ энергетической эффективности и исправности функционирования действующих электроприемников с несинусоидальными, несимметричными и резкопеременными токами нагрузки должен базироваться на исходных данных измерений мгновенных значений трехфазных токов и напряжений, а также последующих расчетах и оценках мощностей, колебаний токов, напряжений и мощностей, показателей качества электроэнергии и т.п. При этом часто используются приемы представления процессов на составляющих прямой, обратной и нулевой последовательностей на основной частоте и частотах высших гармоник.
Современные измерительно-вычислительные приборы, оснащенные со-ответствующим программным обеспечением, приспособлены для длительного мониторинга процессов и выдачи для просмотра и анализа, как осциллограмм, так и результатов расчета всех желаемых пользователем переменных.
Такими возможностями, например, обладает применяемый авторами многоканальный цифровой осциллограф — анализатор «НЕВА — ИПЭ» [1, 2].
Широкие возможности современных анализаторов позволяют привлечь для анализа эффективности работы и диагностики неисправностей исследуемых электроприемников представительный и имеющий энергетическое содержание сигнал трехфазной мгновенной мощности цепи p3ф(t):
,(1)
который может быть рассчитан в темпе выполнения измерений фазных токов и напряжений. В (1) предполагается, что фазные напряжения ua(t), ub(t) и uc(t), измерены относительно нейтрального провода четырехпроводной линии или относительно земли в трехпроводной линии.
В цепях с симметриной и линейной нагрузкой мгновенные фазные мощности pa,b,c(t) имеют одинаковые постоянные и сдвинутые на 120 эл. градусов переменные составляющие с двойной промышленной частотой. Поэтому мощность p3ф(t) является практически постоянной величиной, точнее медленно изменяющейся вследствие неизбежной нестабильности активной нагрузки.
Любые отклонения от этих идеальных условий, что реально и происходит на практике, вызывают появление в мощности p3ф(t) переменных составляющих, свидетельствующих о неуравновешенности системы, вызванной высшими гармониками, несимметрией гармоник (включая первую и нулевую составляющие), быстрыми изменениями токов и напряжений под влиянием различного рода помех. Анализ формы мгновенной мощности p3ф(t) и ее спектрального состава может дать важную информацию об объекте исследования.
Мгновенная мощность p3ф(t) на выбранном цикле усреднения (обработки) Тц может быть разложена в ряд Фурье с выделением постоянной составляющей P0 и дискретного ряда гармоник с относительными частотами ? = f? / fц , кратными базовой частоте разложения fц=1/Тц. Разрешающая способность при выявлении относительных частот зависит от выбора Тц и частоты дискретизации мгновенных значений токов и напряжений. По опыту авторов, при частотах дискретизации до 20 кГц и Тц?10 с, можно достоверно выявлять частоты f? с шагом до 0.
1 Гц при наибольшей достоверно определяемой гармонике с частотой до f? ? 10 кГц.
Анализ амплитудно-частотных спектров трехфазных мгновенных мощностей позволяет выявлять их аномалии, проводить диагностику оборудования и прогнозировать вероятности различного рода отказов, которые можно было бы заблаговременно устранить. В этом отношении диагностика по сигналу p3ф(t), отражающему энергетическое содержание закономерностей процессов, имеет определенные преимущества перед широко применяемым методом диагностики по аномалиям спектров тока нагрузки.
Частотный спектр мощности p3ф(t) иной по сравнению с частотными спектрами токов и напряжений в питающей сети. Например, в таблице 1 для условий симметрии и синусоидальности трехфазного напряжения и наличия в трехфазных несимметричных токах линии только разложенных на прямую и обратную последовательности целочисленных гармоник n = fn/f1, показаны номера порождаемых гармоник np = fnp/f1 в кривой p3ф(t). Нечетные и четные гармоники тока порождают соответственно четные и нечетные гармоники в трехфазной мощности.
Рекуррентная формула для определения относительных частот nр может быть представлена в виде:
,(2)
где знак «+» следует применять для гармоник обратной последовательности, а знак «-» для гармоник тока прямой последовательности.
Таблица 1
В случае присутствия не только в трехфазных токах, но и напряжениях высших, промежуточных и субгармоник с составляющими прямой и обратной последовательностей спектр гармонического сигнала p3ф(t) приближается к не-прерывному.
Итак, наличие переменных составляющих в сигнале p3ф(t) свидетельствует о неуравновешенности системы, существовании обменных междуфазных потоков активной мощности. Интенсивность неуравновешенности на выбранном цикле обработки сигнала Тц можно оценить по эффективному значению переменой составляющей мгновенной мощности P~эфф, зависящей от эффективного значения полного сигнала:
и величины средней мощности Р0:
,(3)
Неуравновешенность процессов усиливается в переходных режимах работы электрооборудования.
Приведем примеры, показывающие свойства сигналов p3ф(t) для характерных нелинейных электропотребителей.
На рис. 1а на интервале времени 0.2с показана мощность p3ф(t) дуговой сталеплавильной печи (ДСП) с печным трансформатором 85 МВА. Затемненная кривая Рср(t) построена с применением процедуры усреднения мгновенной мощности на интервалах 0.02c. Как видно, мощность p3ф(t) интенсивно изменяется в пределах ±35% от среднего значения. Причем эти изменения происходят, в основном, на частоте 100 Гц, что свидетельствует о преобладающих влияниях токов обратной последовательности ДСП.
В некоторые моменты времени при больших значениях апериодических составляющих токов ДСП в сигнале p3ф(t) наблюдается частота 50 Гц. Начальная часть частотного спектра мгновенной мощности на выбранном интервале времени обработки Тц=0.2с показана на рис.1б. Здесь фиксируются дискретные гармоники с шагом fц=5Гц. Видно, что наибольшие амплитуды имеют гармоники в диапазоне частот 0 30 Гц, когда их кратность по отношению к fц составляет ?=f?/fц =0?6 и по отношению к f =50 Гц np=0?6.
Эффективное значение переменной составляющей мгновенной мощности для ДСП P~эфф может составлять 15?20 % от средней величины потребляемой активной мощности.
Мгновенная трехфазная мощность p3ф(t) для нелинейных, но симметричных по фазам электроприемников с преобладающей нагрузкой вентильных преобразователей практически не содержит частоты 100Гц, однако ее пульсации также являются значительными. Об этом свидетельствуют, например, приведенные на рис.2а,б,в результаты измерений на шинах 10 кВ нагрузки мощного прокатного стана металлургического завода с 12-пульсными преобразователями. Мгновенная трехфазная мощность имеет пульсации с преобладанием четных гармоник порядков 12, 24, 36, 58, 60 и 62. Гармоники кратности выше 58 в данном случае обусловлены резонансными процессами в питающей сети. Для 12-пульсных вентильных преобразователей характерно отношение Р~эфф/Р0 равное 10?15 % и для 6-пульсных 20?25 %. Любые неисправности, обусловленные несимметричным включением вентилей, и, тем более, неисправности типа обрыва и пропусков их включения вызывают появление резких выбросов (провалов) в определенном месте на кривой p3ф(t) и, соответственно, появление выбросов отдельных гармоник в спектре мгновенной мощности.
Особенно ценна информация о сигнале p3ф(t), определенном непосредственно на зажимах электродвигателей различного рода приводов. Амплитудно-частотный спектр этого сигнала может трактоваться как частотное возмущение, воздействующее на вал электропривода. Получение и анализ таких возмущающих спектров может стать основой методик выявления дефектов и оценки надежности работы электроприводов при пусконаладочных работах. Появление анормальных выбросов на кривой p3ф(t) на цикле повторяемости в установившихся режимах при накоплении сведений о связях изменений в сигнале p3ф(t) с конкретными неисправностями может использоваться в целях диагностики повреждений. Представляется возможным получение в этом направлении новых заметных результатов.
Пример мгновенного значения мощности p3ф(t) и ее спектра на зажимах асинхронного двигателя Рном =18.5 кВт, запускаемого через устройство плавного пуска, показан на рис.3. Вследствие применения в данном случае фазового регулирования тока имеем интенсивные колебания мощности на валу двигателя, когда амплитуда 6-й гармоники (300 Гц) составляет 30% от средней активной мощности при пуске, или 54% от номинальной мощности асинхронного двигателя.
Другой пример измерения мощности p3ф(t) электродвигателя вентилятора с частотным регулированием скорости представлен на рис.4. Применены два частотных преобразователя с 6-пульсными инверторами, питающими два СД с номинальной мощностью 4.6 МВт, имеющих общий вал с вентилятором. Частота трехфазного напряжения на выходе инверторов может изменяться в пределах 0?45 Гц. За счет использования сдвига на 30 эл. градусов на трансформаторах и сдвига на 30 градусов осей валов СД 1 и СД 2 обеспечивался 12-пульсный режим нагрузки для питающей сети и снижение уровня гармонических частот колебаний мощности на валу вентилятора. На рис. 4б видно как изменяются мгновенные активные мощности на валах СД 1 и СД 2 (соответственно p1(t) и p2(t)) и суммарный сигнал мгновенной мощности p3ф(t)=p1(t) + p2(t)) при основной частоте на выходах инверторов, равной 25 Гц (длительность перио-да этой частоты равна 0.04с). Как видно, мгновенные мощности p1(t) и p2(t) интенсивно пульсируют с частотой 25 Гц, а на вал непосредственно вентилятора воздействует показанная на рисунке затемнением переменная составляющая мгновенной мощности p1(t) — p2(t).
В амплитудно-частотном спектре суммарной мгновенной мощности p3ф(t) (рис.4в) присутствуют помимо имеющих большие значения четных гармоник 300 и 600 Гц также гармоники, кратные частоте 25 Гц .
Рис.1 Мгновенная трехфазная мощность ДСП (а) и еe частотный спектр (б)
Рис.2 Фрагмент мгновеной трехфазной мощности электропривода прокатного стана p3ф(t) (a) мгновенная мощность с большей разверткой во времени (б) и спектр этой мощности (в)
Рис.3 Мгновенная трехфазная мощность P3ф(t)и ее спектр при пуске асинхронного двигателя с ограничением пускового тока за счет фазового регулирования.
a)
б)
в)
Рис.4
а)- схема электропривода вентилятора;
б)- мгновенные трехфазные мощности p1(t) и p2(t) на валах синхронных двигателей СД1 и СД2, суммарная мощность p?(t)=p1(t)+p2(t), переменная составляющая мощности p1(t)–p2(t), воздействующая на вал вентилятора;
в)амплитудно-частотный спектр мгновенной трехфазной мощности р3ф(t).
Выводы:
1. При измерениях и анализе характеристик электроприемников целесо-образно получать в виде функции времени мгновенную трехфазную активную мощность и ее амплитудно-частотный спектр, которые отражают степень неуравновешенности нагрузок по фазам и эффективность преобразования энергии.
2. Сигнал мгновенной трехфазной активной мощности можно использо-вать для контроля и диагностики состояния исследуемого электрооборудова-ния, а также для оценок опасности электромеханических возмущений, созда-ваемых нелинейными и резкопеременными нагрузками в узлах с генераторами и электродвигателями.
Литература:
1. Л. А. Кучумов, А. А. Кузнецов, М. В. Сапунов. Исследователи ждут большего от современных измерительных приборов. «Новости элек-тротехники», СПб, № 4, 2004 г.
2. Л. А. Кучумов, А. А. Кузнецов, М. В. Сапунов. Вопросы измерения электрических режимов и гармонических спектров в сетях с резкопе-ременной и нелинейной нагрузкой. «Промышленная энергетика».
М.: № 3, 2005г
Авторы:
Л.А.Кучумов, проф. СПбГПУ;
А.А.Кузнецов, доцент СПбГПУ;
М.В.Сапунов, инженер ЗАО «НПФ «ЭНЕРГОСОЮЗ».
Режим гармонических колебаний. Частотные характеристики
Мгновенная мощность р = ui цепи переменного тока является функцией времени.
Рассмотрим энергетические процессы в цепи, состоящей из последовательно соединенных участков r, L и C (рис. 1.13).
Рис. 1.13. Цепь, состоящая из последовательно соединенных участков r, L и C
Уравнение для напряжений в этой цепи имеет вид:
(1.26)
Соответственно, для мгновенных мощностей на зажимах цепи и на отдельных участках цепи получим уравнение:
Из последнего выражения видим, что мощность на участке с сопротивлением r является величиной всегда положительной и характеризует необратимый процесс поглощения энергии.
Мощность
Пусть напряжение uи ток i являются синусоидальными функциями времени
Здесь начальная фаза тока принята равной нулю , что удобно, так как ток является общим для всех участков цепи. При этом начальная фаза напряжения uоказывается равной φ . Мгновенные напряжения на отдельных участках при этом равны
Соответственно, для мгновенных мощностей на отдельных участках цепи получаем выражения:
Суммарная мощность на конденсаторе и катушке
Мощность на зажимах всей цепи выражается в виде
Из полученных выражений видно, что средняя за период мощность на катушке и конденсаторе равна нулю.
Средняя за период мощность, т.е. активная мощность, на зажимах всей цепи равна средней за период мощности на участке с сопротивлением :
(1.27)
Амплитуда колебания мощности pхравна абсолютному значению реактивной мощности .
Все мгновенные мощности изменяются с частотой 2ω, в два раза превышающей частоту ω тока и напряжения.
На рис. 1.14 одна под другой даны диаграммы тока i, напряжений и мощностей
Рис. 1.14. Диаграммы тока i, напряжений
и мощностей
На диаграмме рис. 1.14 а изображены величины на участке r. Мы видим, что в любой момент времени
На диaгpaмме pиc. 1.14 б изображены величины, относящиеся к катушке. Здесь среднее значение величины pLравно нулю.
Энергия запасается в магнитном поле катушки, когда ток по абсолютному значению возрастает. При этом pL> 0. Энергия возвращается из магнитного поля катушки, когда ток по абсолютному значению убывает. При этом pL< 0.
На рис. 1.14 в даны величины, относящиеся к конденсатору. Здесь так же, как и на катушке, среднее значение мощности равно нулю. Энергия запасается в электрическом поле конденсатора, когда напряжение на конденсаторе по абсолютному значению возрастает. При этом p
Из сопоставления диаграмм рис. 1.14 б и в видим, что в частном случае, для которого построены эти диаграммы, амплитуда напряжения на катушке больше амплитуды напряжения на конденсаторе, т.е. UL>UC. Это соответствует соотношению . На рис.
На диаграмме рис. 1.14 д приведены величины на зажимах всей цепи, которые получаются суммированием величин на диаграммах рис. 1.14 а, б и в или а и г. Среднее значение мощности р равно
В интервале времени от t2 до t3 мгновенная мощность на зажимах цепи отрицательна (р < 0) и энергия возвращается источнику.Если мгновенная мощность на зажимах пассивной цепи положительна, то такая мощность называется мгновенной потребляемой мощностью. Если мгновенная мощность на зажимах пассивной цепи отрицательна, то такая мощность называется мгновенной выдаваемой мощностью.
Понятие мгновенной мощности позволяет в более формализованном виде определить понятие реактивных и активных элементов электрической цепи. Так, реактивными элементами можно называть такие, для которых интеграл мгновенной мощности за определенный интервал времени равен нулю.
В активных элементах электрической цепи интеграл мгновенной мощности за определенный интервал времени является отрицательной величиной – этот элемент является источником энергии – он выдает энергию. В пассивных элементах цепей интеграл мгновенной мощности за определенный интервал времени положителен – этот элемент потребляет энергию.
Так как и, следовательно, cosφ > 0, то поступающая в цепь энергия, определяемая положительной площадью кривой p(t), больше возвращаемой источнику энергии, определяемой отрицательной площадью кривой p(t).
На рис. 1.15 для различных интервалов времени показаны штриховой стрелкой действительное направление тока и знаками «плюс» ( + ) и «минус» ( — ) действительные направления напряжений на зажимах цепи и на всех участках.
Рис. 1.15. Действительное направление тока и действительные направления напряжений
Стрелками с хвостовым оперением указаны направления потоков энергии в соответствующие интервалы времени.
Схема на рис. 1.15 а соответствует интервалу времени от 0 до t1, в течение которого ток возрастает от нуля до максимального значения. В это время энергия запасается в катушке. Так как напряжение на конденсаторе по своему абсолютному значению падает, то энергия электрического поля, запасенная в конденсаторе, возвращается и переходит в энергию магнитного поля катушки.
Схема на рис. 1.15 б соответствует интервалу времени от t1 до t2. Ток i в этом интервале времени убывает, и энергия возвращается из магнитного поля катушки, частично поступая в конденсатор, который при этом заряжается, и частично превращаясь в теплоту на участке с сопротивлением r. В этом интервале времени ток имеет еще достаточно большое значение и, соответственно, значительна мощность . Поэтому источник, так же как и в предыдущем интервале времени, посылает энергию в цепь, частично компенсирующую потери в участке с сопротивлением r. Момент t
В этот момент мощность на зажимах всей цепи равна нулю (р = 0).
Схема на рис. 1.15 в соответствует следующему интервалу времени от t2 до t3, в течение которого ток уменьшается от значения при t = t2 до нуля. В этот промежуток времени энергия продолжает возвращаться из катушки, поступая в конденсатор, на участок с сопротивлением r и в источник, подключенный к зажимам цепи. В этот интервал времени p< 0.
Весь рассмотренный интервал соответствует половине периода тока (Т/2). В нем полностью завершается один цикл колебания энергии, так как период мгновенной мощности в два раза меньше периода тока. В следующую половину периода изменения тока энергетический процесс повторяется и только действительные направления тока и всех напряжений меняются на противоположные.
Instant Power 1650 Crystal Lye Drain Opener, твердый, белый, без запаха, 1 фунт #VORG5506449, 1650
Ремонт дома с 1928 годаМои товары
org/BreadcrumbList»>Артикул №: VORG5506449 — UPC: 022798165006 — МОДЕЛЬ №: 1650
Вещь #: ВОРГ5506449
Цена: 5,92 долл.
США
Розничная продажа: 5,95 долл. США
Вы экономите: 0,03 долл. США (0,5%)
Количество:
SCOTCH CORPORATION
Об этом изделии
Instant Power 1650 Crystal Lye Drain Opener, твердый, белый, без запаха, 1 фунт
- Мощный сливной открыватель
- Прорезает шлам и жир
- Формула быстрого действия
- 100% щелочь (гидроксид натрия)
- Безопасен для всех труб и септических систем
100% щелок быстро и легко очищает самую жесткую канализацию Мощная формула 100% щелока создает тепло для плавления и растворения жира, волос, мыла, накипи и других материалов, забивающих канализацию. Очищает дренажные линии за 15–30 мин.
Единица измерения: шт.
- Применимые материалы: трубы Септики
- Цвет: белый
- Композиции: Гидроксид натрия
- Форма: Сплош
- Сетка: 1 фунт
- odor/sragent: odorless
Применение: Для ванных и кухонных раковин, ванн и душей
Drain OUT DOB0632N Открывалка для слива, жидкость, синяя, цитрусовая, бутылка на 32 унции, 6 шт. в упаковке
Распродажа: $40,98
Drain OUT DOK0632N Открывалка для слива, жидкость, желтая, цитрусовая, бутылка на 32 унции, 6 шт. в упаковке
Распродажа: $40,98
Drain OUT DOF0632N Очиститель и освежитель стоков, жидкий, зеленый, цитрусовый, бутылка 32 унции, 6 шт.
в упаковкеРаспродажа: $40,98
Roebic Laboratories K67-gdb Слив и ловушка
Распродажа: $10,86
в упаковке:: Указания для меня
- Главная
- Разблокировщик труб
- Средство для удаления засоров Instant Power
- Маршрут
- Описание
- Другое Описание
- Предупреждения
- Дистрибьютор
- УПК
Указания
Удалите стоячую воду до отверстия.
Налейте 1/2 бутылки.
Подождите один час — лучше всего на ночь.
Промойте горячей водой, чтобы прочистить слив.
Наденьте защитные очки и длинные резиновые перчатки для защиты от возможного выброса щелочи. Удалите стоячую воду. Медленно залейте средство для открывания слива прямо в канализацию. При необходимости повторите.
Раковины, ванны и душевые: медленно вылейте 2 стакана (1/2 бутылки) прямо в слив. Подождите не менее 1 часа, прежде чем промывать горячей водой. Лучше всего на ночь. Instant Power будет продолжать растворять отложения волос, пока они находятся в канализации. Если засор находится дальше по дренажной трубе, потребуется больше мгновенной мощности, чтобы добраться до засора.
Безопасен для труб из ПВХ и септиков при использовании по назначению.
Инструкции по открытию: всегда держите бутылку на устойчивой плоской поверхности и держите за ручку. Не сдавливайте бока. Это может вызвать извержение жидкости. Снимите крышку, нажав и отвинтив ее. Используйте острый инструмент, чтобы полностью удалить защитную пломбу, аккуратно отрезав внутреннюю часть горлышка.
Всегда заменяйте колпачок после использования. Если жидкость попала на кожу, обратитесь к инструкциям по оказанию первой помощи.
Описание
Средство для удаления засоров Instant Power®. Другие потерпели неудачу, я не буду. Для раковин. Ванны. Души. Содержит концентрированный щелок. Безопасен для всех труб.
Другое Описание
Гарантированно избавляет от самых сложных засоров!
Раковины.
Ванны.
Души.
100% гарантия возврата денег! Если вы не полностью удовлетворены, отправьте по почте или по электронной почте квитанцию в магазине вместе с вашим именем, адресом и кратким описанием для полного возмещения стоимости покупки. Подождите 4 недели для доставки и, пожалуйста, попробуйте нас снова в будущем.
Сделано в США для Scotch Corporation.
214-943-4605.
www.scotchcorp.com.
[электронная почта защищена]
Линия помощи Instant Power 800-613-4242 (9-5 CST, пн-пт).
100% гарантия.
Без хлопот и легко.
Мы настолько уверены, что вы будете на 100% удовлетворены работой Instant Power, поэтому мы предлагаем 100% гарантию возврата денег. Выберите вариант ниже для возврата.
1. Отправьте квитанцию с объяснением по адресу: Scotch Corporation PO Box 560126, Dallas, TX 75356.
2. Отсканируйте квитанцию и электронное письмо на адрес [email protected]
Разрешить 4 недели для возврата.
1-800-613-4242.
www.scotchcorp.com.
Авторские права ©2012 Scotch Corporation. Все права защищены.
Предупреждения
Яд.
Вреден или смертелен при проглатывании.
При контакте вызывает сильные ожоги.
Хранить в недоступном для детей месте.
Прочтите предупреждения на задней панели.
Химикаты для слива могут вызвать серьезные ожоги и слепоту. Всегда надевайте защитные очки и длинные резиновые перчатки при работе с дренажными трубами, которые остаются засоренными и содержат химические вещества.
1. Хранить в закрытом и недоступном для детей месте.
Не используйте в присутствии детей или домашних животных. 2. Не используйте там, где присутствуют другие открыватели стоков или химикаты, или если они не смогли очистить сток. Это может привести к опасным выбросам щелочи или образованию токсичных газов. Вызовите сантехника. 3. Из-за возможного выброса щелочи не стойте и не смотрите в сливное отверстие во время использования. 4. Сразу же после заливки сливного открывателя в слив накройте отверстие неалюминиевой посудой, кастрюлей или ведром, чтобы предотвратить возможное выделение щелочи. 5. Не используйте в измельчителях мусора, туалетах, посудомоечных машинах или других приборах. Не погружайтесь, так как брызги могут привести к травме.
Первая помощь — внутренняя: не вызывать рвоту. Выпейте пару стаканов воды или молока. В случае рвоты очистите дыхательные пути.* Позвоните в свой токсикологический центр по телефону 800-222-1222. Глаза: немедленно промыть водой в течение не менее 15 минут. Если вы носите контактные линзы, сначала снимите их.
