lite text version

 

СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ   |   * ЭЛЕКТРОТЕХНИКА *

 

Заявление:  Приведённые сведения носят информационный характер. Деятельность по применению оборудования требует квалификации и специфической подготовки.

 

 

Коэффициент мощности

при полигармоническом взаимодействии.

 

В предыдущей статье изложения выполнены в условиях того, что потребители электроэнергии (ЭП) являются линейными нагрузками, поэтому переменные  и  в своём гармоническом составе имели только составляющие основной гармоники 50 Гц.

На практике, современные электроприёмники очень часто являются нелинейными нагрузками, вследствие чего формируются такие функции тока  и напряжения , которые имеют в своём гармоническом составе некоторый набор (спектр) частот.

Очевидно, что для правильного выбора и использования компонентов питающей энергосистемы необходимо определить влияние высокочастотных составляющих токов и напряжений на качество использования (утилизации) электроэнергии нагрузками. Заметим, что за процесс передачи энергии от источника к потребителю (в режиме потребления) и от потребителя к источнику (в режиме рекуперации) со стороны электроприёмника отвечают составляющие токов и напряжений с частотами колебаний такими же, какие имеются в гармоническом составе самого источника. Так как сеть обладает изначально первой гармоникой напряжения, то и взаимодействие происходит исключительно на первой гармонике тока, потребляемого нагрузкой.

 

4 - Взаимодействие сети и ЭП на уровне спектра частот.wmf

 

Взаимодействие сети и электроприёмника на уровне спектров частот.

 

Электрические переменные ЭП в общем случае определяются следующим образом:

 ;

 ;

или

 ;

 ,

 

где индекс "1" указывает на составляющую основной гармоники сети 50 Гц, а индекс "h" – составляющие высших гармоник (h * 50 Гц). Основываясь на уже известном выражении для средней за период мгновенной мощности, запишем функцию средней мгновенной мощности при полигармоническом составе электрических переменных

 .

 

Из курса математики известно, что:

,  ,   ;

 

при этом, при раскрытии, выражение для мощности  вырождается в следующее

 .

 

Средняя активная P, реактивная Q и полные S мощности при полигармоническом составе определяются аналогичным образом как в случае и с моногармоническим составом переменных, т.е.

 ;

 ;

 ,

где

 ;

 .

 

Коэффициент мощности при этом выражается как

 ;

 

т.к. высшие гармоники в энергетическом взаимодействии роли не играют, то выражение для коэффициента мощности при полигармоническом составе вырождается и упрощается, приобретая следующий вид:

 .

 

 

Вывод, таким образом, анализируя последнее выражение, делаем заключение о том, что:

– наличие высших гармоник ухудшает общее энергетическое взаимодействие источника и потребителя, снижая эффективность и потребления и рекуперации электроэнергии;

– наличие высших гармоник приводит к завышению общих требований к электрооборудованию по электрической прочности и сечению проводников, особенно при высокочастотных резонансах;

– наличие высших гармоник в электросети, генерируемых нелинейным потреблением тока какой-либо нагрузкой, нарушает работу смежных потребителей, подключённых к той же сети, что и первый потребитель;

– наличие высших гармоник создаёт дополнительное электромагнитное поле широкого диапазона частот, создавая помехи в информационных и измерительных цепях, нарушая общую работоспособность объекта в целом.

 

Вышесказанное означает, что массовое использование нелинейных нагрузок при непосредственном подключении к сети не может быть допущено, т.к. это создаёт паразитные явления при использовании электроэнергии, и первым необходимым условием уже является использование технических мероприятий по коррекции коэффициента мощности (ККМ), или в англ. звучании "power factor correction" (PFC).

 

Обращайтесь за более детальными консультациями или подбором оборудования.

 

 

 

© POWERSUITE  2000 – 2016  |   СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ  |  на главную  |  к списку статей

email: office@power-suite.ru   |   тел.: +7 (499) 754-84-15

 

|  резервные электростанции  |  источники бесперебойного питания  |  электропитающие установки  |  модульные источники питания  |  трансформаторы  | аккумуляторные батареи  |  системы мониторинга аккумуляторов |  устройства управления двигателями  |  средства автоматизации  |  распределительные щиты и панели  |  устройства защиты от импульсных перенапряжений  | коммутационная аппаратура  | шкафы и стойки  |  контейнеры  |