2. Parametry jakościowe energii elektrycznej i ich charakterystyka
|
|
- Ksawery Wilk
- 8 lat temu
- Przeglądów:
Transkrypt
1 JAKOŚĆ ENERGII ELEKTRYCZNEJ I JEJ WPŁYW NA PRACĘ URZĄDZEŃ ELEKTRYCZNYCH Katarzyna Strzałka-Gołuszka doktorantka WEAIiE AGH Jan Strzałka O/Krakowski SEP 1. WSTĘP Energia elektryczna jest produktem, który podobnie jak każdy inny musi spełniać określone wymagania w zakresie niezawodności zasilania i jakości. Zasilanie odbiorników energii elektrycznej powinno przebiegać w sposób ciągły, gdyż awarie i niespodziewane wyłączenia zasilania mogą powodować występowanie znacznych szkód i strat materialnych oraz powstawanie niebezpieczeństwa dla ludzi i dla urządzeń. Energia elektryczna ulega degradacji pod wpływem zaburzeń elektromagnetycznych, a więc zjawisk, które sprawiają, że wartości wybranych liczbowych wskaźników cech jakości energii różnią się od znamionowych, odnoszących się do stanów ustalonych z przebiegami sinusoidalnie zmiennymi, występującymi w symetrycznych układach trójfazowych. Zgodnie z rankingiem zaakceptowanym przez międzynarodowe grono ekspertów, obrazującym znaczenie zaburzeń elektromagnetycznych mierzone wielkością technicznych i gospodarczych skutków, najważniejszymi z pośród nich dla odbiorców przemysłowych są w kolejności: zapady napięcia, długie i krótkie przerwy w zasilaniu, wartość napięcia, harmoniczne, przepięcia, asymetria, wahania napięcia i częstotliwość. W odniesieniu do odbiorców komunalnych kolejność ta jest następująca: wartość napięcia, wahania napięcia, przerwy w zasilaniu, zapady napięcia, przepięcia, harmoniczne, asymetria i częstotliwość. Prawidłowe działanie urządzeń elektrycznych wymaga, aby wartość napięcia zasilającego zawierała się w określonym przedziale wokół wartości znamionowej. Znaczna część odbiorników obecnie użytkowanych, szczególnie elektronicznych i komputerowych, wymaga wysokiej jakości energii. Z kolei te same odbiorniki są często przyczyną odkształceń napięcia zasilającego w instalacji, gdyż z powodu nieliniowości swoich charakterystyk pobierają niesinusoidalny prąd przy sinusoidalnym napięciu zasilającym. W ostatnich latach problematyka jakości energii elektrycznej nabiera coraz większego znaczenia, a przyczyną tego jest rosnąca liczba odbiorników wymagających zasilania energią elektryczną o odpowiednich parametrach. W artykule niniejszym przedstawiono parametry jakościowe energii elektrycznej oraz wpływ pogorszenia tych parametrów na pracę urządzeń elektrycznych. W następnym numerze Biuletynu omówione zostaną praktyczne sposoby poprawy jakości energii elektrycznej w instalacjach elektrycznych. 2. Parametry jakościowe energii elektrycznej i ich charakterystyka Zgodnie z normą PN-EN 50160:2002 [6] oraz Rozporządzeniem Ministra Gospodarki z r. [9], do parametrów energii elektrycznej określających jej jakość należą: - częstotliwość sieciowa, - wartość napięcia zasilającego, - zmiany napięcia zasilającego, - szybkie zmiany napięcia zasilającego, - zapady napięcia zasilającego, - przerwy w zasilaniu, - dorywcze przepięcia o częstotliwości sieciowej, - przepięcia przejściowe o krótkim czasie trwania, 1
2 - asymetria napięcia zasilającego, - uciążliwość migotania światła, - harmoniczne napięcia, - interharmoniczne napięcia. Poniżej przedstawiono krótką charakterystykę ważniejszych z wymienionych wyżej parametrów: 1. Częstotliwość napięcia zasilającego Liczba powtórzeń w przebiegu czasowym składowej podstawowej napięcia zasilającego zmierzona w określonym przedziale czasu. 2. Zmiana wartości napięcia Zwiększenie lub zmniejszenie się wartości napięcia spowodowane zazwyczaj zmianą całkowitego obciążenia sieci rozdzielczej lub jej części. 3. Szybka zmiana napięcia Pojedyncza, szybka zmiana wartości skutecznej napięcia pomiędzy dwoma kolejnymi jego poziomami, które utrzymują się przez skończony, lecz nieokreślony przedział czasu. 4. Wahania napięcia Seria zmian napięcia lub cykliczna zmiana obwiedni napięcia. 5. Migotanie światła Wrażenie niestabilności postrzegania wzrokowego spowodowane przez bodziec świetlny, którego luminacja lub rozkład spektralny zmienia się w czasie. 6. Uciążliwość migotania światła Poziom dyskomfortu spowodowanego migotaniem światła (z ang. flicker), wyznaczony metodą pomiarową i określony za pomocą następujących wielkości: wskaźnika krótkookresowego migotania światła (P st ), mierzonego przez dziesięć minut, wskaźnika długookresowego migotania światła (P It ), obliczonego w sekwencji 12 kolejnych wartości P st występujących w okresie dwóch godzin zgodnie z następującą zależnością P P sti It (1) i 1 12 gdzie: P It wskaźnik długookresowego migotania światła, P st wskaźnik krótkookresowego migotania światła. 7. Zapad napięcia zasilającego Nagłe zmniejszenie się napięcia zasilającego do wartości zawartej w przedziale od 90% do 10% napięcia deklarowanego U c, po którym, w krótkim czasie, następuje wzrost napięcia do poprzedniej wartości. Umownie czas trwania zapadu napięcia wynosi od 10 ms do 1 minuty. Głębokość zapadu napięcia definiowana jest jako różnica między minimalną wartością skuteczną napięcia w czasie trwania zapadu a napięcie deklarowanym. Zmiany napięcia zasilającego, które nie powodują obniżenia jego wartości poniżej 90% napięcia deklarowanego U c nie są traktowane jako zapady. 8. Przerwa w zasilaniu Stan, w którym napięcie w złączu sieci elektroenergetycznej jest mniejsze niż 1% napięcia deklarowanego U c. Przerwy w zasilaniu mogą być sklasyfikowane jako: planowe - gdy odbiorcy są wcześniej poinformowani, mające na celu wykonanie zaplanowanych prac w sieciach rozdzielczych, przypadkowe - spowodowane np. trwałymi lub przemijającymi zwarciami, związanymi głównie ze zdarzeniami zewnętrznymi, uszkodzeniami urządzeń lub zakłóceniami w ich pracy. Przypadkowa przerwa jest klasyfikowana jako: 2
3 1. długa przerwa (dłuższa niż trzy minuty), spowodowana trwałym zwarciem, 2. krótka przerwa (do trzech minut), spowodowana zwarciem przemijającym. 9. Przepięcie dorywcze o częstotliwości sieciowej - Przepięcie w określonym miejscu, o stosunkowo długim czasie trwania. 10. Przepięcie przejściowe Krótkotrwałe przepięcie oscylacyjne lub nie oscylacyjne, zwykle silnie tłumione, trwające kilka milisekund lub krócej. 11. Harmoniczna napięcia Napięcie sinusoidalne o częstotliwości równej całkowitej krotności podstawowej częstotliwości napięcia zasilającego. Harmoniczne napięcia można określić: 1. indywidualnie, przez ich względną amplitudę (U h ) odniesioną do napięcia składowej podstawowej U 1, gdzie h jest rzędem harmonicznej. 2. łącznie przez całkowity współczynnik odkształcenia THD (z ang. total harmonic distorsion), obliczany zgodnie z następującym wyrażeniem: THD 40 2 U (Uh ) 2 h (2) gdzie: THD U współczynnik odkształcenia napięcia, U h napięcie h-rzędu harmonicznej 12. Interharmoniczna napięcia - Napięcie sinusoidalne o częstotliwości zawartej pomiędzy harmonicznymi tj. częstotliwości nie będącej całkowitą krotnością częstotliwości składowej podstawowej. 13. Niesymetria napięcia W sieciach trójfazowych stan, w którym wartości skuteczne napięć fazowych lub kąty fazowe między kolejnymi fazami nie są równe. Na rysunku 1 przedstawiono klasyfikację zjawisk wpływających na wartość skuteczną napięcia. Rys.1. Zjawiska wpływające na wartość skuteczną napięcia (U N napięcie znamionowe) Na poziom i zmienność napięcia w sieci ma wpływ wiele czynników występujących zarówno w procesie wytwarzania, przesyłu, jak i rozdziału energii elektrycznej. Jednak najistotniejszą przyczyną jest zmienność obciążenia. 3
4 Podstawową przyczyną wahań napięcia jest zmienność w czasie, głównie mocy biernej odbiorników. Należą do nich między innymi: piece łukowe, regulowane napędy elektryczne (np. walcownicze, maszyn wyciągowych), spawarki elektryczne, bojlery, piły i młoty elektryczne, pompy i kompresory, windy, dźwigi itp., a więc ogólnie urządzenia o zmiennym obciążeniu, których moc jest znaczna w porównaniu z mocą zwarciową w punkcie ich przyłączenia. Przykład wahań napięcia o sinusoidalnej funkcji modulującej pokazano na rys. 2. Rys. 2. Przykład wahań napięcia o sinusoidalnej funkcji modulującej Na rys. 3. pokazano przebieg zmian poboru mocy biernej oraz spowodowane tym wahania napięcia na szynach elektrostalowni. Rys. 3. Zmiany mocy biernej (a) i wahania napięcia (b) na szynach elektrostalowni. Za główne przyczyny zapadów napięcia i krótkich przerw w zasilaniu należy uznać zwarcia w systemie zasilającym lub w instalacjach odbiorców, procesy łączenia odbiorników dużej mocy (w szczególności rozruchy silników elektrycznych), zmiany konfiguracji sieci i pracę odbiorników o zmiennym obciążeniu (szczególnie biernym). W instalacjach przemysłowych istotne znaczenie odgrywa odkształcenie przebiegów czasowych prądów i napięć, czyli wyższe harmoniczne. 4
5 Wśród występujących w sieci przemysłowej źródeł harmonicznych można wyróżnić trzy grupy urządzeń: a) urządzenia z rdzeniami magnetycznymi, np. transformatory, silniki, generatory itp., b) urządzenia łukowe, np. piece łukowe, wyładowcze źródła światła, urządzenia spawalnicze itp., c) urządzenia elektroniczne i energoelektroniczne. Rysunek 4 przedstawia typowy przebieg prądu komputera PC wraz z jego widmem harmonicznym. Widać wyraźnie, że 3 i 5 harmoniczna mają wartości porównywalne z wartością składowej podstawowej. Rys. 4. Prąd: (a) energooszczędnej lampy typu COMPACT oraz jego widmo (THD I =80-130% - balast elektroniczny); (b) lampy fluoroscencyjnej (THD I =20-30%) Składowa prądu zasilającego odbiornik nieliniowy wywołuje na impedancji zastępczej sieci zasilającej spadek napięcia. Powoduje on odkształcenie napięcia w punkcie wspólnego przyłączenia (PWP). Na rys. 5 pokazano przykładowy, odkształcony przebieg prądu magnesującego transformatora oraz jego widmo harmoniczne. Rys. 5. Przykładowy, odkształcony przebieg prądu magnesującego transformatora oraz jego widmo harmoniczne ( U wej = 115%U N ) Wymagania w zakresie poszczególnych parametrów jakościowych energii elektrycznej określa norma PN-EN 50160:2002 [7] oraz Rozporządzenie MG z r. [9]. Rozporządzenie [9] wprowadzone z mocy Prawa Energetycznego uzależnia niektóre parametry jakościowe od tzw. grupy przyłączeniowej, a więc od wysokości napięcia 5
6 znamionowego, do którego przyłączone są urządzenia odbiorcy i od mocy przyłączeniowej odbiorcy w odniesieniu do podmiotów przyłączonych do sieci o napięciu nie wyższym niż 1 kv. Wymagania normy [7], dotyczące definiowania i dopuszczalnych zmian większości wskaźników jakości napięcia zasilającego zostały przedstawione w sposób graficzny na rys. 6. Rysunek 6. Graficzna ilustracja większości parametrów służących do oceny jakości napięcia zasilającego [8]. 3. Wpływ pogorszenia parametrów jakościowych na pracę urządzeń elektrycznych i skutki złej jakości energii elektrycznej 3.1. Wstęp Urządzenia elektryczne osiągają optymalną wydajność, gdy są zasilane napięciem znamionowym lub nieznacznie różniącym się od niego, przy równoczesnym zachowaniu pozostałych parametrów jakościowych w granicznych (dopuszczalnych) zakresach. Nadmierne odchylenia parametrów jakościowych napięcia zasilającego od wartości znamionowych powodują przerwy w pracy odbiorników, spowodowane zadziałaniem odpowiednich zabezpieczeń lub zniszczeniem odbiornika, jeśli brak takowych zabezpieczeń. Parametry określające jakość energii to m.in.: - wartość skuteczna napięcia (poziom napięcia), - odchylenia i wahania napięcia od wartości znamionowej, - kształt krzywej napięcia, - symetria napięć w sieci trójfazowej, - częstotliwość prądu przemiennego. Poniżej przedstawiono ważniejsze skutki pogorszenia parametrów energii na pracę urządzeń elektrycznych oraz skutki złej jakości energii elektrycznej. 6
7 3.2. Wpływ wartości napięcia na pracę odbiorników Duży wpływ na prawidłową pracę odbiorników energii elektrycznej ma wartość napięcia, które występuje długotrwale na zaciskach odbiornika. Wartość ta zależy od napięcia źródła zasilania ale także w znacznym stopniu od innych odbiorników zasilanych z tej samej sieci. Zmiana napięcia postępuje wraz ze zmianą liczby odbiorników, jak i zmianą obciążenia (zmiana pobieranego prądu z sieci) pracujących odbiorników. Zmiany te powodują zmianę spadków napięć na poszczególnych elementach sieci i w konsekwencji zmianę napięcia na zaciskach zasilających, pomimo, że napięcie źródła zasilania jest stałe. Ponieważ nie można przewidzieć zmian obciążenia sieci (włączanie i wyłączanie a także zmiana obciążenia odbiorników) niemożliwe staje się utrzymanie stałej wartości napięcia zasilającego w każdym punkcie sieci. W zależności od szybkości zmian napięcia wprowadza się pojęcie odchyleń i wahań napięcia, przy czym odchyleniami są zmiany stosunkowo wolne (poniżej 0,02 U N na sekundę), a wahaniami szybkie zmiany napięcia powodowane pracą odbiorników niespokojnych, charakteryzujących się dużą zmiennością poboru mocy biernej. Odchyleniem napięcia nazywa się różnicę między napięciem na zaciskach odbiornika (U) a napięciem znamionowym (U N ) odniesioną do napięcia znamionowego. U - U U N 100% (3) U N W przypadku, gdy napięcie U>U N mówimy o odchyleniu dodatnim, w przeciwnym wypadku ma miejsce odchylenie ujemne. Urządzenia odbiorcze występujące w przemyśle są w różnym stopniu wrażliwe na zmiany napięcia zasilającego. Przykładem odbiorników szczególnie wrażliwych są odbiorniki oświetleniowe, a wśród nich żarówki, dla których strumień świetlny zmienia się z napięciem zgodnie z zależnością: U U N U N (4) a trwałość zgodnie ze wzorem: 3,6 14 U T U TN (5) U N gdzie N (T N ) strumień świetlny (trwałość) przy napięciu znamionowym U N. W przypadku wyładowczych źródeł światła odchylenia napięcia odgrywają mniejszą rolę, przykładowo ich strumień świetlny ulega zmienia zgodnie z zależnością: 1,8 U U N (6) U N Przy znacznym ujemnym odchyleniu napięcia może stać się niemożliwy zapłon takich lamp i nastąpić przerwa w procesie wyładowczym i zaprzestanie świecenia, co w przypadku na przykład lamp rtęciowych wiąże się z kilkuminutową przerwą w świeceniu. Źródła światła są również bardzo czułe na wahania napięcia, w przypadku których występuje zmiana strumienia świetlnego, powszechnie znana jako zjawisko migotania światła (ang. flicker), dotyczące w szczególności żarowych źródeł światła. 7
8 Migotanie światła wywołane wahaniami napięcia negatywnie wpływa na organizm człowieka zakłócając proces widzenia. Może powodować złe samopoczucie, uczucie zmęczenia, trudności z koncentracją, pogorszenie wydajności i jakości pracy. W istotny sposób utrudnia czytanie i oglądanie telewizji. W skrajnych przypadkach może stać się przyczyną wypadków przy pracy. Następną grupą urządzeń wrażliwych na zmiany wartości napięcia zasilającego są maszyny elektryczne. Praca silników w dużym stopniu zależy od wartości napięcia zasilającego ponieważ wraz z jego zmianą zmianie ulegają parametry silników. Przykładowo dla silników asynchronicznych zmiana (odchylenie) napięcia zasilającego powoduje zmianę momentu zgodnie z zależnością: U M M U N (7) gdzie: M moment silnika, M N moment znamionowy, U napięcie zasilające, U N napięcie znamionowe. 2 Jak można zauważyć, zgodnie z zależnością (7) zmiana momentu w silniku asynchronicznym zależy od kwadratu napięcia dla określonego poślizgu (rys. 7). Rys. 7. Wpływ zmiany napięcia zasilającego na przebieg momentu silnika asynchronicznego. Negatywne skutki w pracy silników elektrycznych nasilają się przy znacznych odchyleniach napięcia zasilającego (powyżej 10%), zwłaszcza ujemnych. Objawia się to przetężeniem i nadmiernym przyrostem temperatury. Mogą również wystąpić trudności podczas ich rozruchu. Graniczna wartość napięcia przy rozruchu ciężkim to 0,85U N. 8
9 W tabeli 1. zestawiono wielkość (zakres) zmian parametrów silnika indukcyjnego obciążonego mocą znamionową przy zmianie napięcia 10% U N. Tabela 1. Wpływ odchyleń napięcia od wartości znamionowej na niektóre parametry silników indukcyjnych obciążonych mocą znamionową. Zmiana wartości przy Wielkość odchyleniu napięcia o: -10% +10% Moment rozruchowy maksymalny oraz rozruchowy -19% +21% Prędkość obrotowa -1,5% +1% Sprawność -2% +(0,5 1)% Współczynnik mocy +0,01% -0,03% Prąd stojana +11% -7% Przyrost temperatury uzwojenia stojana +(6 7)% -(3 4)% Szybkie zmiany napięcia (wahania) są mniej zauważalne w silnikach, aniżeli migotanie światła w odbiornikach oświetleniowych (żarówkach). Jednak także i w maszynach elektrycznych powodują niepożądane skutki w postaci: zmiany momentów silników napędowych, co przy stałym obciążeniu (stały moment hamujący), powoduje niestabilną pracę całego układu napędowego, gdyż każde wahanie powoduje spowolnienie lub przyspieszenie prędkości kątowej wirnika silnika co powoduje drgania, dłuższa praca silnika przy częstych wahaniach i o znacznej amplitudzie powoduje szybsze zużycie się samego silnika, jak i maszyn z nim sprzężonych. Kolejną grupą urządzeń przemysłowych wrażliwych na odchylenia napięcia są urządzenia elektrotermiczne, których moce znamionowe zawierają się w przedziale od ułamków kilowata do dziesiątków megawatów. Niezależnie od sposobu przetwarzania energii, moc grzejna tych urządzeń zależy od kwadratu napięcia zasilającego. Dlatego też długotrwałe ujemne odchylenie napięcia zmniejsza wydajność urządzenia, co powoduje wydłużenie procesu nagrzewania wsadu, w skrajnych przypadkach może być przyczyną przerwania procesu grzejnego (np. piec łukowy). Natomiast długotrwałe dodatnie odchylenie napięcia powoduje nadmierne wydzielanie się ciepła, które może być kompensowane częstym użyciem urządzeń regulacyjnych (np. termostatów). Jednak jeśli brak takich urządzeń regulacyjnych nadmierne dodatnie odchylenia napięcia spowoduje nadmierne nagrzewanie się komory, a także i wsadu do zbyt wysokiej temperatury. Powoduje to szybsze zużycie elementów grzejnych, izolacji cieplnej a w konsekwencji całego urządzenia. Odchylenia dodatnie napięcia zasilającego do 5% nie powodują negatywnych skutków dla urządzeń grzejnych. Urządzenia grzejne w zdecydowanej większości są odporne na wahania napięcia. Wyjątkiem w tym zakresie są urządzenia grzejne wykorzystujące najnowsze technologie (np. plazmowe, laserowe itp.). Jednak urządzenia grzejne same mogą być przyczyną występowania wahań napięcia np. piece łukowe czy indukcyjne. Kondensatory należą do grupy urządzeń szczególnie czułych na odchylenia napięcia. Ponieważ kondensatory głównie służą do kompensacji mocy biernej i poprawy współczynnika mocy cos φ, dlatego ważne jest, aby ich moc bierna była jak najbardziej stabilna. 9
10 Moc kondensatorów również zależy od kwadratu napięcia zasilającego: 2 U Q (8) 2 C gdzie: U napięcie zasilające, f częstotliwość, C pojemność kondensatora (baterii kondensatorów). Ujemne odchylenie napięcia nie powoduje negatywnych skutków dla samego kondensatora (baterii kondensatorów), ale powoduje to zmniejszenie mocy biernej generowanej przez niego do sieci. W konsekwencji spowoduje to pogorszenie warunków napięciowych (nadmierne spadki napięcia) w sieci. Z kolei dodatnie odchylenie napięcia powoduje zwiększenie mocy biernej generowanej do sieci ale jednocześnie zwiększenie strat mocy czynnej. Negatywnym skutkiem dodatniego odchylenia napięcia jest podwyższona temperatura pracy kondensatorów, co powoduje przyspieszone starzenie kondensatorów. Przekształtniki prądu i napięcia są bardzo wrażliwe na wahania napięcia, ponieważ zmiana napięcia zasilającego w przekształtnikach sterowanych fazowych z układem stabilizacji parametrów po stronie prądu stałego najczęściej powoduje zmniejszenie współczynnika mocy i generację harmonicznych nie charakterystycznych i interharmonicznych. W przypadku napędu podczas hamowania zmiana napięcia może prowadzić do przerzutu falownikowego Wpływ zapadów i krótkich przerw w zasilaniu na pracę odbiorników elektrycznych Dla odbiorców coraz ważniejsza jest nie tylko ciągłość zasilania w skali roku, lecz coraz częściej w skali sekund, a nawet milisekund. Dlatego też zapady napięcia i krótkie przerwy w zasilaniu są obecnie kłopotliwymi zaburzeniami elektromagnetycznymi. Rysunek 8 ilustruje przykładowy zapad napięcia a także, charakterystyczne wielkości opisujące go w sposób ilościowy. Rys. 8. Przykładowy zapad napięcia i krótka przerwa w zasilaniu ( U N napięcie znamionowe) 10
11 Jak podano wyżej zapadem napięcia określa się nagłe zmniejszenie napięcia do wartości zawartej pomiędzy 90% a 10% napięcia znamionowego (deklarowanego), po którym, po krótkim okresie czasu następuje powrót do wartości znamionowej (deklarowanej). Najczęściej przyjmuje się, że czas trwania anomalii wynosi od 10 ms do 1 min. Dla układów napięć wielofazowych zapad napięcia występuje, jeśli pojawi się on w przynajmniej jednej z faz, a kończy wraz z ustąpieniem zakłócenia w ostatniej fazie. Jeśli napięcie osiągnie minimalną wartość określającą zapad napięcia (mniej niż 10% U N ) wówczas jest to traktowane jako krótka przerwa w zasilaniu. Głównymi przyczynami powstawania zapadów napięcia i krótkich przerw w zasilaniu są: - zwarcia w sieci lub u samych odbiorców; - procesy załączania odbiorników dużej mocy; - zmiany konfiguracji sieci; - praca odbiorników o zmiennym obciążeniu (szczególnie biernym). Zwarcia w sieci najczęściej są to zwarcia jednofazowe, rzadziej dwu i trójfazowe. Zakłócenia te mogą występować zarówno w sieci przesyłowej, rozdzielczej, jak i w instalacjach odbiorcy. Powodują one przetężenia prądowe, skutkiem których są spadki napięć na impedancjach systemu i w konsekwencji zapady napięcia. Zwarcia możemy podzielić na: zewnętrzne są to zwarcia niezależne od pracy systemu zasilającego tj. wyładowania atmosferyczne (przyczyna 50% do 80% zwarć w liniach), mgła, śnieg itp. wewnętrzne mające swe źródło w systemie zasilającym np. uszkodzenia izolacji kabli, transformatorów, łączników, zwarcia powodowane błędnymi decyzjami ludzi itp. Właściwie zaprojektowane układy zabezpieczeń ograniczają liczbę odbiorców, którzy doświadczają negatywnych skutków zwarć. Dla odbiorców poniżej miejsca zakłócenia skutkiem jest krótka lub długa przerwa w zasilaniu. Natomiast dla odbiorców przyłączonych powyżej miejsca zwarcia lub do linii równoległych jest to zapad napięcia zasilającego amplitudzie zależnej od elektrycznej odległości od miejsca zwarcia. Kolejnym powodem powstawania zapadów napięcia jest załączanie odbiorników dużej mocy (głównie rozruch silników). Na skutek dużej wartości prądu łączeniowego (rozruchowego) maleje napięcie w linii zasilającej i w konsekwencji występuje spadek napięcia na impedancji systemu. Wartość prądu rozruchowego i związany z tym spadek napięcia jest największy w chwili rozruchu i wraz z wzrostem prędkości obrotowej wirnika maleje. A więc zapad napięcia w tym przypadku ma charakter przewidywalny i stąd względnie łatwe jest zaprojektowanie układu napędowego, który nie będzie wywoływał tego rodzaju anomalii. Stosowane są różne sposoby złagodzenia prądu rozruchu: - przełącznik gwiazda/trójkąt, - rozruch rezystancyjny i reaktancyjny, - rozruch poprzez autotransformator, - zastosowanie układu soft start. Silniki mogą też powodować zapady poprzez zmianę obciążenia (np. windy). Skutki zapadów napięcia są zależne zwłaszcza od amplitudy, jak i czasu trwania zjawiska. Każda grupa odbiorników reaguje w inny sposób na ten rodzaj zaburzenia. Skutki zaburzenia dotyczą w pierwszej kolejności takich odbiorników, jak: aparatura łączeniowa styczniki i przekaźniki, regulowane napędy, sprzęt informatyczny i lampy wyładowcze. Poniżej 11
12 przedstawione zostaną najważniejsze skutki zapadów napięcia dla poszczególnych grup urządzeń: Aparatura łączeniowa styczniki i przekaźniki Podczas zaburzenia elektromagnetycznego, jakim jest zapad napięcia istnieje prawdopodobieństwo, że stycznik czy przekaźnik rozłączy w sposób niekontrolowany urządzenie sterowane np. napęd elektryczny. W stycznikach występuje zjawisko histerezy i zmiany obwodu magnetycznego związane z ruchem zwory powoduje to, że ich zachowanie się podczas zapadu napięcia jest pewnym stopniu zjawiskiem losowym. Styki ruchome stycznika są utrzymywane w odpowiedniej pozycji poprzez siłę elektromagnetyczną, która zależy od kwadratu prądu przepływającego przez cewkę. Prąd ten osiąga dwukrotnie wartość zero podczas każdego okresu napięcia. Jednak dzięki bezwładności części ruchomych stycznika może on pracować stabilnie w tych przedziałach wartości prądu (wartości zero). Tak więc wystąpienie nieprawidłowości w jego działaniu wymaga równoczesnego wystąpienia kilku niekorzystnych czynników wśród których należy wymienić, oprócz amplitudy zapadu napięcia oraz czasu jego trwania, ważny jest też punkt przebiegu czasowego napięcia, w którym rozpoczyna się zapad oraz punkt, w którym napięcie wraca do pierwotnej wartości. Styczniki dużej mocy mają najczęściej wystarczająco dużo zmagazynowanej energii w cewce, aby zapobiec przedwczesnym wyłączeniom. Natomiast przekaźniki są bardziej podatne na zburzenie (zapad), ponieważ zgromadzona w nich energia jest mniejsza, a także mają mniejszą bezwładność. Do rozruchu silników SN stosowane są przeważnie układy rozruchowe ze stycznikami z cewkami prądu stałego. Zasilane są one z sieci prądu przemiennego przez prostowniki. Mają one większą odporność na zapady niż styczniki prądu przemiennego. Regulowane napędy Napędy regulowane są bardzo kłopotliwe podczas zapadów napięcia lub krótkich przerw w zasilaniu. Z uwagi na duże moce jednostkowe, sposoby redukcji skutków zapadów są kosztowne i trudne technicznie. Natomiast skutki zapadów są odczuwalne bezzwłocznie po wystąpieniu zaburzenia, w przeciwieństwie od innych zaburzeń np. harmonicznych czy asymetrii. Najbardziej rozpowszechnione napędy prądu stałego i przemiennego z uwagi na różnice w topologii części energoelektronicznych i układów sterowania, różnie reagują na zapady napięcia. Możemy wyróżnić trzy przyczyny, które powodują, że napędy są wrażliwe na zapady: Pierwszą przyczyną jest zasilanie układu sterowania napędu. Ponieważ jeśli zasilacze (układu) nie mogą zapewnić odpowiedniego poziomu napięcia, wówczas napęd musi być wyłączony z uwagi na groźbę utraty kontroli nad jego pracą. Dlatego też w pierwszej kolejności powinno się zapewnić odpowiedni poziom napięcia dla układu pomiarowosterującego. Drugą przyczyną - jest groźba wystąpienia stanu awaryjnego w części siłowej (energoelektronicznej) układu w następstwie zapadu. Trzecim powodem jest możliwość utraty precyzyjnej kontroli prędkości lub momentu, zmiany te nie są tolerowane przez wiele procesów technologicznych. Reakcja napędów uzależniona jest nie tylko od wielkości opisanych powyżej, ale także od rodzaju obciążenia, a także od parametrów samego napędu. Skutki zapadów napięcia i krótkich przerw w zasilaniu są szczególnie istotne w obecnie mniej rozpowszechnionych napędach prądu stałego z przekształtnikami ac/dc zrealizowanymi jako: 12
13 - nie sterowane prostowniki, które są uważane za praktycznie nieczułe na zapady napięcia. Jednak, gdy prostownik jest obciążony i po stronie prądu stałego jest filtr pojemnościowy może wystąpić problem podczas powrotu napięcia po zapadzie do wartości pierwotnej (znamionowej). Ponieważ w czasie zapadu kondensator rozładowuje się i jeśli nie zostaną podjęte żadne środki zabezpieczające, podczas powrotu napięcia do wartości znamionowej popłynie duży prąd ładowania, co może spowodować uszkodzenie prostownika. Dlatego też stosuje się zabezpieczenia podnapięciowe w obwodzie prądu stałego wyłączające urządzenie w przypadku zbyt głębokiego i/lub długiego zapadu. - nie nawrotne sterowane prostowniki są wrażliwe na załamania napięcia, które trwają dłużej niż kilka milisekund i amplitudzie większej niż 20%. - nawrotne przekształtniki zapad napięcia o amplitudzie większej niż 15% może spowodować awarię tych urządzeń. - regulowane prostowniki o sterowaniu fazowym podczas zapadu pętla sprzężenia zwrotnego stara się potrzymać stałe napięcie wyjściowe poprzez zmniejszanie kąta wysterowania tyrystorów. W czasie długich i głębokich zaburzeń, napięcie (wyjściowe)maleje zmniejszając w konsekwencji prędkość silnika. Przy powrocie napięcia zasilającego, dla granicznych wartości kątów wysterowania tyrystorów i zakłóconej synchronizacji z siecią zasilającą może wystąpić przetężenie prądowe powodując zadziałanie systemu zabezpieczającego. Typowe napędy prądu przemiennego z pośrednim przekształtnikiem częstotliwości (voltage source inverter) i diodowym mostkiem wejściowym charakteryzują się znaczną odpornością na zapady napięcia, ponieważ zgromadzona energia w kondensatorze jest zdolna do chwilowej kompensacji zmiany napięcia zasilającego (przy założeniu krótkiego czasu trwania i małej amplitudy zaburzenia). W przypadku tych układów może wystąpić doładowanie kondensatora powodujące wystąpienia przetężenia prądowego. Może spowodować zadziałanie zabezpieczenia nadprądowego i w konsekwencji zatrzymanie napędu. Podczas zapadu, który jest spowodowany np. zwarciem trójfazowym wskutek czego energia nie jest dostarczana z systemu zasilającego, a w konsekwencji energia zgromadzona w kondensatorze jest absorbowana przez silnik w kilku okresach i napięcie stałe kondensatora maleje do zera w czasie kilkudziesięciu milisekund. Natomiast prędkość silnika maleje wraz z pochodną zależną od momentu bezwładności i momentu obciążenia. Dlatego też większość napędów posiada zabezpieczenia sprawdzające poziom napięcia stałego (w układzie pośredniczącym) i gdy napięcie obniży się do zbyt małej wartości spowodują awaryjne wyłączenie napędu. Podnapięciowe zabezpieczenie wyłączy napęd jeśli wartość napięcia stałego obniży się poniżej wartości progowej (75 90%) wartości znamionowej. Kiedy napięcie powróci ponownie do wartości znamionowej, silnik nie może być natychmiast zasilony poprzez przekształtnik z powodu możliwości wystąpienia przetężenia, które może spowodować przepalenie się bezpieczników, a także uszkodzenie elementów półprzewodnikowych. Sprzęt informatyczny Sprzęt ten jest bardzo czuły na zmiany napięcia, jeśli amplituda zmian przekracza 10% U N wówczas zaczynają występować zaburzenia takie jak brak transmisji sygnałów lub błędy w ich przekazie. Dlatego też większość tego rodzaju sprzętu ma wbudowane detektory zaburzeń zasilania w celu ochrony danych w wewnętrznej pamięci. Sprzęt informatyczny jest bardziej narażony na stopniowe zmiany napięcia (zmniejszanie) niż na nagłą przerwę w zasilaniu. Ponieważ niektóre detektory nie wykrywają dostatecznie szybko stopniowego zmniejszania się napięcia zasilającego, co może 13
14 spowodować, że napięcie U dc dla obwodów scalonych obniży się poniżej wartości minimalnej potrzebnej do prawidłowej pracy. Co w rezultacie może doprowadzić do utraty danych lub mogą być one nieprawdziwe. Do sprzętu informatycznego należą także programowalne sterowniki logiczne PLC (Progrmmable Logic Controller). Ich prawidłowa praca zależy głównie od układu zasilającego (zasilacza). Przeważnie jest to typowy układ elektroniczny zasilony napięciem AC, które przekształca (najczęściej impulsowo) na napięcia stałe, które zasilają poszczególne elementy PLC. Odporność zasilacza na zapady napięcia zależy od wymaganego stopnia stabilizacji napięcia stałego oraz energii zmagazynowanej w kondensatorze zasilacza. Zakłócenie występujące w każdym z modułów (CPU, karty I/O) może przerwać ciągłość całego procesu technologicznego. Lampy wyładowcze W przypadku lamp wyładowczych np. sodowych przerwa w zasilaniu o czasie trwania ok. dwóch okresów lub zapad do wartości 45% napięcia znamionowego powoduje ich zgaśnięcie. Czas potrzebny do ponownego zapłonu wynosi od jednej do kilku minut, ponieważ lampa musi ostygnąć aby mógł nastąpić ponowny zapłon. W przypadku lamp długotrwale eksploatowanych wystarczy zapad napięcia znacznie mniejszy (do 85% U N ), aby lampa zgasła Wpływ asymetrii napięcia na pracę odbiorników Układ trójfazowy nazywamy symetrycznym, jeśli wartości napięć i prądów w poszczególnych fazach są sobie równe oraz przesunięcie między fazami jest równe Jeśli któryś z powyższych warunków nie jest spełniony, wówczas układ nazywamy niesymetrycznym. Jako miarę asymetrii stosuje się powszechnie współczynnik asymetrii K, będący ilorazem składowej przeciwnej i/lub zerowej do składowej zgodnej napięcia (analogicznie dla prądu). U 2(1) K 2U (9) U 1(1) U 0(1) K 0U (10) U 1(1) gdzie: K 2U współczynnik asymetrii składowej przeciwnej, K 0U współczynnik asymetrii okładowej zerowej, U 2(1) wartość napięcia składowej przeciwnej, U 1(1) wartość napięcia składowej zgodnej, U 0(1) wartość napięcia składowej zerowej, indeks (1) oznacza, że definicja odnosi się do pierwszej harmonicznej. Asymetrię głównie powodują niesymetryczne odbiory jednofazowe niskiego napięcia oraz niektóre odbiorniki SN np. trakcja elektryczna, piece indukcyjne, które także są wykonane jako jednofazowe. Niesymetrycznymi odbiorami trójfazowymi są piece łukowe. Asymetria w tych urządzenia jest spowodowana: 14
15 niejednakową impedancją toru wielkoprądowego wynikającą z konstrukcji pieca, niejednakowym obciążeniem fazowym będącym efektem fizycznej natury procesu topienia tzn. zmieniającej się w różny sposób wartości zastępczej impedancji łuku. Z uwagi na bardzo duże moce pieców łukowych sięgające nawet dziesiątek MVA, ich niesymetryczne obciążenie może powodować znaczną asymetrię napięć w sieci zasilającej. Przyczyną asymetrii mogą też być 3-fazowe elementy układu przesyłowego, zwłaszcza linie napowietrzne. Wynika to z faktu, że przewody poszczególnych faz nie są jednoczenie w identycznym położeniu względem siebie i względem ziemi. Prowadzi to do różnych wartości parametrów fazowych linii, a więc i do różnych wartości straty napięcia w poszczególnych fazach. Dlatego też w praktyce stosuje się rozwiązania techniczne ograniczające to zjawisko np. przeplecenie przewodów linii. W wyniku asymetrii płyną prądy kolejności przeciwnej i zerowej, które ograniczają przepustowość linii dla składowej zgodniej. Przyczyniając się w ten sposób do powstania dodatkowych strat w systemie zasilającym i w przyłączonych do niego urządzeń. Najczęściej spotykane problemy wywołane asymetrią w poszczególnych odbiornikach są następujące: Silniki asynchroniczne Prądy kolejności przeciwnej wywołują strumień wirujący w kierunku przeciwnym do strumienia wywołanego prądami kolejności zgodnej. Dlatego też silnik nie może wytworzyć pełnego momentu obrotowego, ponieważ wirujące pole składowej przeciwnej wytwarza moment hamujący, który trzeba odjąć od momentu znamionowego. Asymetria powoduje też podwyższenie temperatury pracy uzwojeń, co przyspiesza degradację izolacji silnika i skrócenia czasu jego eksploatacji. Generatory synchroniczne W maszynach tego typu niesymetria wpływa głównie na pracę generatorów elektrociepłowni przemysłowych, zasilających sieci odbiorcze. Strumień powstały w wyniku składowej przeciwnej powoduje oddziaływanie na wirnik i stojan w postaci indukowania prądów wirowych, strat mocy i wzrostu temperatury pracy. Transformatory Transformatory w równym stopniu reagują na składowe napięciowe zgodne, co przeciwne. Ich reakcja względem składowej zerowej napięcia uzależniona jest od sposobu połączenia strony pierwotnej i wtórnej, a zwłaszcza od obecności przewodu neutralnego. Przykładowo, jeżeli jedna strona zbudowana jest jako trójfazowa cztero-odczepowa, to prąd w przewodzie neutralnym może płynąć. Jeżeli uzwojenie drugiej strony połączone w trójkąt prądy składowej zerowej są zamieniane na prądy krążące w tymże uzwojeniu (wytwarzając ciepło). Przekształtniki statyczne Pojawienie się składowej przeciwnej napięcia w układach przekształtnikowych powoduje między innymi: pojawienie się dodatkowej składowej zmiennej w napięciu (prądzie) wyprostowanym, 15
16 Nie charakterystyczne harmoniczne i interharmoniczne w prądzie zasilającym Wpływ wyższych harmonicznych na pracę odbiorników Dopuszczalny poziom odkształcenia napięcia/prądu jest determinowany czułością odbiorników, które podlegają wpływowi odkształconych wielkości. Najmniej czułym rodzajem sprzętu są te urządzenia, których główną funkcją jest ogrzewanie, a więc np. wszelkiego rodzaju piece. Najbardziej narażonymi urządzeniami są te, których projektant lub konstruktor założył idealne, sinusoidalne przebiegi napięć i prądów o częstotliwości podstawowej. Jest to głównie sprzęt telekomunikacyjny lub przetwarzania danych. Pomiędzy tymi dwoma skrajnymi kategoriami mieszczą się silniki elektryczne. Większość z nich toleruje znaczące poziomy odkształceń, lecz nawet w przypadku najmniej czułych odbiorników jakimi są piece, obecność harmonicznych jest niekorzystna. Mogą one powodować np. szkodliwe oddziaływanie napięciowe i termiczne dla dielektryk izolacji powodując przyspieszenie procesu jej starzenia lub niekiedy trwałe uszkodzenia. Skutki obecności wyższych harmonicznych można podzielić w zależności od przyjętych kryteriów: - ze względu na czas ich występowania a) skutki chwilowe lub o charakterze natychmiastowym Te efekty są związane z uszkodzeniami, wadliwym działaniem lub zanikiem działania urządzeń poddanych wpływowi wh. Zaliczyć tu można np.: urządzenia regulacyjne, sprzęt elektroniczny, sprzęt komputerowy, itp. b) skutki długotrwałe Zasadniczo mają termiczną naturę, występują głownie w tych przypadkach, w których cieplna stała czasowa urządzenia jest krótsza od czasu emisji harmonicznych, które na to urządzenie oddziaływają. Efekt cieplny (powodujący np. przyspieszony proces starzenia izolacji lub rzadziej uszkodzenia sprzętu) jest funkcja wielu zmiennych, wśród których wymienić należy: rzędy mocy, oddziaływanie standardowe, funkcję rozkładu prawdopodobieństwa itp. - ze względu na charakter fizyczny odkształconego przebiegu c) skutki prądowe Związane z wartością chwilową lub uśrednioną w czasie przepływającego prądu (przegrzanie maszyn elektrycznych, przepalenie bezpieczników przekaźników prądowych itp.). W systemie zasilającym harmoniczne prądu są główną przyczyną wzrostu temperatury urządzeń oraz skrócenia czasu ich pracy. Wpływ ten osiąga ekstremalnie duże wartości w warunkach rezonansowego wzmocnienia prądów harmonicznych. d) skutki napięciowe Związane z wartością szczytową, średnią lub skuteczną odkształconego napięcia. 16
17 - ze względu na miejsce występowania odkształconych przebiegów e) skutki wh w systemach rozdziału i transmisji mocy f) skutki wh w systemach transmisji danych i systemach telekomunikacyjnych g) skutki wh w sprzęcie i urządzeniach elektrycznych Źródłem wyższych harmonicznych w sieciach i instalacjach elektrycznych są urządzenia generujące odkształcenia posiadające nieliniowe charakterystyki prądowo napięciowe. Wywołują one prądy zawierające wyższe harmoniczne. Są to zarówno urządzenia jednofazowe, jak i trójfazowe i można je podzielić na trzy charakterystyczne grupy: urządzenia z rdzeniami ferromagnetycznymi (np. transformatory mocy), układy elektroniczne i energoelektroniczne (np. prostowniki z filtrem pojemnościowym, zasilacze z przetwarzaniem energii SMPS), urządzenia łukowe i lampy wyładowcze (np. agregaty spawalnicze, świetlówki kompaktowe ). Transformatory Transformatory są źródłami wyższych harmonicznych z powodu nieliniowości charakterystyk magnesowania ich rdzeni. W normalnych warunkach pracy, gdy prąd magnesowania nie przekracza 1-2% In to punkt pracy znajduje się na liniowej części charakterystyki, a maszyna nie wprowadza zbyt dużych odkształceń. Jednak w przypadku zaburzeń związanych ze zmianą obciążenia np. z załączeniem dużych odbiorników mocy biernej lub wzrostem napięcia ponad wartość znamionową w maszynie następuje wzrost prądu magnesowania i jego odkształcenie. W takim przypadku punkt pracy zostaje przesunięty do obszaru nasycenia. Urządzenia elektroniczne i energoelektroniczne Problem odkształceń przebiegów prądu pobieranego przez układy elektroniczne spowodowany jest głownie przez stosowanie w nowoczesnych urządzeniach zasilaczy impulsowych. Ich konstrukcja powoduje, że zamiast zasilania ciągłego z sieci urządzenie pobiera impulsy prądu zawierające duże ilości wyższych harmonicznych. Układy z prostownikami sterowanymi i niesterowanymi wprowadzają do sieci odkształcenia o regularnym charakterze przebiegów, których rząd harmonicznych można określić zależnością: n pk 1 (k=1,2,3...) (11) gdzie: p liczba pulsów prostownika. Urządzenia należące do tej grupy źródeł wyższych harmonicznych to m.in. przemienniki częstotliwości, napędy AC/DC, komputery, UPS-y, kasy fiskalne, odbiorniki telewizyjne, sprzęt biurowy i AGD. Wyładowcze źródła światła i urządzenia łukowe Wyładowcze źródła światła, których liczba wśród tego typu odbiorników jest znacząca, również wprowadzają do sieci wyższe harmoniczne. Światło jest w nich wytwarzane w oparciu o przepływ prądu przez parę metalu lub gaz. Występujący w nich szeregowy dławik z rdzeniem jest źródłem trzeciej harmonicznej. W nowoczesnych konstrukcjach dławik zastępowany jest układem elektronicznym, który pomimo swych zalet zwiększa odkształcenia prądu. 17
18 Ogólny mechanizm wprowadzania do sieci odkształceń przez urządzenia łukowe i wyładowcze związane jest z przerywaniem prądu podczas przejścia przez zero oraz ze stanami nieustalonymi występującymi podczas rozruchu. Normy określające zasady dotyczące projektowania i budowy urządzeń świetlnych zakładają poziom 3 harmonicznej nie przekraczający 30%, jednak w praktyce zdarza się, że przekracza on nawet 80%. Typowymi przykładami urządzeń należących do tej grupy są: piece łukowe, agregaty spawalnicze, oświetleniowe lampy wyładowcze, świetlówki kompaktowe. Przepływ prądu wyższych harmonicznych oraz wywołane nimi odkształcenie napięcia powoduje szereg negatywnych oddziaływań na pracę instalacji elektrycznych oraz zasilanych z nich odbiorników. Do najważniejszych z tych skutków należy zaliczyć: - zwiększone straty mocy w uzwojeniach i rdzeniach silników i transformatorów wskutek zwiększonego efektu naskórkowości i prądów wirowych, powodujące przegrzewanie się tych urządzeń, - dodatkowe momenty harmoniczne w generatorach i silnikach, wywołujące oscylacje mechaniczne oraz zwiększony poziom zakłóceń akustycznych, - przeciążenia prądowe i napięciowe kondensatorów powodujące przyspieszone starzenie dielektryka i skrócenie czasu życia, - skrócenie trwałości źródeł światła, - dodatkowe uchyby przyrządów pomiarowych, - zakłócenia w pracy układów elektronicznych i energoelektronicznych, - zwiększone straty w przewodach instalacyjnych, głównie w przewodzie ochronnoneutralnym, mogące spowodować przepalenie tego przewodu. Niekorzystne skutki wyższych harmonicznych uwydatniają się głównie w instalacjach przemysłowych, ale również w budynkach biurowych i centrach komputerowych, w których występuje duża liczba nieliniowych odbiorników jednofazowych. Poniżej przedstawiono w uporządkowany sposób skutki oddziaływania harmonicznych prądu i napięcia na urządzenia występujące w instalacjach przemysłowych. Silniki i generatory Podstawowym skutkiem obecności harmonicznej napięcia i prądu w maszynach wirujących (asynchronicznych i synchronicznych) jest wzrost temperatury pracy spowodowany dodatkowymi stratami mocy. Straty te występują w rdzeniu i uzwojeniach maszyn. 1. wzrost strat w uzwojeniach stojana i wirnika spowodowany jest zarówno zwiększeniem wartości skutecznego prądu na skutek odkształcenia jak również wzrostem efektywnej rezystancji uzwojeń na skutek zjawiska naskórkowości. 2. wzrost strat w magnetowodach stojana i wirnika. Dodatkowe straty od prądów wirowych związane są głownie w uzwojeniach stojana oraz w klatce tłumiącej. Istotne są głównie harmoniczne tworzące układ kolejności przeciwnej, tzn. 5, 11, 17, 23,... itd. Straty od prądów wirowych w maszynie synchronicznej z pakietowym stojanem i wirnikiem nie przekraczają pojedynczych procentów strat znamionowych nawet przy bardzo znaczącym odkształceniu napięcia zasilającego. Straty dodatkowe w silnikach i kompensatorach z litymi biegunami będą większe. W silnikach asynchronicznych wysokiego napięcia straty w stojanie i wirniku są mniej więcej jednakowe. Silniki asynchroniczne dopuszczają większe straty mocy w wirniku niż silniki klatkowe. Straty w maszynach wirujących mają znaczenie głownie dla harmonicznych niskich rzędów, głownie 2- i 3-ciej. Straty od harmonicznych o rzędach powyżej 13-tej można praktycznie pominąć. 18
19 3. dodatkowe momenty harmoniczne. Są one rezultatem wzajemnego oddziaływania pomiędzy strumieniem w szczelinie powietrznej (głównie składowa Podstawowa) i strumieniami wytwarzanymi przez poszczególne prądy harmoniczne wirnika. Ich efekt w wypadkowej, średniej wartości momentu silnika jest w praktyce mały. Mają one dodatkowo tolerancje do wzajemnego znoszenia się. Harmoniczne tworzące układ kolejności zgodnej wytwarzają składowe momentu wspierając rotację silnika, podczas gdy dla pozostałych harmonicznych (5, 11, 17, 23,...) działają przeciwnie. Momenty harmoniczne mają natomiast wpływ na wartość chwilową momentu wypadkowego silnika wywołując jego pulsację. Momenty pasożytnicze mogą powodować silne drgania i intensywny hałas, co utrudnia, a może nawet uniemożliwić pracę maszyny. 4. oscylacje mechaniczne maszyn elektrycznych zasilanych odkształconym napięciem osiągają swoje maksymalne wartości, gdy częstotliwość zmiennego momentu silnika jest zgodna z częstotliwością rezonansu mechanicznego układu silnik agregat napędzany. Istotnym czynnikiem jest wartość momentu obciążającego silnik. Zjawisko to może wystąpić również w układach turbina generator. 5. Prądy harmoniczne w silniku mogą spowodować zwiększony poziom emisji i zakłóceń akustycznych w porównaniu z wartościami przy zasilaniu ich przebiegami sinusoidalnymi. 6. Harmoniczne wpływając na rozkład strumienia w szczelinie powietrznej mogą utrudnić łagodny rozruch silnika i zwiększyć jego poślizg. Transformatory Transformatory zawsze doświadczają skutków wh, gdyż filtry instalowane są prawie wyłącznie po ich pierwotnej stronie. Bezpośrednim skutkiem obecności harmonicznych jest, oprócz zakłóceń akustycznych, wzrost strat mocy w rdzeniu (straty: histerezowe proporcjonalne do częstotliwości i straty od prądów wirowych proporcjonalne do kwadratu częstotliwości) oraz w uzwojeniach, w następstwie wzrostu wartości skutecznej prądu oraz zwiększonej rezystancji (efekt naskórkowości). Przyjmuje się, że te ostatnie są proporcjonalne do 2 2, gdzie n jest rzędem harmonicznej prądu o wartości skutecznej I (n). Wywołany I ( n ) n n tym termiczny stres izolacji może być przyczyną skrócenia czasu eksploatacji transformatorów. Ważnym miejscem lokalizacji strat mocy są połączone w trójkąt uzwojenia stanowiące obwód zwarty dla prądów harmonicznych potrójnych. Obecność składowej stałej prądu (jako rezultat pracy pewnych rodzajów odbiorników) może wywołać nasycenie rdzenia i wynikający stąd dalszy wzrost odkształcenia prądu. Rdzeń transformatora może ulegać nasyceniu również na skutek wzrostu wartości szczytowej napięcia występującego jako rezultat odkształcenia harmonicznego. Ze względu na niebezpieczeństwo wystąpienia zjawiska rezonansowego pomiędzy reaktancją indukcyjną transformatora, a reaktancją pojemnościową sieci zasilającej lub reaktancją odbiorników pojemnościowych przyłączonych do jego wtórnej strony, w tym ostatnim przypadku ogranicza się moc baterii kondensatorów. Nie powinna ona przekroczyć około 25% mocy znamionowej. Praca transformatorów w środowisku elektromagnetycznym z odkształconymi przebiegami napięć i prądów zmusza projektantów i producentów do realizacji takich jego zmian konstrukcyjnych, które prowadzą w konsekwencji do minimalizacji strat. Są to: 19
20 - przewymiarowanie uzwojeń połączonych w trójkąt i przewodu neutralnego przy połączeniu uzwojeń w gwiazdę ze względu na obecność harmonicznych potrójnych; - projektowanie rdzeniu magnetycznych tak, aby w znamionowym punkcie pracy uzyskać odpowiednią gęstość strumienia magnetycznego (poniżej kolana ch-ki magnesowania). Uzyskuje się to m.in. poprzez stosowanie rdzeni z żelaza o odpowiedniej jakości; - wykonywanie uzwojeń transformatorów z wiązek przewodów w celu redukcji zjawiska naskórkowości. Kondensatory Należą do tej grupy urządzeń, które w największym stopniu doświadczają skutków pracy w środowisku elektromagnetycznym z przebiegami odkształconymi. Przeciążenia, którym podlegają dotyczą: napięcia, prądu i mocy. Dlatego też do tych wielkości odnoszą się określane przez producentów dopuszczalne współczynniki przeciążeniowe podające krotność ich wartości znamionowych. Wyznaczają one, dla baterii kondensatorów, obszar nieniszczących warunków, lecz praca z długotrwałym przeciążeniem skraca znacząco czas ich eksploatacji. Wzrost wartości szczytowej napięcia, będący rezultatem wyższych harmonicznych, to dodatkowy stres dla izolacji. Może on spowodować w konsekwencji częściowe wyładowanie w dielektryku, zwarcie końców folii i trwałe uszkodzenie kondensatora. Zgodnie z większości narodowych i międzynarodowych norm, dopuszczalny współczynnik przeciążenia napięciowego kondensatora nie przekracza 110% wartości znamionowej. Większość problemów występujących w kondensatorach, a wywołanych harmonicznymi ma prądowy charakter. Obecność wh w napięciu powoduje przepływ przez kondensator dodatkowych prądów, których wartość może być znacząca i może rosnąć wraz ze wzrostem rzędu harmonicznej. Przepływ przez baterię prądu o zbyt dużej wartości powoduje wystąpienie w kondensatorach dodatkowych strat mocy, z wynikającymi z tego faktu niekorzystnymi zjawiskami, takimi jak: przepalenie bezpieczników, procesy fizyko chemiczne dielektryków powodujące przyspieszony proces starzenia i skrócenia czasu eksploatacji, trwałe uszkodzenie itp. Wszystkie wymienione niekorzystne zjawiska ulegają drastycznemu wzmocnieniu w warunkach rezonansów: szeregowych i równoległych. Źródła światła Wzrost wartości szczytowej odkształconego napięcia powoduje skrócenie czasu eksploatacji żarowych źródeł światła. Lampy wyładowcze fluoroscencyjne i rtęciowe wyposażane bywają w szeregowy dławik ograniczający prąd, który w połączeniu z często stosowanym równoległym kondensatorem wejściowym (dla poprawy współczynnika mocy) tworzy obwód rezonansowy. Stan bliski rezonansu jest źródłem dodatkowych strat. Wyłączniki Odkształcenie przebiegu prądu ma wpływ na zdolności wyłączeniowe wyłączników w przypadku wyłączenia małych prądów, nie prądów zwarciowych. Obecność harmonicznych może spowodować większa wartość pochodnej prądu di/dt przy jego przejściu przez wartość zerową (w porównaniu z przebiegiem sinusoidalnym). Czyni to trudniejszym proces przerywaniu prądu. Badania wykazały, że przy 50% odkształceniu napięcia dla wyłącznika 15 kv, wystąpiło wyraźne obniżenie zdolności wydmuchiwania łuku przez cewkę wydmuchową. Proces wyłączania trwał dłużej i często występowały ponowne zapłony. W znacznie 20
JAKOŚĆ ENERGII ELEKTRYCZNEJ I JEJ WPŁYW NA PRACĘ URZĄDZEŃ ELEKTRYCZNYCH
Katarzyna STRZAŁKA-GOŁUSZKA Jan STRZAŁKA Oddział Krakowski SEP JAKOŚĆ ENERGII ELEKTRYCZNEJ I JEJ WPŁYW NA PRACĘ URZĄDZEŃ ELEKTRYCZNYCH 1. Wstęp Energia elektryczna jest produktem, który podobnie jak każdy
Bardziej szczegółowoPL B1. POLITECHNIKA GDAŃSKA, Gdańsk, PL BUP 10/16. JAROSŁAW GUZIŃSKI, Gdańsk, PL PATRYK STRANKOWSKI, Kościerzyna, PL
PL 226485 B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 226485 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 409952 (51) Int.Cl. H02J 3/01 (2006.01) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia:
Bardziej szczegółowoXXXIV OOwEE - Kraków 2011 Grupa Elektryczna
1. Przed zamknięciem wyłącznika prąd I = 9A. Po zamknięciu wyłącznika będzie a) I = 27A b) I = 18A c) I = 13,5A d) I = 6A 2. Prąd I jest równy a) 0,5A b) 0 c) 1A d) 1A 3. Woltomierz wskazuje 10V. W takim
Bardziej szczegółowoWykład 2 Silniki indukcyjne asynchroniczne
Wykład 2 Silniki indukcyjne asynchroniczne Katedra Sterowania i InŜynierii Systemów 1 Budowa silnika inukcyjnego Katedra Sterowania i InŜynierii Systemów 2 Budowa silnika inukcyjnego Tabliczka znamionowa
Bardziej szczegółowoSILNIK INDUKCYJNY KLATKOWY
SILNIK INDUKCYJNY KLATKOWY 1. Budowa i zasada działania silników indukcyjnych Zasadniczymi częściami składowymi silnika indukcyjnego są nieruchomy stojan i obracający się wirnik. Wewnętrzną stronę stojana
Bardziej szczegółowoW tym krótkim artykule spróbujemy odpowiedzieć na powyższe pytania.
Odkształcenia harmoniczne - skutki, pomiary, analiza Obciążenie przewodów przekracza parametry znamionowe? Zabezpieczenia nadprądowe wyzwalają się i nie wiesz dlaczego? Twój silnik przegrzewa się i wykrywasz
Bardziej szczegółowoTemat: ŹRÓDŁA ENERGII ELEKTRYCZNEJ PRĄDU PRZEMIENNEGO
Temat: ŹRÓDŁA ENERGII ELEKTRYCZNEJ PRĄDU PRZEMIENNEGO 1 Źródła energii elektrycznej prądu przemiennego: 1. prądnice synchroniczne 2. prądnice asynchroniczne Surowce energetyczne: węgiel kamienny i brunatny
Bardziej szczegółowoMaszyna indukcyjna jest prądnicą, jeżeli prędkość wirnika jest większa od prędkości synchronicznej, czyli n > n 1 (s < 0).
Temat: Wielkości charakteryzujące pracę silnika indukcyjnego. 1. Praca silnikowa. Maszyna indukcyjna jest silnikiem przy prędkościach 0 < n < n 1, co odpowiada zakresowi poślizgów 1 > s > 0. Moc pobierana
Bardziej szczegółowoSpis treści 3. Spis treści
Spis treści 3 Spis treści Przedmowa 11 1. Pomiary wielkości elektrycznych 13 1.1. Przyrządy pomiarowe 16 1.2. Woltomierze elektromagnetyczne 18 1.3. Amperomierze elektromagnetyczne 19 1.4. Watomierze prądu
Bardziej szczegółowoSilnik indukcyjny - historia
Silnik indukcyjny - historia Galileo Ferraris (1847-1897) - w roku 1885 przedstawił konstrukcję silnika indukcyjnego. Nicola Tesla (1856-1943) - podobną konstrukcję silnika przedstawił w roku 1886. Oba
Bardziej szczegółowoPrzemienniki częstotliwości i ich wpływ na jakość energii elektrycznej w przedsiębiorstwie wod.-kan.
Przemienniki częstotliwości i ich wpływ na jakość energii elektrycznej w przedsiębiorstwie wod.-kan. Wrzesień 2017 / Alle Rechte vorbehalten. Jakość energii elektrycznej Prawo, gdzie określona jest JEE
Bardziej szczegółowoĆwiczenie: "Silnik indukcyjny"
Ćwiczenie: "Silnik indukcyjny" Opracowane w ramach projektu: "Wirtualne Laboratoria Fizyczne nowoczesną metodą nauczania realizowanego przez Warszawską Wyższą Szkołę Informatyki. Zakres ćwiczenia: Zasada
Bardziej szczegółowoPodstawy Elektrotechniki i Elektroniki. Opracował: Mgr inż. Marek Staude
Podstawy Elektrotechniki i Elektroniki Opracował: Mgr inż. Marek Staude Instytut Elektrotechniki i Automatyki Okrętowej Część 8 Maszyny asynchroniczne indukcyjne prądu zmiennego Maszyny asynchroniczne
Bardziej szczegółowoLekcja 10. Temat: Moc odbiorników prądu stałego. Moc czynna, bierna i pozorna w obwodach prądu zmiennego.
Lekcja 10. Temat: Moc odbiorników prądu stałego. Moc czynna, bierna i pozorna w obwodach prądu zmiennego. 1. Moc odbiorników prądu stałego Prąd płynący przez odbiornik powoduje wydzielanie się określonej
Bardziej szczegółowoRozkład materiału z przedmiotu: Urządzenia elektryczne i elektroniczne
Opracowała: mgr inż. Katarzyna Łabno Rozkład materiału z przedmiotu: Urządzenia elektryczne i elektroniczne Dla klasy 2 technik mechatronik Klasa 2 38 tyg. x 4 godz. = 152 godz. Szczegółowy rozkład materiału:
Bardziej szczegółowoXXXIII OOWEE 2010 Grupa Elektryczna
1. W jakich jednostkach mierzymy natężenie pola magnetycznego: a) w amperach na metr b) w woltach na metr c) w henrach d) w teslach 2. W przedstawionym na rysunku układzie trzech rezystorów R 1 = 8 Ω,
Bardziej szczegółowoMaszyny elektryczne. Materiały dydaktyczne dla kierunku Technik Optyk (W10) Szkoły Policealnej Zawodowej.
Maszyny elektryczne Materiały dydaktyczne dla kierunku Technik Optyk (W10) Szkoły Policealnej Zawodowej. Podział maszyn elektrycznych Transformatory - energia prądu przemiennego jest zamieniana w energię
Bardziej szczegółowoMaszyny elektryczne. Materiały dydaktyczne dla kierunku Technik Optyk (W12) Kwalifikacyjnego kursu zawodowego.
Maszyny elektryczne Materiały dydaktyczne dla kierunku Technik Optyk (W12) Kwalifikacyjnego kursu zawodowego. Podział maszyn elektrycznych Transformatory - energia prądu przemiennego jest zamieniana w
Bardziej szczegółowo15. UKŁADY POŁĄCZEŃ PRZEKŁADNIKÓW PRĄDOWYCH I NAPIĘCIOWYCH
15. UKŁDY POŁĄCZEŃ PRZEKŁDNIKÓW PRĄDOWYCH I NPIĘCIOWYCH 15.1. Cel i zakres ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z najczęściej spotykanymi układami połączeń przekładników prądowych i napięciowych
Bardziej szczegółowoWielkości opisujące sygnały okresowe. Sygnał sinusoidalny. Metoda symboliczna (dla obwodów AC) - wprowadzenie. prąd elektryczny
prąd stały (DC) prąd elektryczny zmienny okresowo prąd zmienny (AC) zmienny bezokresowo Wielkości opisujące sygnały okresowe Wartość chwilowa wartość, jaką sygnał przyjmuje w danej chwili: x x(t) Wartość
Bardziej szczegółowoSilniki indukcyjne. Ze względu na budowę wirnika maszyny indukcyjne dzieli się na: -Maszyny indukcyjne pierścieniowe. -Maszyny indukcyjne klatkowe.
Silniki indukcyjne Ze względu na budowę wirnika maszyny indukcyjne dzieli się na: -Maszyny indukcyjne pierścieniowe. -Maszyny indukcyjne klatkowe. Silniki pierścieniowe to takie silniki indukcyjne, w których
Bardziej szczegółowoTRANSFORMATORY. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
TRANSFORMATORY Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Maszyny elektryczne Przemiana energii za pośrednictwem pola magnetycznego i prądu elektrycznego
Bardziej szczegółowo12. Zasilacze. standardy sieci niskiego napięcia tj. sieci dostarczającej energię do odbiorców indywidualnych
. Zasilacze Wojciech Wawrzyński Wykład z przedmiotu Podstawy Elektroniki - wykład Zasilacz jest to urządzenie, którego zadaniem jest przekształcanie napięcia zmiennego na napięcie stałe o odpowiednich
Bardziej szczegółowoOpracował: mgr inż. Marcin Wieczorek
Opracował: mgr inż. Marcin Wieczorek Jeżeli moment napędowy M (elektromagnetyczny) silnika będzie większy od momentu obciążenia M obc o moment strat jałowych M 0 czyli: wirnik będzie wirował z prędkością
Bardziej szczegółowoSZCZEGÓŁOWE WYMAGANIA TECHNICZNE DLA JEDNOSTEK WYTWÓRCZYCH PRZYŁĄCZANYCH DO SIECI ROZDZIELCZEJ
Załącznik nr 5 do Instrukcji ruchu i eksploatacji sieci rozdzielczej ZCZEGÓŁOWE WYMAGANIA TECHNICZNE DLA JEDNOTEK WYTWÓRCZYCH PRZYŁĄCZANYCH DO IECI ROZDZIELCZEJ - 1 - 1. POTANOWIENIA OGÓLNE 1.1. Wymagania
Bardziej szczegółowoTemat: Analiza pracy transformatora: stan jałowy, obciążenia i zwarcia.
Temat: Analiza pracy transformatora: stan jałowy, obciążenia i zwarcia. Transformator może się znajdować w jednym z trzech charakterystycznych stanów pracy: a) stanie jałowym b) stanie obciążenia c) stanie
Bardziej szczegółowoOdbiorniki nieliniowe problemy, zagrożenia
Odbiorniki nieliniowe problemy, zagrożenia Dr inż. Andrzej Baranecki, Mgr inż. Marek Niewiadomski, Dr inż. Tadeusz Płatek ISEP Politechnika Warszawska, MEDCOM Warszawa Wstęp Odkształcone przebiegi prądów
Bardziej szczegółowoĆWICZENIE 15 BADANIE WZMACNIACZY MOCY MAŁEJ CZĘSTOTLIWOŚCI
1 ĆWICZENIE 15 BADANIE WZMACNIACZY MOCY MAŁEJ CZĘSTOTLIWOŚCI 15.1. CEL ĆWICZENIA Celem ćwiczenia jest poznanie podstawowych właściwości wzmacniaczy mocy małej częstotliwości oraz przyswojenie umiejętności
Bardziej szczegółowostr. 1 Temat: Wyłączniki różnicowo-prądowe.
Temat: Wyłączniki różnicowo-prądowe. Podstawowym elementem wyłącznika różnicowoprądowego jest przekładnik sumujący (rys. 4.19). Przy jednakowej liczbie zwojów przewodów fazowych i neutralnego, nawiniętych
Bardziej szczegółowoBADANIE JEDNOFAZOWEGO SILNIKA ASYNCHRONICZNEGO Strona 1/5
BADANIE JEDNOFAZOWEGO SILNIKA ASYNCHRONICZNEGO Strona 1/5 BADANIE JEDNOFAZOWEGO SILNIKA ASYNCHRONICZNEGO 1. Wiadomości wstępne Silniki asynchroniczne jednofazowe są szeroko stosowane wszędzie tam, gdzie
Bardziej szczegółowo10. METODY I ŚRODKI BADANIA PARAMETRÓW JAKOŚCI ENERGII ELEKTRYCZNEJ
0. METODY I ŚRODKI BADANIA PARAMETRÓW JAKOŚCI ENERGII ELEKTRYCZNEJ 0.. Cel i zakres ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z problematyką oceny jakości energii w instalacjach elektrycznych, w szczególności
Bardziej szczegółowoMaszyny i urządzenia elektryczne. Tematyka zajęć
Nazwa przedmiotu Maszyny i urządzenia elektryczne Wprowadzenie do maszyn elektrycznych Transformatory Maszyny prądu zmiennego i napęd elektryczny Maszyny prądu stałego i napęd elektryczny Urządzenia elektryczne
Bardziej szczegółowoJAKOŚĆ ENERGII ELEKTRYCZNEJ Odkształcenie napięć i pradów
JAKOŚĆ ENERGII ELEKTRYCZNEJ Odkształcenie napięć i pradów Wydział Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Elektroniki Wykład nr 5 Spis treści 1.WPROWADZENIE. Źródła odkształcenia napięć i prądów 3.
Bardziej szczegółowoPrzenoszenie wyższych harmonicznych generowanych przez odbiory nieliniowe przez transformatory do kablowych sieci zasilających
prof. dr hab. inż. BOGDAN MIEDZIŃSKI dr inż. ARTUR KOZŁOWSKI mgr inż. JULIAN WOSIK dr inż. MARIAN KALUS Instytut Technik Innowacyjnych EMAG Przenoszenie wyższych harmonicznych generowanych przez odbiory
Bardziej szczegółowo2.3. Praca samotna. Rys Uproszczony schemat zastępczy turbogeneratora
E Rys. 2.11. Uproszczony schemat zastępczy turbogeneratora 2.3. Praca samotna Maszyny synchroniczne może pracować jako pojedynczy generator zasilający grupę odbiorników o wypadkowej impedancji Z. Uproszczony
Bardziej szczegółowoPrąd przemienny - wprowadzenie
Prąd przemienny - wprowadzenie Prądem zmiennym nazywa się wszelkie prądy elektryczne, dla których zależność natężenia prądu od czasu nie jest funkcją stałą. Zmienność ta może związana również ze zmianą
Bardziej szczegółowo1. Wiadomości ogólne 1
Od Wydawcy xi 1. Wiadomości ogólne 1 dr inż. Stefan Niestępski 1.1. Jednostki miar 2 1.2. Rysunek techniczny 8 1.2.1. Formaty arkuszy, linie rysunkowe i pismo techniczne 8 1.2.2. Symbole graficzne 10 1.3.
Bardziej szczegółowoEUROELEKTRA Ogólnopolska Olimpiada Wiedzy Elektrycznej i Elektronicznej Rok szkolny 2014/2015
EROELEKTR Ogólnopolska Olimpiada Wiedzy Elektrycznej i Elektronicznej Rok szkolny 014/015 Zadania z elektrotechniki na zawody II stopnia (grupa elektryczna) Zadanie 1 W układzie jak na rysunku 1 dane są:,
Bardziej szczegółowoZŁA JAKOŚĆ DOSTAWY ENERGII ELEKTRYCZNEJ ZAGROŻENIEM DLA POPRAWNEJ PRACY ODBIORNIKÓW PRZEMYSŁOWYCH
ZŁA JAKOŚĆ DOSTAWY ENERGII ELEKTRYCZNEJ ZAGROŻENIEM DLA POPRAWNEJ PRACY ODBIORNIKÓW PRZEMYSŁOWYCH prof. dr hab. inż. Zbigniew Hanzelka dr inż. Andrzej Firlit IV KONFERENCJA WYTWÓRCÓW ENERGII ELEKTRYCZNEJ
Bardziej szczegółowoPracownia Automatyki i Elektrotechniki Katedry Tworzyw Drzewnych Ćwiczenie 5. Analiza pracy oraz zasada działania silników asynchronicznych
ĆWCZENE 5 Analiza pracy oraz zasada działania silników asynchronicznych 1. CEL ĆWCZENA Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z podstawowymi układami elektrycznego sterowania silnikiem trójfazowym asynchronicznym
Bardziej szczegółowoJAKOŚĆ ENERGII ELEKTRYCZNEJ ZAPADY NAPIĘCIA
JAKOŚĆ ENERGII ELEKTRYCZNEJ ZAPADY NAPIĘCIA Zbigniew HANZELKA Wykład nr 10 Podwyższenie odporności regulowanego napędu na zapady napięcia INVERTOR Sieć zasilająca Prostownik U dc Schemat ideowy regulowanego
Bardziej szczegółowoMODERNIZACJA NAPĘDU ELEKTRYCZNEGO WIRÓWKI DO TWAROGU TYPU DSC/1. Zbigniew Krzemiński, MMB Drives sp. z o.o.
Zakres modernizacji MODERNIZACJA NAPĘDU ELEKTRYCZNEGO WIRÓWKI DO TWAROGU TYPU DSC/1 Zbigniew Krzemiński, MMB Drives sp. z o.o. Wirówka DSC/1 produkcji NRD zainstalowana w Spółdzielni Mleczarskiej Maćkowy
Bardziej szczegółowoWykład 4. Strumień magnetyczny w maszynie synchroniczne magnes trwały, elektromagnes. Magneśnica wirnik z biegunami magnetycznymi. pn 60.
Serwonapędy w automatyce i robotyce Wykład 4 Piotr Sauer Katedra Sterowania i Inżynierii Systemów Silnik synchroniczny - wprowadzenie Maszyna synchroniczna maszyna prądu przemiennego, której wirnik w stanie
Bardziej szczegółowoSilniki prądu przemiennego
Silniki prądu przemiennego Podział maszyn prądu przemiennego Asynchroniczne indukcyjne komutatorowe jedno- i wielofazowe synchroniczne ze wzbudzeniem reluktancyjne histerezowe Silniki indukcyjne uzwojenie
Bardziej szczegółowoOCENA PARAMETRÓW JAKOŚCI ENERGII ELEKTRYCZNEJ DOSTARCZANEJ ODBIORCOM WIEJSKIM NA PODSTAWIE WYNIKÓW BADAŃ
OCENA PARAMETRÓW JAKOŚCI ENERGII ELEKTRYCZNEJ DOSTARCZANEJ ODBIORCOM WIEJSKIM NA PODSTAWIE WYNIKÓW BADAŃ Jerzy Niebrzydowski, Grzegorz Hołdyński Politechnika Białostocka Streszczenie W referacie przedstawiono
Bardziej szczegółowoImpedancje i moce odbiorników prądu zmiennego
POLITECHNIKA ŚLĄSKA WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA I ENERGETYKI INSTYTUT MASZYN I URZĄDZEŃ ENERGETYCZNYCH LABORATORIUM ELEKTRYCZNE Impedancje i moce odbiorników prądu zmiennego (E 6) Opracował: Dr inż.
Bardziej szczegółowoPrzekształtniki napięcia stałego na stałe
Przekształtniki napięcia stałego na stałe Buck converter S 1 łącznik w pełni sterowalny, przewodzi prąd ze źródła zasilania do odbiornika S 2 łącznik diodowy zwiera prąd odbiornika przy otwartym S 1 U
Bardziej szczegółowoSILNIK INDUKCYJNY KLATKOWY
SILNIK INDUKCYJNY KLATKOWY. Budowa i zasada działania silników indukcyjnych Zasadniczymi częściami składowymi silnika indukcyjnego są nieruchomy stojan i obracający się wirnik. Wewnętrzną stronę stojana
Bardziej szczegółowoLAMPY WYŁADOWCZE JAKO NIELINIOWE ODBIORNIKI W SIECI OŚWIETLENIOWEJ
Przedmiot: SEC NSTALACJE OŚWETLENOWE LAMPY WYŁADOWCZE JAKO NELNOWE ODBORNK W SEC OŚWETLENOWEJ Przemysław Tabaka Wprowadzenie Lampy wyładowcze, do których zaliczane są lampy fluorescencyjne, rtęciowe, sodowe
Bardziej szczegółowoZasilanie silnika indukcyjnego poprzez układ antyrównoległy
XL SESJA STUDENCKICH KÓŁ NAUKOWYCH Zasilanie silnika indukcyjnego poprzez układ antyrównoległy Wykonał: Paweł Pernal IV r. Elektrotechnika Opiekun naukowy: prof. Witold Rams 1 Wstęp. Celem pracy było przeanalizowanie
Bardziej szczegółowoOd autora... 13. Spis wybranych oznaczeñ i symboli... 15
Tytu³ rozdzia³u Spis treœci Od autora... 13 Spis wybranych oznaczeñ i symboli... 15 1. Wprowadzenie... 21 1.1. Kompatybilnoœæ elektromagnetyczna... 21 1.1.1. Dyrektywa europejska... 24 1.2. Jakoœæ dostawy
Bardziej szczegółowoProblematyka mocy biernej w instalacjach oświetlenia drogowego. Roman Sikora, Przemysław Markiewicz
Problematyka mocy biernej w instalacjach oświetlenia drogowego Roman Sikora, Przemysław Markiewicz WPROWADZENIE Moc bierna a efektywność energetyczna. USTAWA z dnia 20 maja 2016 r. o efektywności energetycznej.
Bardziej szczegółowoTransformatory. Budowa i sposób działania
Transformatory Energię elektryczną można w sposób ekonomiczny przesyłać na duże odległości tylko wtedy, gdy stosuje się wysokie napięcia i małe wartości prądu. Zadaniem transformatorów jest przetwarzanie
Bardziej szczegółowoElektrotechnika teoretyczna
Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie RYSZARD SIKORA TOMASZ CHADY PRZEMYSŁAW ŁOPATO GRZEGORZ PSUJ Elektrotechnika teoretyczna Szczecin 2016 Spis treści Spis najważniejszych oznaczeń...
Bardziej szczegółowoI. Podstawowe wiadomości dotyczące maszyn elektrycznych
3 I. Podstawowe wiadomości dotyczące maszyn elektrycznych 1.1 Rodzaje i klasyfikacja maszyn elektrycznych... 10 1.2 Rodzaje pracy... 12 1.3 Temperatura otoczenia i przyrost temperatury... 15 1.4 Zabezpieczenia
Bardziej szczegółowoRozwój sterowania prędkością silnika indukcyjnego trójfazowego
Rozwój sterowania prędkością silnika indukcyjnego trójfazowego 50Hz Maszyna robocza Rotor 1. Prawie stała prędkość automatyka Załącz- Wyłącz metod a prymitywna w pierwszym etapie -mechanizacja AC silnik
Bardziej szczegółowoBADANIE WYŁĄCZNIKA SILNIKOWEGO
BADANIE WYŁĄCZNIKA SILNIKOWEGO Z WYZWALACZEM BIMETALOWYM Literatura: Wprowadzenie do urządzeń elektrycznych, Borelowski M., PK 005 Elektrotechnika i elektronika dla nieelektryków, Hempowicz P i inni, WNT
Bardziej szczegółowoPoznanie budowy, sposobu włączania i zastosowania oraz sprawdzenie działania wyłącznika różnicowoprądowego i silnikowego.
Cel ćwiczenia Badanie wyłączników samoczynnych str. 1 Poznanie budowy, sposobu włączania i zastosowania oraz sprawdzenie działania wyłącznika różnicowoprądowego i silnikowego. I. WIADOMOŚCI TEORETYCZNE
Bardziej szczegółowoPL B1. UNIWERSYTET WARMIŃSKO-MAZURSKI W OLSZTYNIE, Olsztyn, PL BUP 26/15. ANDRZEJ LANGE, Szczytno, PL
PL 226587 B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 226587 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 408623 (51) Int.Cl. H02J 3/18 (2006.01) H02J 3/01 (2006.01) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej
Bardziej szczegółowoKompensacja mocy biernej w stacjach rozdzielczych WN/SN
mgr inż. Łukasz Matyjasek Kompensacja mocy biernej w stacjach rozdzielczych WN/SN Dla dystrybutorów energii elektrycznej, stacje rozdzielcze WN/SN stanowią podstawowy punkt systemu rozdziału energii, której
Bardziej szczegółowoSilniki prądu stałego z komutacją bezstykową (elektroniczną)
Silniki prądu stałego z komutacją bezstykową (elektroniczną) Silnik bezkomutatorowy z fototranzystorami Schemat układu przekształtnikowego zasilającego trójpasmowy silnik bezszczotkowy Pojedynczy cykl
Bardziej szczegółowoZasilanie budynków użyteczności publicznej oraz budynków mieszkalnych w energię elektryczną
n i e z b ę d n i k e l e k t r y k a Julian Wiatr Mirosław Miegoń Zasilanie budynków użyteczności publicznej oraz budynków mieszkalnych w energię elektryczną Źródła zasilania oraz zasady doboru ich mocy
Bardziej szczegółowoWydział Elektryczny, Katedra Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Laboratorium Przetwarzania i Analizy Sygnałów Elektrycznych
Wydział Elektryczny, Katedra Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Laboratorium Przetwarzania i Analizy Sygnałów Elektrycznych (bud A5, sala 310) Wydział/Kierunek Nazwa zajęć laboratoryjnych Nr zajęć
Bardziej szczegółowoLekcja Zabezpieczenia przewodów i kabli
Lekcja 23-24. Zabezpieczenia przewodów i kabli Przepływ prądów przekraczających zarówno obciążalnośd prądową przewodów jak i prąd znamionowy odbiorników i urządzeo elektrycznych, a także pogorszenie się
Bardziej szczegółowoSilniki prądu stałego. Wiadomości ogólne
Silniki prądu stałego. Wiadomości ogólne Silniki prądu stałego charakteryzują się dobrymi właściwościami ruchowymi przy czym szczególnie korzystne są: duży zakres regulacji prędkości obrotowej i duży moment
Bardziej szczegółowoSposób analizy zjawisk i właściwości ruchowych maszyn synchronicznych zależą od dwóch czynników:
Temat: Analiza pracy i właściwości ruchowych maszyn synchronicznych Sposób analizy zjawisk i właściwości ruchowych maszyn synchronicznych zależą od dwóch czynników: budowy wirnika stanu nasycenia rdzenia
Bardziej szczegółowoJAKOŚĆ ENERGII ELEKTRYCZNEJ JAKO PODSTAWA KOMPATYBILNOŚCI ELEKTROMAGNETYCZNEJ W ELEKTROENERGETYCE
Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Nr 56 Politechniki Wrocławskiej Nr 56 Studia i Materiały Nr 24 2004 Jerzy LESZCZYŃSKI *, Grzegorz KOSOBUDZKI * kompatybilność elektromagnetyczna,
Bardziej szczegółowoIndukcja wzajemna. Transformator. dr inż. Romuald Kędzierski
Indukcja wzajemna Transformator dr inż. Romuald Kędzierski Do czego służy transformator? Jest to urządzenie (zwane też maszyną elektryczną), które wykorzystując zjawisko indukcji elektromagnetycznej pozwala
Bardziej szczegółowoParametry elektryczne i czasowe układów napędowych wentylatorów głównego przewietrzania kopalń z silnikami asynchronicznymi
dr inż. ANDRZEJ DZIKOWSKI Instytut Technik Innowacyjnych EMAG Parametry elektryczne i czasowe układów napędowych wentylatorów głównego przewietrzania kopalń z silnikami asynchronicznymi zasilanymi z przekształtników
Bardziej szczegółowoĆwiczenie 3 Falownik
Politechnika Poznańska Wydział Budowy Maszyn i Zarządzania Automatyzacja i Nadzorowanie Maszyn Zajęcia laboratoryjne Ćwiczenie 3 Falownik Poznań 2012 Opracował: mgr inż. Bartosz Minorowicz Zakład Urządzeń
Bardziej szczegółowoAC/DC. Jedno połówkowy, jednofazowy prostownik
AC/DC Przekształtniki AC/DC można podzielić na kilka typów, mianowicie: prostowniki niesterowane; prostowniki sterowane. Zależnie od stopnia skomplikowania układu i miejsca przyłączenia do sieci elektroenergetycznej
Bardziej szczegółowoSpis treści. Oznaczenia Wiadomości ogólne Przebiegi zwarciowe i charakteryzujące je wielkości
Spis treści Spis treści Oznaczenia... 11 1. Wiadomości ogólne... 15 1.1. Wprowadzenie... 15 1.2. Przyczyny i skutki zwarć... 15 1.3. Cele obliczeń zwarciowych... 20 1.4. Zagadnienia zwarciowe w statystyce...
Bardziej szczegółowoWERSJA SKRÓCONA ZABEZPIECZENIA W INSTALACJACH ELEKTRYCZNYCH
ZABEZPIECZENIA W INSTALACJACH ELEKTRYCZNYCH Przy korzystaniu z instalacji elektrycznych jesteśmy narażeni między innymi na niżej wymienione zagrożenia pochodzące od zakłóceń: przepływ prądu przeciążeniowego,
Bardziej szczegółowoPracę każdej prądnicy w sposób jednoznaczny określają następujące wielkości:
Temat: Prądnice prądu stałego obcowzbudne i samowzbudne. Pracę każdej prądnicy w sposób jednoznaczny określają następujące wielkości: U I(P) I t n napięcie twornika - prąd (moc) obciążenia - prąd wzbudzenia
Bardziej szczegółowoLaboratorium Elektromechaniczne Systemy Napędowe BADANIE AUTONOMICZNEGO GENERATORA INDUKCYJNEGO
Laboratorium Elektromechaniczne Systemy Napędowe Ćwiczenie BADANIE AUTONOMICZNEGO GENERATORA INDUKCYJNEGO Instrukcja Opracował: Dr hab. inż. Krzysztof Pieńkowski, prof. PWr Wrocław, listopad 2014 r. Ćwiczenie
Bardziej szczegółowoKompensacja mocy biernej podstawowe informacje
Łukasz Matyjasek ELMA energia I. Cel kompensacji mocy biernej Kompensacja mocy biernej podstawowe informacje Indukcyjne odbiorniki i urządzenia elektryczne w trakcie pracy pobierają z sieci energię elektryczną
Bardziej szczegółowoPRĄDNICE I SILNIKI. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
PRĄDNICE I SILNIKI Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Prądnice i silniki (tzw. maszyny wirujące) W każdej maszynie można wyróżnić: - magneśnicę
Bardziej szczegółowoIMPULSOWY PRZEKSZTAŁTNIK ENERGII Z TRANZYSTOREM SZEREGOWYM
Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego. IMPSOWY PRZEKSZTAŁTNIK ENERGII Z TRANZYSTOREM SZEREGOWYM Przekształtnik impulsowy z tranzystorem szeregowym słuŝy do przetwarzania energii prądu jednokierunkowego
Bardziej szczegółowoŚwietlówki kompaktowe - co dalej?
Świetlówki kompaktowe - co dalej? Autor: Jan Pabiańczyk ( Energetyka styczeń 2010) Decyzja Unii Europejskiej, nakazująca wycofanie z produkcji tradycyjnych żarówek spowodowała masowy wykup zapasów w sklepach.
Bardziej szczegółowoDYNAMICZNE ZMIANY NAPIĘCIA ZASILANIA
LABORATORIUM KOMPATYBILNOŚCI ELEKTROMAGNETYCZNEJ POLITECHNIKA WARSZAWSKA INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI TEORETYCZNEJ I SYSTEMÓW INFORMACYJNO-POMIAROWYCH ZAKŁAD WYSOKICH NAPIĘĆ I KOMPATYBILNOŚCI ELEKTROMAGNETYCZNEJ
Bardziej szczegółowoSoftstart z hamulcem MCI 25B
MCI 25B softstart z hamulcem stałoprądowym przeznaczony jest to kontroli silników indukcyjnych klatkowych nawet do mocy 15kW. Zarówno czas rozbiegu, moment początkowy jak i moment hamujący jest płynnie
Bardziej szczegółowoLABORATORIUM PRZETWORNIKÓW ELEKTROMECHANICZNYCH
-CEL- LABORATORIUM PRZETWORNIKÓW ELEKTROMECHANICZNYCH PODSTAWOWE CHARAKTERYSTYKI I PARAMETRY SILNIKA RELUKTANCYJNEGO Z KLATKĄ ROZRUCHOWĄ (REL) Zapoznanie się z konstrukcją silników reluktancyjnych. Wyznaczenie
Bardziej szczegółowoPL B1. Sposób i układ tłumienia oscylacji filtra wejściowego w napędach z przekształtnikami impulsowymi lub falownikami napięcia
PL 215269 B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 215269 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 385759 (51) Int.Cl. H02M 1/12 (2006.01) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia:
Bardziej szczegółowoObliczenia polowe silnika przełączalnego reluktancyjnego (SRM) w celu jego optymalizacji
Akademia Górniczo Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie Wydział Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Elektroniki Studenckie Koło Naukowe Maszyn Elektrycznych Magnesik Obliczenia polowe silnika
Bardziej szczegółowoUKŁADY NAPĘDOWE POMP I WENTYLATORÓW - OSZCZĘDNOŚĆ ENERGII. Mgr inż. Adam Tarłowski TAKOM Sp. z o.o.
- 1 UKŁADY NAPĘDOWE POMP I WENTYLATORÓW - OSZCZĘDNOŚĆ ENERGII Mgr inż. Adam Tarłowski TAKOM Sp. z o.o. Firma TAKOM założona w 1991r jest firmą inżynierską specjalizującą się w technice automatyki napędu
Bardziej szczegółowoElementy elektrotechniki i elektroniki dla wydziałów chemicznych / Zdzisław Gientkowski. Bydgoszcz, Spis treści
Elementy elektrotechniki i elektroniki dla wydziałów chemicznych / Zdzisław Gientkowski. Bydgoszcz, 2015 Spis treści Przedmowa 7 Wstęp 9 1. PODSTAWY ELEKTROTECHNIKI 11 1.1. Prąd stały 11 1.1.1. Podstawowe
Bardziej szczegółowoUkład kaskadowy silnika indukcyjnego pierścieniowego na stały moment
Ćwiczenie 15 Układ kaskadowy silnika indukcyjnego pierścieniowego na stały moment 15.1. Program ćwiczenia 1. Zapoznanie się z budową i działaniem układu napędowego kaskady zaworowej stałego momentu. 2.
Bardziej szczegółowoOddziaływanie wirnika
Oddziaływanie wirnika W każdej maszynie prądu stałego, pracującej jako prądnica lub silnik, może wystąpić taki szczególny stan pracy, że prąd wirnika jest równy zeru. Jedynym przepływem jest wówczas przepływ
Bardziej szczegółowoOgólny schemat blokowy układu ze sprzężeniem zwrotnym
1. Definicja sprzężenia zwrotnego Sprzężenie zwrotne w układach elektronicznych polega na doprowadzeniu części sygnału wyjściowego z powrotem do wejścia. Częśd sygnału wyjściowego, zwana sygnałem zwrotnym,
Bardziej szczegółowoArtykuł techniczny. Harmoniczne żłobkowe. w systemach wytwarzania prądu elektrycznego. Wprowadzenie
Technologia zapewniająca wydajność energetyczną www.circutor.com Artykuł techniczny Harmoniczne żłobkowe w systemach wytwarzania prądu elektrycznego Wprowadzenie Technicy i inżynierowie spotykają się dość
Bardziej szczegółowoBadanie prądnicy synchronicznej
POLITECHNIKA ŚLĄSKA WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA I ENERGETYKI INSTYTUT MASZYN I URZĄDZEŃ ENERGETYCZNYCH LABORATORIUM ELEKTRYCZNE Badanie prądnicy synchronicznej (E 18) Opracował: Dr inż. Włodzimierz OGULEWICZ
Bardziej szczegółowoPoprawa jakości energii i niezawodności. zasilania
Poprawa jakości energii i niezawodności zasilania Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Poziom zniekształceń napięcia w sieciach energetycznych,
Bardziej szczegółowoPN-EN :2014. dr inż. KRZYSZTOF CHMIELOWIEC KOMPATYBILNOŚĆ ELEKTROMAGNETYCZNA (EMC) CZEŚĆ 3-2: POZIOMY DOPUSZCZALNE
PN-EN 61000-3-2:2014 KOMPATYBILNOŚĆ ELEKTROMAGNETYCZNA (EMC) CZEŚĆ 3-2: POZIOMY DOPUSZCZALNE POZIOMY DOPUSZCZALNE EMISJI HARMONICZNYCH PRĄDU (FAZOWY PRĄD ZASILAJĄCY ODBIORNIKA 16 A) dr inż. KRZYSZTOF CHMIELOWIEC
Bardziej szczegółowoInstalacje elektryczne / Henryk Markiewicz. - wyd Warszawa, Spis treści. Przedmowa do wydania ósmego 11
Instalacje elektryczne / Henryk Markiewicz. - wyd. 8. - Warszawa, 2010 Spis treści Przedmowa do wydania ósmego 11 1. Klasyfikacja instalacji, urządzeń elektrycznych i środowiska oraz niektóre wymagania
Bardziej szczegółowoĆwiczenie 1 Badanie układów przekładników prądowych stosowanych w sieciach trójfazowych
Ćwiczenie 1 Badanie układów przekładników prądowych stosowanych w sieciach trójfazowych 1. Wiadomości podstawowe Przekładniki, czyli transformator mierniczy, jest to urządzenie elektryczne przekształcające
Bardziej szczegółowoProblemy wymiarowania i koordynacji zabezpieczeń w instalacjach elektrycznych
mgr inż. Andrzej Boczkowski Stowarzyszenie Elektryków Polskich Sekcja Instalacji i Urządzeń Elektrycznych Warszawa, 02.03.2005 r Problemy wymiarowania i koordynacji zabezpieczeń w instalacjach elektrycznych
Bardziej szczegółowoPowerFlex 700AFE. Funkcja. Numery katalogowe. Produkty Napędy i aparatura rozruchowa Przemienniki czestotliwości PowerFlex PowerFlex serii 7
Produkty Napędy i aparatura rozruchowa Przemienniki czestotliwości PowerFlex PowerFlex serii 7 PowerFlex 700AFE Hamowanie regeneracyjne Mniej harmonicznych Poprawiony współczynnik mocy Możliwość redukcji
Bardziej szczegółowoDobór współczynnika modulacji częstotliwości
Dobór współczynnika modulacji częstotliwości Im większe mf, tym wyżej położone harmoniczne wyższe częstotliwości mniejsze elementy bierne filtru większy odstęp od f1 łatwiejsza realizacja filtru dp. o
Bardziej szczegółowotransformatora jednofazowego.
Badanie transformatora jednofazowego. Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową, zasadami działania oraz podstawowymi właściwościami transformatora jednofazowego pracującego w stanie jałowym, zwarcia
Bardziej szczegółowo7 Dodatek II Ogólna teoria prądu przemiennego
7 Dodatek II Ogólna teoria prądu przemiennego AC (ang. Alternating Current) oznacza naprzemienne zmiany natężenia prądu i jest symbolizowane przez znak ~. Te zmiany dotyczą zarówno amplitudy jak i kierunku
Bardziej szczegółowo