WPŁYW PRACY LED-OWYCH ŹRÓDEŁ ŚWIATŁA NA PARAMETRY OKREŚLAJĄCE JAKOŚĆ ENERGII ELEKTRYCZNEJ, CZĘŚĆ 2

Transkrypt

1 POZNN UNIERSITY OF TECHNOLOGY CDEMIC JOURNLS No 93 Elecrcal Engneerng 218 DOI 1.218/j ndrzej LNGE*, Maran PSKO** WPŁYW PRCY LED-OWYCH ŹRÓDEŁ ŚWITŁ N PRMETRY OKREŚLJĄCE JKOŚĆ ENERGII ELEKTRYCZNEJ, CZĘŚĆ 2 W nnejszym arykle zaprezenowano wynk pomarów paramerów określających jakość energ elekrycznej poberanej przez nowoczesne LED-owe źródła śwała sosowane w przemyśle do ośwelana pomeszczeń browych, hal prodkcyjnych oraz sosowanych do ośwelena dróg placów. Przedsawono przebeg prądów wybranych opraw podczas załączana ch do sec elekroenergeycznej. SŁOW KLUCZOWE: paramery jakośc energ elekrycznej, wyższe harmonczne napęć prądów, moc berna, flry pasywne 1. WSTĘP Do ośwelena pomeszczeń wewnęrznych w domach zakładach przemysłowych oraz mejsc zewnęrznych np. lc coraz częścej sosowane są źródła śwała wykorzysjące echnologę LED. Zasępją one mnej ekonomczne żarowe źródła śwała oraz bardzej energooszczędne wyładowcze źródła ake jak: florescencyjne, ręcowe, sodowe nskoprężne wysokoprężne oraz mealohalogenkowe. Wszyske energooszczędne źródła śwała powodją poberane prąd odkszałconego od kszał snsodalnego, co skkje pogorszenem sę jakośc energ elekrycznej wysępowanem wyższych harmoncznych w prądze obcążena napęc zaslającym [1, 2, 15]. W arykle [16] omówono dosyć dokładne wymagana jake określają przepsy [3, 4, 5, 13 14] normy [6, 7, 8, 9, 1 11] w sosnk do napęć zaslających odborców na różnych pozomach napęca zaslającego, jak równeż wymagana w sosnk do poberanych prądów wyższych harmoncznych współczynnka mocy PF oprawy ośwelenowej. Wybrane zapsy dyrekyw, rozporządzeń norm odnoszących sę do jakośc energ elekrycznej zawaro w załączonej lerarze od [3] do [14]. W nnejszym arykle skpono sę na analze źródeł LED-owych sosowanych w zakładach przemysłowych żyecznośc pblcznej oraz źródeł śwa- * Unwersye Warmńsko-Mazrsk ** Polechnka Śląska

2 54 ndrzej Lange, Maran Pasko ła sosowanych do ośwelena dróg, placów, lc wysokch hal prodkcyjnych. 2. OGÓLN BUDOW LED-OWYCH ŹRÓDEŁ ŚWITŁ Oprawy LED-owe są zbdowane z nasępjących elemenów (rys.1): kład prosownczego 1, kondensaora 2 słżącego do wygładzena napęca orzymanego z prosownka, sablzaora prądowo-napęcowego 3 oraz kład dod 4 połączonych szeregowo równolegle generjących srmeń śwelny. W zależnośc od yp przeznaczena oprawy (domowa, przemysłowa) kład prosownczo-zaslający pojedyncze dody LED może być mnej lb bardzej rozbdowany, co z kole ma sony wpływ na przebeg poberanego prąd Rys. 1. Ogólna bdowa LED-owego źródła śwała 3. POMIRY I NLIZ UZYSKNYCH WYNIKÓW Dla przedsawena wpływ LED-owych źródeł śwała na paramery jakośc energ elekrycznej w nnejszym arykle wyypowano do porównana rządzena reprezenjące dwe grpy rządzeń. Perwszą grpę źródeł LED-owych sanową oprawy sosowane w zakładach przemysłowych żyecznośc pblcznej (rys. 2), zasępjące śwelówk lnowe powszechne am sosowane. Drgą grpę analzowanych źródeł śwała sanową oprawy drogowe (rys. 3), sosowane do ośwelena dróg, placów, lc wysokch hal prodkcyjnych. Rys.2. LED-owe oprawy sosowane w przemyśle bdynkach żyecznośc pblcznej

3 Wpływ pracy LED-owych źródeł śwała cz Rys.3. LED-owa oprawa drogowa W cel dokonana analzy paramerów charakeryzjących jakośc energ elekrycznej poberanej przez ośwelene LED-owe dokonano pomar klk losowo wybranych źródeł, za pomocą analzaora jakośc zaslana yp HIOKI Podczas prób dokonano pomarów ne ylko prądów, napęć mocy, ale równeż pomar prądów napęć wyższych harmoncznych w pnkce zaslana oprawy ośwelenowej. Dodakowo zbadano sany przejścowe podczas załączana wyłączana oprawy do sec zaslającej Ośwelene przemysłowe W cel określena oddzaływana przemysłowych lamp LED na seć zaslającą do pomarów wybrano dzewęć losowo wybranych opraw przedsawonych w abel 1. Tabela 1. Typy dane znamonowe badanych opraw przemysłowych LED Lp. Typ żarówk Moc 1 LIGHTING SIGM LED PR PXF 27 W 2 GT ERON LED W 3 GT CELT LED W 4 LEN LIGHTING ECTOR SMD LED 32 W 5 LEN LIGHTING STURN SMD LED 14 W 6 PHILIPS TUBE LED T8 18 W 7 BEMKO HL K 5 W 8 MODUS US 38 W 9 MODUS BRSB 15 W Na rys. 5 przedsawono procenową zawarość poszczególnych wyższych harmoncznych prądów oraz THD I podczas pracy wybranych opraw LED. Z pomarów wynka, że rządzena e poberają mnejsze warośc neparzysych wyższych harmoncznych nż żarówk domowe (cz. 1). Najwększą warość osąga 3 harmonczna do 15%. Kolejne neparzyse harmonczne mają mnejsze warośc, a całkowy THD I ne przekracza 18%. Na rys. 6, 7 8 przedsawono

4 56 ndrzej Lange, Maran Pasko przebeg załączana oprawy LIGHTING SIGM LED PR PXF. Na począk poberany prąd ma zdecydowane mnejszą warość, a nasępne wzrasa do warośc znamonowej. Z całego przebeg załączena wynka, że na począk nasępje ładowane samego kondensaora, gdyż napęce opóźna sę względem prąd o -9º (rys. 6). Nasępne po ok.,5 s nasępje załączene dod LED (rys. 7). Po zakończen san przejścowego ką przesnęca pomędzy prądem, a napęcem wynos -25º (rys. 4 8). nalogczne przebeg zarejesrowano w pozosałych oprawach przemysłowych drogowych (rys. od 9 do 14). W oprawach LEN LIGHTING ecor LED 32W 1258 MT 4K BEKO HL K załączane dod LED po naładowan kondensaora nasępje w sposób łagodny w czase ok. 2 ms. W ym czase zmena sę ką przesnęca mędzy prądem a napęcem z -9º do ok. -2º (rys. 1 13). -24,8 LIGHTING SIGM LED PR PXF -27,7-15,3-14,7-16,3 GT ERON LED 4-6 GT CELT LED 4-6 LEN LIGHTING ECTOR SMD LED LEN LIGHTING STURN SMD LED -2,7-22,2-2,4-2,4 PHILIPS LED TUBE BEMKO HL K MODUS US: 38W MODUS BRSB: 15W -24, -23,3-12,3-22, POLRIS IGO-1-79-D POLRIS IGO-1-96-D POLRIS PLUM-46-D LUG URBINO LED: 56W sopne Rys.4. Zmerzony ką przesnęca fazowego pomędzy napęcem prądem dla podsawowej harmoncznej dla różnych opraw LED-owych

5 Wpływ pracy LED-owych źródeł śwała cz % I n LIGHTING SIGM LED PR PXF: 27 W GT ERON LED 4-6: 5 W GT CELT LED 4-6: 5 W LEN LIGHTING ECTOR SMD LED: 32 W LEN LIGHTING STURN SMD LED: 14 W PHILIPS LED TUBE: 18 W BEMKO HL K: 5 W MODUS US: 38W MODUS BRSB: 15W THDI Rys.5. Zawarość procenowa wyższych harmoncznych prądów oraz THD I poberanego z sec zaslającej nn przez LED-owe oprawy przemysłowe n 6 4 2,2, ,1-2 -, ms ,5 -, ms Rys.6. Przebeg prąd poberanego przez oprawę przemysłową LIGHTING SIGM LED PR PXF - momen załączena ms Rys.7. Przebeg prąd poberanego przez oprawę przemysłową LIGHTING SIGM LED PR PXF - san przejścowy

6 58 ndrzej Lange, Maran Pasko,6,4,2 -,2 -,4 -, ms Rys.8. Przebeg prąd poberanego przez oprawę przemysłową LIGHTING SIGM LED PR PXF - san salony wyłączene ,2,1 -,1-2 -, ms ms Rys.9. Przebeg prąd poberanego przez oprawę przemysłową LEN LIGHTING ecor LED 32W 1258 MT 4K - momen załączena,8,6,4,2 -,2 -,4 -,6 -, ms Rys.1. Przebeg prąd poberanego przez oprawę przemysłową LEN LIGHTING ecor LED 32W 1258 MT 4K - san przejścowy

7 Wpływ pracy LED-owych źródeł śwała cz ,8,6,4,2 -,2 -,4 -,6 -, Rys.11. Przebeg prąd poberanego przez oprawę przemysłową LEN LIGHTING ecor LED 32W 1258 MT 4K - san salony wyłączene ,4,3,2,1 -,1 -,2 -,3 -,4,4,2 -,2-2 -, ms ms 4 Rys.12. Przebeg prąd poberanego przez oprawę przemysłową BEKO HL K - momen załączena ms Rys.13. Przebeg prąd poberanego przez oprawę przemysłową BEKO HL K - san przejścowy 2 ms

8 6 ndrzej Lange, Maran Pasko,4,3,2,1 -,1 -,2 -,3 -, ms Rys.14. Przebeg prąd poberanego przez oprawę przemysłową BEKO HL K - san salony 3.2. Ośwelene lczne W cel określena oddzaływana opraw drogowych LED na seć zaslającą do pomarów wybrano czery losowo wybrane oprawy przedsawone w abel 3. Z pomarów wyższych harmoncznych prądów oraz THD I (rys. 15) wynka, że oprawy drogowe LED poberają podobne warośc wyższych harmoncznych, jak oprawy przemysłowe. Z przebegów prądów napęć wynka (rys. 16 do 26), ż oprawy w czase załączena poberają najperw mały prąd ładowana kondensaora (rys. 16, 2, 24) a nasępne w cąg ok.,5 s po załączen nasępje łagodne załączene dod LED (rys. 17, 21, 24, 25). Przebeg e są analogczne do przebegów lamp przemysłowych. Tabela 2. Typy dane znamonowe badanych opraw drogowych LED Lp. Typ żarówk Moc 1 LIGHTING SIGM LED PR PXF 27 W 2 GT ERON LED W 3 GT CELT LED W 4 LEN LIGHTING ECTOR SMD LED 32 W

9 Wpływ pracy LED-owych źródeł śwała cz % I n POLRIS IGO-1-79-D: 79 W POLRIS IGO-1-96-D: 96W POLRIS PLUM-46-D: 46W LUG URBINO LED: 56W THD I Rys.15. Zawarość procenowa wyższych harmoncznych prądów oraz THD poberanego z sec zaslającej nn przez oprawy drogowe LED,8,6,4,2 -,2 -,4 -,6 -,8,8,6,4,2 -,2 -,4 -,6 -, Rys.16. Przebeg prąd poberanego przez oprawę drogową POLRIS IGO-1-79-D - momen załączena ms Rys.17. Przebeg prąd poberanego przez oprawę drogową POLRIS IGO-1-79-D - san przejścowy ms n

10 62 ndrzej Lange, Maran Pasko,6,4,2 -,2 -,4 -,6,8,6,4,2 -,2 -,4 -,6 -,8,4,3,2,1 -,1 -,2 -,3 -, ms Rys.18. Przebeg prąd poberanego przez oprawę drogową POLRIS IGO-1-79-D - san salony ms Rys.19. Przebeg prąd poberanego przez oprawę drogową POLRIS PLUM-46-D - momen załączena ms Rys.2. Przebeg prąd poberanego przez oprawę drogową POLRIS PLUM-46-D - przebeg 25 ms po załączen

11 Wpływ pracy LED-owych źródeł śwała cz ,4,3,2,1 -,1 -,2 -,3 -,4,6,4,2 -,2 -,4 -,6 3 2,5 2 1,5 1,5 -, ms Rys.21. Przebeg prąd poberanego przez oprawę drogową POLRIS PLUM-46-D - san przejścowy Rys.22. Przebeg prąd poberanego przez oprawę drogową POLRIS PLUM-46-D - san salony ms Rys.23. Przebeg prąd poberanego przez oprawę drogową LUG URBINO LED 56 W - momen załączena ms

12 64 ndrzej Lange, Maran Pasko,4,3,2,1 -,1 -,2 -,3 -,4,4,3,2,1 -,1 -,2 -,3 -,4,4,3,2,1 -,1 -,2 -,3 -, ms Rys.24. Przebeg prąd poberanego przez oprawę drogową LUG URBINO LED 56 W - san przejścowy ms Rys.25. Przebeg prąd poberanego przez oprawę drogową LUG URBINO LED 56 W - san przejścowy cd.z rys ms Rys.26. Przebeg prąd poberanego przez oprawę drogową LUG URBINO LED 56 W - san salony

13 Wpływ pracy LED-owych źródeł śwała cz UWGI I WNIOSKI Nowoczesne ośwelene LED-owe mają ne ylko wysoką skeczność śwelną dżą rwałość, ale równeż powodją: poberane prąd odkszałconego, co wąże sę z generowanem do sec wyższych harmoncznych prądów (rys. 5 15), pogorszene współczynnka mocy przy sosowan ośwelena LED-owego od PF=,53 dla żarówek domowych [16] do PF=,93 dla lamp drogowych (rys. 4), wększość opraw domowych ma prose kłady prosownkowe z kondensaorem do wygładzena napęca wyjścowego na dody LED przez co mają wększy ką przesnęca pomędzy prądem a napęcem, kóry wynos ok. - 55º [16]. Przez o generją równeż wyższe warośc wyższych harmoncznych dochodzące do THD I = 14% (cz. 1) nż lampy przemysłowe drogowe, kóre generją wyższe harmonczne o waroścach ne przekraczających THD I = 2% (rys. 5 15) oprawy przemysłowe drogowe najperw ładją kondensaor (rys. 6, 9, 12, 16, 2 24) a nasępne po klknas okresach przebeg napęca łagodne załączają sę dody LED (rys. 1, 13, 17, 21, 24 25) wzros warośc wyższych harmoncznych w napęc zaslającym w wynk pobor wyższych harmoncznych prądów oraz możlwośc wysąpena rezonansów prądowych, poberane z sec mocy bernej pojemnoścowej. wszyske lampy LED prócz LEN LIGHTING ECTOR SMD LED spełnają wymagana w zakrese współczynnka mocy PF (rys 4 abela 8 w [16] wszyske żarówk LED spełnają warośc dopszczalnych zawarośc wyższych harmoncznych generowanych do sec zaslającej (abela 6 w [16]. LITERTUR [1] Krkowsk M., Mrowsk J., Popławsk T., Pasko M., Bałoń T., Pomary energ bernej w nsalacjach nskego napęca. Przegląd Elekroechnczny, R.92 (216), nr 4, [2] Mrowsk J., Krkowsk M., Bałoń T., Pasko M., Harmonczne prąd w nsalacjach ośwelenowych, Przegląd Elekroechnczny R.91 (215), nr 8, [3] Prawo energeyczne z dna 25 wrześna 212, Dz.U, poz. 159, om 1. [4] EMC 214/3/UE - Dyrekywa 214/3/WE Parlamen Eropejskego Rady z dna 26 lego 214 r. w sprawe harmonzacj sawodasw pańsw członkowskch odnoszących sę do kompayblnośc elekromagneycznej. [5] Rozporządzene Mnsra Gospodark z dna 4 maja 27 r. w sprawe szczegółowych warnków fnkcjonowana sysem elekroenergeycznego, Dzennk Usaw Nr 93 poz. 623.

14 66 ndrzej Lange, Maran Pasko [6] PN-EN 516: 1998, Paramery napęca zaslającego w pblcznych secach rozdzelczych. [7] IEEE Sd Sandard Defnons for he Measremen of Elecrc Power Qanes Under Snsodal, Nonsnsodal, Balanced, or Unbalanced Condons; IEEE, New York, 21. [8] PN-EN :214-1, Kompayblność elekromagneyczna (EMC) - Część 3-2: Pozomy dopszczalne - Pozomy dopszczalne emsj harmoncznych prąd (fazowy prąd zaslający odbornka < lb = 16 ). [9] PN-EN :212, Kompayblność elekromagneyczna (EMC) - Część 3-12: Pozomy dopszczalne - Pozomy dopszczalne emsj harmoncznych prąd dla odbornków o znamonowym prądze fazowym > 16 < lb = 75 przyłączonych do pblcznej sec zaslającej nskego napęca. [1] PN-EN :215-5, Kompayblność elekromagneyczna (EMC) - Część 4-3: Meody badań pomarów - Meody pomar jakośc energ. [11] PN-EN :27/1:211, Kompayblność elekromagneyczna (EMC) - Część 4-7: Meody badań pomarów - Ogólny przewodnk doyczący pomarów harmoncznych nerharmoncznych oraz przyrządów pomarowych, dla sec zaslających przyłączonych do nch rządzeń. [12] Krkowsk M., Popławsk T., Mrowsk J., Energa berna a przepsy Un Eropejskej, Rynek Energ, nr 2 (111), 214, s [13] Rozporządzene Komsj (UE) Nr 1194/212 z dna 12 grdna 212 r. w sprawe wykonana dyrekywy 29/125/WE Parlamen Eropejskego Rady w odnesen do wymogów doyczących ekoprojek dla lamp kernkowych, lamp z dodam elekrolmnescencyjnym powązanego wyposażena. [14] Rozporządzene Komsj (WE) Nr 244/29 z dna 18 marca 29 r. w sprawe wykonana dyrekywy 25/32/WE Parlamen Eropejskego Rady w odnesen do wymogów doyczących ekoprojek dla bezkernkowych lamp do żyk domowego. [15] Wandachowcz K., Tasner M., Lampy modły dodowe zaslane napęcem przemennym. Poznan Unversy of Technology cademc Jornals, No. 92, 217, pp [16] Lange., Pasko M., Wpływ pracy LED-owych źródeł śwała na paramery określające jakość energ elekrycznej, część 1, Poznan Unversy of Technology cademc Jornals. No.93, 218, pp EFFECTS OF LED LIGHT SOURCES ON THE PRMETERS DEFINING THE QULITY OF ELECTRICITY, PRT 2 Ths arcle presens he resls of measremens of parameers deermnng he qaly of elecrcy consmed by modern LED lgh sorces sed n ndsry o llmnae offce rooms, prodcon halls and sed for lghng roads and sqares. Crren waveforms of seleced lmnares drng swchng hem o he power grd are presened. (Receved: , revsed: )