Badania i analiza oddziaływania na linię zasilającą wybranych urządzeń AGD

Podobne dokumenty
Wysokoobrotowy układ napędowy z silnikiem indukcyjnym

OCENA PARAMETRÓW JAKOŚCI ENERGII ELEKTRYCZNEJ DOSTARCZANEJ ODBIORCOM WIEJSKIM NA PODSTAWIE WYNIKÓW BADAŃ

POPRAWA EFEKTYWNOŚCI ENERGETYCZNEJ UKŁADU NAPĘDOWEGO Z SILNIKIEM INDUKCYJNYM ŚREDNIEGO NAPIĘCIA POPRZEZ JEGO ZASILANIE Z PRZEMIENNIKA CZĘSTOTLIWOŚCI

PN-EN :2012

PROPOZYCJA ZASTOSOWANIA WYMIARU PUDEŁKOWEGO DO OCENY ODKSZTAŁCEŃ PRZEBIEGÓW ELEKTROENERGETYCZNYCH

Parametry elektryczne i czasowe układów napędowych wentylatorów głównego przewietrzania kopalń z silnikami asynchronicznymi

Obciążenia nieliniowe w sieciach rozdzielczych i ich skutki

HARMONICZNE W PRĄDZIE ZASILAJĄCYM WYBRANE URZĄDZENIA MAŁEJ MOCY I ICH WPŁYW NA STRATY MOCY

REJESTRACJA WARTOŚCI CHWILOWYCH NAPIĘĆ I PRĄDÓW W UKŁADACH ZASILANIA WYBRANYCH MIESZAREK ODLEWNICZYCH

PRZEGLĄD KONSTRUKCJI JEDNOFAZOWYCH SILNIKÓW SYNCHRONICZNYCH Z MAGNESAMI TRWAŁYMI O ROZRUCHU BEZPOŚREDNIM

Oddziaływanie przemienników częstotliwości na jakość energii elektrycznej w układzie potrzeb własnych elektrowni. Część I - Badania obiektowe

MODERNIZACJA NAPĘDU ELEKTRYCZNEGO WIRÓWKI DO TWAROGU TYPU DSC/1. Zbigniew Krzemiński, MMB Drives sp. z o.o.

f r = s*f s Rys. 1 Schemat układu maszyny dwustronnie zasilanej R S T P r Generator MDZ Transformator dopasowujący Przekształtnik wirnikowy

Odbiorniki nieliniowe problemy, zagrożenia

Proponując w urządzeniach gospodarstwa domowego AGD rozwiązanie z zastosowaniem układów napędowych złożonych z silnika wysokoobrotowego wraz z trójfaz

ANALIZA WPŁYWU NIESYMETRII NAPIĘCIA SIECI NA OBCIĄŻALNOŚĆ TRÓJFAZOWYCH SILNIKÓW INDUKCYJNYCH

RAPORT O JAKOŚCI ENERGII

Pomiary i automatyka w sieciach elektroenergetycznych laboratorium

Maszyny i urządzenia elektryczne. Tematyka zajęć

METODY BADAŃ POMIAROWYCH W WIEJSKICH STACJACH TRANSFORMATOROWYCH

Temat: Silniki komutatorowe jednofazowe: silnik szeregowy, bocznikowy, repulsyjny.

PRĄDNICE I SILNIKI. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Pomiary i automatyka w sieciach elektroenergetycznych laboratorium

EA3. Silnik uniwersalny

OKREŚLENIE OBSZARÓW ENERGOOSZCZĘDNYCH W PRACY TRÓJFAZOWEGO SILNIKA INDUKCYJNEGO

Nr programu : nauczyciel : Jan Żarów

Elektroniczne Systemy Przetwarzania Energii

ZASTOSOWANIE SKOSU STOJANA W JEDNOFAZOWYM SILNIKU SYNCHRONICZNYM Z MAGNESAMI TRWAŁYMI

ANALIZA JAKOŚCI ENERGII ELEKTRYCZNEJ

Wydział Elektryczny, Katedra Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Laboratorium Przetwarzania i Analizy Sygnałów Elektrycznych

WZORCOWANIE URZĄDZEŃ DO SPRAWDZANIA LICZNIKÓW ENERGII ELEKTRYCZNEJ PRĄDU PRZEMIENNEGO

Zdjęcia Elektrowni w Skawinie wykonał Marek Sanok

Wydział Elektrotechniki i Automatyki. Katedra Energoelektroniki i Maszyn Elektrycznych

JAKOŚĆ ENERGII ELEKTRYCZNEJ JAKO PODSTAWA KOMPATYBILNOŚCI ELEKTROMAGNETYCZNEJ W ELEKTROENERGETYCE

PRACA RÓWNOLEGŁA PRĄDNIC SYNCHRONICZNYCH WZBUDZANYCH MAGNESAMI TRWAŁYMI

POMIARY I ANALIZA WSKAŹNIKÓW JAKOŚCI ENERGII ELEKTRYCZNEJ

LABORATORIUM PRZETWORNIKÓW ELEKTROMECHANICZNYCH

Zeszyty Problemowe Maszyny Elektryczne Nr 78/

Badanie prądnicy synchronicznej

ANALIZA MOŻLIWOŚCI WYKORZYSTANIA PRĄDNIC SYNCHRONICZNYCH W ZESPOŁACH PRĄDOTWÓRCZYCH (SPALINOWO-ELEKTRYCZNYCH)

ĆWICZENIE 15 BADANIE WZMACNIACZY MOCY MAŁEJ CZĘSTOTLIWOŚCI

Silniki prądu stałego. Wiadomości ogólne

Poprawa jakości energii i niezawodności. zasilania

AC/DC. Jedno połówkowy, jednofazowy prostownik

UKŁADY NAPĘDOWE POMP I WENTYLATORÓW - OSZCZĘDNOŚĆ ENERGII. Mgr inż. Adam Tarłowski TAKOM Sp. z o.o.

Ćwiczenie 1. Symulacja układu napędowego z silnikiem DC i przekształtnikiem obniżającym.

SPIS TREŚCI PRZEDMOWA WYKAZ WAŻNIEJSZYCH OZNACZEŃ 1. PODSTAWOWE INFORMACJE O NAPĘDZIE Z SILNIKAMI BEZSZCZOTKOWYMI 1.1. Zasada działania i

PL B1. Sposób i układ tłumienia oscylacji filtra wejściowego w napędach z przekształtnikami impulsowymi lub falownikami napięcia

XXXIV OOwEE - Kraków 2011 Grupa Elektryczna

Maszyna indukcyjna jest prądnicą, jeżeli prędkość wirnika jest większa od prędkości synchronicznej, czyli n > n 1 (s < 0).

MMB Drives 40 Elektrownie wiatrowe

Wpływ mikroinstalacji na pracę sieci elektroenergetycznej

Wyznaczanie budżetu niepewności w pomiarach wybranych parametrów jakości energii elektrycznej

Proste układy wykonawcze

Przenoszenie wyższych harmonicznych generowanych przez odbiory nieliniowe przez transformatory do kablowych sieci zasilających

ANALIZA PRACY SILNIKA SYNCHRONICZNEGO Z MAGNESAMI TRWAŁYMI W WARUNKACH ZAPADU NAPIĘCIA

STEROWANIE W INSTALACJACH OŚWIETLENIA DROGOWEGO A KOSZTY ENERGII ELEKTRYCZNEJ

Wykaz ważniejszych oznaczeń Podstawowe informacje o napędzie z silnikami bezszczotkowymi... 13

AUDYT NAPĘDU ELEKTRYCZNEGO

PN-EN :2014. dr inż. KRZYSZTOF CHMIELOWIEC KOMPATYBILNOŚĆ ELEKTROMAGNETYCZNA (EMC) CZEŚĆ 3-2: POZIOMY DOPUSZCZALNE

Ćwiczenie EA8 Prądnice tachometryczne

Lekcja 10. Temat: Moc odbiorników prądu stałego. Moc czynna, bierna i pozorna w obwodach prądu zmiennego.

Wydział Elektryczny, Katedra Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Laboratorium Przetwarzania i Analizy Sygnałów Elektrycznych

OCENA WPŁYWU PRACY FARMY WIATROWEJ NA PARAMETRY JAKOŚCI ENERGII ELEKTRYCZNEJ

Badanie silnika bezszczotkowego z magnesami trwałymi (BLCD)

JAKOŚĆ ENERGII ELEKTRYCZNEJ Odkształcenie napięć i pradów. Wydział Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Elektroniki

PL B1. POLITECHNIKA GDAŃSKA, Gdańsk, PL BUP 10/16. JAROSŁAW GUZIŃSKI, Gdańsk, PL PATRYK STRANKOWSKI, Kościerzyna, PL

WPŁYW PRZEKSZTAŁTNIKA NA MOC ZNAMIONOWĄ TRÓJFAZOWEGO SILNIKA INDUKCYJNEGO

Impedancje i moce odbiorników prądu zmiennego

Rozwój sterowania prędkością silnika indukcyjnego trójfazowego

POMIARY MOCY (OBWODY JEDNO- I TRÓJFAZOWE). POMIARY PRĄDÓW I NAPIĘĆ W OBWODACH TRÓJFAZOWYCH

BADANIA MASZYNY RELUKTANCYJNEJ PRZEŁĄCZALNEJ PRZEZNACZONEJ DO NAPĘDU LEKKIEGO POJAZDU ELEKTRYCZNEGO

BADANIA SYMULACYJNE SILNIKÓW RELUKTANCYJNYCH PRZEŁĄCZALNYCH PRZEZNACZONYCH DO NAPĘDU WYSOKOOBROTOWEGO

Badania maszyny reluktancyjnej przełączalnej, przeznaczonej do napędu lekkiego pojazdu elektrycznego

ANALIZA DANYCH POMIAROWYCH NA PODSTAWIE WYBRANEGO PRZYPADKU

Rozkład materiału z przedmiotu: Urządzenia elektryczne i elektroniczne

Mostek Wheatstone a, Maxwella, Sauty ego-wiena. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

SILNIKI PRĄDU STAŁEGO

Metody mostkowe. Mostek Wheatstone a, Maxwella, Sauty ego-wiena

Wymagania edukacyjne: Maszyny elektryczne. Klasa: 2Tc TECHNIK ELEKTRYK. Ilość godzin: 1. Wykonała: Beata Sedivy

Układy regulacji i pomiaru napięcia zmiennego.

PLAN PREZENTACJI. 2 z 30

Spis treści 3. Spis treści

WPŁYW USZKODZENIA TRANZYSTORA IGBT PRZEKSZTAŁTNIKA CZĘSTOTLIWOŚCI NA PRACĘ NAPĘDU INDUKCYJNEGO

WPŁYW PRZEKSZTAŁTNIKA NA MOC ZNAMIONOWĄ TRÓJFAZOWEGO SILNIKA INDUKCYJNEGO POWER CONVERTER INFLUENCE ON THE NOMINAL POWER THREE PHASE INDUCTION MOTOR

Przegląd topologii i strategii sterowania układów do poprawy jakości energii elektrycznej UPQC

SILNIK RELUKTANCYJNY PRZEŁĄCZALNY PRZEZNACZONY DO NAPĘDU MAŁEGO MOBILNEGO POJAZDU ELEKTRYCZNEGO

Laboratorium Elektromechaniczne Systemy Napędowe BADANIE AUTONOMICZNEGO GENERATORA INDUKCYJNEGO

I. Podstawowe wiadomości dotyczące maszyn elektrycznych

Układ kaskadowy silnika indukcyjnego pierścieniowego na stały moment

Wpływ wyższych harmonicznych na pracę elektrowni wodnej

PORÓWNANIE SILNIKA INDUKCYJNEGO ORAZ SYNCHRONICZNEGO Z MAGNESAMI TRWAŁYMI I ROZRUCHEM BEZPOŚREDNIM - BADANIA EKSPERYMENTALNE

LABORATORIUM PODSTAW ELEKTROTECHNIKI Kompensacja mocy biernej

1. W zależności od sposobu połączenia uzwojenia wzbudzającego rozróżniamy silniki:

2.3. Praca samotna. Rys Uproszczony schemat zastępczy turbogeneratora

Opublikowane na Sonel S.A. - Przyrządy pomiarowe, kamery termowizyjne (

BADANIA GENERATORA INDUKCYJNEGO W PRACY AUTONOMICZNEJ Z KONDENSATORAMI WYZNACZANIE SPRAWNOŚCI

IMPULSOWY PRZEKSZTAŁTNIK ENERGII Z TRANZYSTOREM SZEREGOWYM

Oddziaływanie podstacji trakcyjnej na sieć elektroenergetyczną

Podstawa programowa Technik elektryk PODSTAWA PROGRAMOWA KSZTAŁCENIA W ZAWODZIE TECHNIK ELEKTRYK SYMBOL CYFROWY 311[08]

Transkrypt:

Małgorzata ŁATKA 1, Grzegorz ZAJĄC 2 1) Politechnika Rzeszowska, Katedra Energoelektroniki i Elektroenergetyki, 2) PPH Transsystem S.A. Badania i analiza oddziaływania na linię zasilającą wybranych urządzeń AGD Streszczenie. W artykule przedstawiono wyniki badań, których głównym celem było określenie rodzaju i zakresu oddziaływania na linię zasilającą wybranych urządzeń AGD. Przeprowadzono oraz dokonano analizy pomiarów: emisji harmonicznych, mocy czynnej i biernej oraz współczynnika mocy Pomiary te będą stanowiły materiał porównawczy dla analogicznych badań planowanych dla wybranych urządzeń AGD, po zastosowaniu w nich napędów wysokoobrotowych. Abstract. This paper presents the results of the research which was conducted to determine the type and the extent of the interaction of selective household equipment on the mains supply. The following measurements and their analysis were conducted: the harmonics emission, the active and reactive power and the power factor. The findings will comprise the comparative material for similar, future, research on the chosen household devices in which the high-speed drive system will be used. (The research and the analysis of the interaction of the chosen household equipment on the mains supply) Słowa kluczowe: oddziaływanie na linię zasilającą, harmoniczne, moc czynna i bierna, współczynnik mocy, napęd wysokoobrotowy. Keywords: interaction on the mains supply, harmonic, active power, reactive power, power factor, high-speed drive system Wstęp Artykuły gospodarstwa domowego (AGD), takie jak mikser, odkurzacz, robot kuchenny, blender itp. są obecnie standardowym wyposażeniem, a ich ilość w każdym gospodarstwie domowym stale rośnie. Wraz z postępem technicznym zmienia się nie tylko ich wygląd zewnętrzny, ale również producenci starają się wprowadzać zmiany w rozwiązaniach konstrukcyjnych napędów. Celem tych zmian jest nie tylko to, by urządzenia AGD były lekkie, o małych gabarytach, łatwiejsze u życiu, niezawodne, ale również energooszczędne, a ponadto by charakteryzowały się jak najmniejszym negatywnym oddziaływaniem na linię zasilającą. W urządzeniach gospodarstwa domowego coraz częściej proponuje się rozwiązania z zastosowaniem układów napędowych z silnikami wysokoobrotowymi, zasilanymi poprzez układy energoelektroniczne. Tego typu wysokoobrotowe układy napędowe składają się z zasilacza 1-fazowego, falownika 3-fazowego i wysokoobrotowego 3- fazowego lub 2-fazowego silnika. [1 5] Aby wykazać korzyści płynące z zastosowania nowych rozwiązań konstrukcyjnych napędów, koniecznym jest odniesienie się do stanu aktualnego, czyli do wyników badań przeprowadzonych dla aktualnie dostępnych na rynku, wybranych urządzeń AGD. W artykule przedstawiono wyniki badań wybranych urządzeń AGD wykonane pod kątem określenia ich oddziaływania na linię zasilającą W celu określenia wielkości i rodzaju oddziaływania, przeprowadzone badania dotyczyły zawartości harmonicznych w prądach linii zasilających, a także mocy czynnej i biernej oraz współczynnika mocy. Układy napędowe obecnie stosowane w urządzeniach AGD Do badań wybrano różne rodzaje urządzeń AGD, które zostały wymieniowe w tabeli 1. Aby nie preferować określonych producentów produkujących sprzęt gospodarstwa domowego, w zestawieniu podano jedynie rodzaj urządzenia AGD, bez podawania nazwy producenta oraz typu i modelu urządzenia. Tabela 1. Zestaw urządzeń AGD wybranych do badań hand blender odkurzacz krajalnica robot kuchenny maszynka do mielenia stand blender mikser suszarka W wybranych do badań urządzeniach określono na podstawie dostępnych instrukcji serwisowych rodzaj zastosowanego napędu. Przykładowo napęd stosowany w blenderze to silnik prądu stałego z wirnikiem o magnesach trwałych. W blenderach możliwa jest płynna regulacja prędkości obrotowej w zakresie 4 000 9 500 obr/min oraz tzw. bieg turbo i wówczas prędkość na wyjściu wałka silnika wynosi 15 500 obr/min. Silnik o magnesach trwałych znalazł zastosowanie również w maszynce do mielenia, przy czym stosuje się różne typy wirników: 12-żłobkowy i 24-żłobkowy. Charakterystyka silnika jest sztywna i nie pozwala rozbiegać się nadmiernie, przez co ograniczony jest hałas urządzenia. Silniki komutatorowe o magnesach trwałych odznaczają się większą sprawnością i niezawodnością oraz mniejszymi wymiarami i masą niż silniki o wzbudzeniu elektromagnetycznym. Mikser natomiast napędzany jest silnikiem komutatorowym szeregowym z dwoma wyjściami napędu: - bezpośrednio z wałka wirnika na nasadkę miksującą lub kubek miksujący, - pośrednio z przekładni zębatej na mieszaki i trzepaki. Prędkości obrotowe silnika w mikserze regulowane są za pomocą wielopozycyjnego przełącznika, który w swojej konstrukcji posiada również dodatkowy łącznik tzw. turbo. [7] Do napędu odkurzacza zastosowano silnik jednofazowy komutatorowy (silnik szeregowy uniwersalny); podobnie do napędu robota kuchennego. Maszyny komutatorowe prądu przemiennego charakteryzują się pewnymi szczególnymi właściwościami ruchowymi, a mianowicie umożliwiają ekonomiczną i płynną regulację prędkości obrotowej w szerokich granicach. Układy regulacji obrotów silników uniwersalnych zwykle budowane są w oparciu o triaki ze sterowaniem fazowym. Mimo wysokiej ceny i kłopotliwej eksploatacji (obecność komutatora i szczotek) silniki te są nadal powszechnie stosowane przede wszystkim w odkurzaczach i różnego rodzaju robotach kuchennych. [7] Uogólniając, w urządzeniach AGD wybranych do badań można wyróżnić zasadniczo dwa rodzaje napędów w zależności od zastosowanego silnika: napęd z silnikiem prądu stałego o magnesach trwałych, napęd z silnikiem jednofazowym komutatorowym (silnik szeregowy - uniwersalny). Urządzenia te są zasilane 1-fazowo z linii prądu przemiennego nn, stąd w każdym takim napędzie znajduje PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY (Electrical Review), ISSN 0033-2097, R. 87 NR 8/2011 87

się odpowiednio dobrany obwód zasilania silnika. W niektórych napędach są zastosowane proste układy przekształtnikowe AC/DC lub AC/AC, a w urządzeniach bardziej zaawansowanych w różne funkcje przekształtniki AC/DC/AC i to właśnie elementy półprzewodnikowe w dużej mierze są odpowiedzialne za negatywnie oddziaływanie na linię zasilającą urządzeń AGD. Zakres i rodzaj pomiarów, opis metody, normy W trakcje realizacji badań prowadzonych w celu określenia oddziaływania na linię zasilającą wybranych urządzeń AGD przeprowadzono następujące pomiary: pomiar emisji harmonicznych prądu, pomiar mocy czynnej i biernej pomiar współczynnika mocy. Uwagi ogólne odnośnie wykonywanych pomiarów [6,7]: Badania te przeprowadzono w oparciu o normy aktualnie obowiązujące w Polsce. Pomiary dotyczące poziomów dopuszczalnych emisji harmonicznych prądu (fazowy prąd zasilający odbiornika 16 A) sprzętu do zastosowań domowych wykonano w oparciu o normy: PN-EN 61000-3-2:2007 oraz PN-EN 61000-3- 2:2007/A1:2010 oraz PN-EN 60335-2-14:2009 (IEC 60335-2-14) Napięcie znamionowe, przy którym wykonano pomiary: 230 V ~ 50 Hz. Napięcie to powinno być stabilizowane w przedziale 2%, zaś częstotliwość w przedziale 0,5 % wartości znamionowej. Aparatura pomiarowa wykorzystana do badań : o Aparatura pomiarowa wykorzystana do badań: miernik uniwersalny ZES ZIMMER LGM 95, o komputer osobisty z systemem Windows XP i dedykowanym programem do generowania raportu z pomiaru harmonicznych, o karta GBIP (obsługiwana przez sterowniki NI VISA), o sterowniki NI VISA. Wyniki pomiarów emisji harmonicznych prądu wybranych urządzeń AGD W tabeli 2 przedstawiono przykładowe wyniki pomiarów wykonane dla odkurzacza według szczegółowej instrukcji pomiaru emisji harmonicznych prądu sprzętu do zastosowań domowych, która dokładnie precyzuje jak należy wykonać pomiary. Przestrzeganie zasad pomiaru podanych w tej instrukcji gwarantuje powtarzalność pomiarów i wyników dla danego urządzenia, bądź dla różnych egzemplarzy tego samego modelu, przeprowadzanych np. w celach statystycznych lub porównawczych. W tabeli 2 przestawiono również względną wartość prądu I pomiaru w odniesieniu do I limitu według zależności: I pomiar (1) Iwzg pom% 100% Ilimit Wskaźnik ten pokazuje procentowo wykorzystanie dopuszczalnego wg norm limitu wartości skutecznej każdej z h harmonicznej prądu fazowego zasilającego 16 A sprzętu do zastosowań domowych. Tabela 2. Wyniki pomiaru wartości skutecznych harmonicznych prądu odkurzacza [6] h I pomiar I limit I zapas I wzg pom% [ - ] [ A ] [ A ] [ A ] [%] 0 0,0148 --- --- --- 1 4,5260 --- --- --- 2 0,0224 1,0800 1,0576 2,1 3 1,8727 2,3000 0,4273 84,1 4 0,0195 0,4300 0,4105 4,5 5 0,7283 1,1400 0,4117 63,9 6 0,0148 0,3000 0,2852 4,9 7 0,3372 0,7700 0,4328 43,8 8 0,0087 0,2300 0,2213 3,8 9 0,1284 0,4000 0,2716 32,1 10 0,0049 0,1840 0,1791 2,7 11 0,0917 0,3300 0,2383 27,8 12 0,0039 0,1533 0,1494 2,5 13 0,0386 0,2100 0,1714 18,4 14 0,0039 0,1314 0,1275 3,0 15 0,0478 0,1500 0,1022 31,9 16 0,0046 0,1150 0,1104 4,0 17 0,0534 0,1324 0,0790 40,3 18 0,0051 0,1022 0,0971 5,0 19 0,0448 0,1184 0,0736 37,8 20 0,0050 0,0920 0,0870 5,4 21 0,0418 0,1071 0,0653 39,0 22 0,0047 0,0836 0,0789 5,6 23 0,0488 0,0978 0,0490 49,9 24 0,0058 0,0767 0,0709 7,6 25 0,0413 0,0900 0,0487 45,9 26 0,0052 0,0708 0,0656 7,3 27 0,0280 0,0833 0,0553 33,6 28 0,0049 0,0657 0,0608 7,5 29 0,0251 0,0776 0,0525 32,3 30 0,0040 0,0613 0,0573 6,5 31 0,0189 0,0726 0,0537 26,0 32 0,0038 0,0575 0,0537 6,6 33 0,0193 0,0682 0,0489 28,3 34 0,0045 0,0541 0,0496 8,3 35 0,0166 0,0643 0,0477 25,8 36 0,0049 0,0511 0,0462 9,6 37 0,0154 0,0608 0,0454 25,3 38 0,0045 0,0484 0,0439 9,3 39 0,0135 0,0577 0,0442 23,3 40 0,0036 0,0460 0,0424 7,8 oznaczenia: h rząd harmonicznej; I pomiar wartość skuteczna h- tej harmonicznej prądu uzyskana z pomiaru; I limit maksymalna dopuszczalna wartość skuteczna h-tej harmonicznej prądu (wg normy PN-EN 61000-3-2:2007); I zapas zapas wartości skutecznej h-tej harmonicznej prądu (różnica pomiędzy I limit a I pomiar ), I wzg pom% wskaźnik procentowego wykorzystania limitu wg (1) Wyniki pomiarów harmonicznych prądu odkurzacza i robota kuchennego zostały zilustrowane na rysunku 1 z jednoczesnym porównaniem z dopuszczalnymi wartościami, przyjętymi w oparciu o normę PN-EN 61000-3- 2:2007. Natomiast na rysunku 2 pokazano procentowe wykorzystanie dopuszczalnego limitu wartości skutecznej każdej z h harmonicznej prądu fazowego. Procentowe wykorzystanie dopuszczalnego limitu jest zróżnicowane dla badanych urządzeń i w dużym stopniu zależy od wielkości wartości skutecznej prądu zasilającego (przykładowo dla odkurzacza I sk = 5,0 A, dla robota kuchennego I sk = 1,0 A). Dla każdej harmonicznej wyznaczono tzw. współczynnik udziału h harmonicznej prądu, określany według zależności (2) zdefiniowanej zgodnie z normą PN EN 50160: I (2) k h hi 100% I1 a wartości tego współczynnika przedstawiono na rysunku 3. 88 PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY (Electrical Review), ISSN 0033-2097, R. 87 NR 8/2011

4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 I limit 2,0 I pomiar 1,5 1,0 0,5 0,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 3637383940 rząd harmonicznej Rys.1a. Spektrum harmonicznych prądu zasilającego odkurzacz I pomiar na tle dopuszczalnych wartości harmonicznych I limit w [A] Rys.3a. Współczynnik k hi udziału h harmonicznej prądu zasilającego odkurzacz 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 I limit 2,0 1,5 1,0 0,5 I pomiar 0,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 3940 rząd harmonicznej Rys.1b. Spektrum harmonicznych prądu zasilającego robot kuchenny I pomiar na tle dopuszczalnych wartości harmonicznych I limit w [A] Rys.2a. Procentowa względną wartość prądu I pomiaru w odniesieniu do I limitu każdej z h harmonicznej prądu fazowego zasilającego 16 A dla odkurzacza tzw. I wzg pom% Rys.2b. Procentowa względną wartość prądu I pomiaru w odniesieniu do I limitu każdej z h harmonicznej prądu fazowego zasilającego 16 A dla robota kuchennego tzw. I wzg pom% Rys.3b. Współczynnik k hi udziału h harmonicznej prądu zasilającego robot kuchenny Na podstawie przywołanych norm stosowanych przez producentów odnośnie dopuszczenia sprzętu AGD do produkcji, można stwierdzić, że wszystkie wartości harmonicznych prądu są poniżej dopuszczalnego przez normy poziomu. Wartości skuteczne harmonicznych nieparzystych w przebiegu prądu odkurzacza mieszczą się w wartościach dopuszczalnych przez normę, a nawet pozostają dość znaczące zapasy. Parzyste harmoniczne w tym przebiegu mają śladowe wartości. Analizując zawartość poszczególnych harmonicznych w prądach zasilających, charakteryzowaną przez współczynnik k hi należy stwierdzić, że zawartość niektórych harmonicznych jest znaczna np. dla robota dla 3. współczynnik k hi wynosi 55,2%, dla odkurzacza 41,4%, natomiast 5. odpowiednio: 12,8% i 16,1%. Dla pozostałych badanych urządzeń AGD wnioski są zbliżone. Jednym ze wskaźników określających zawartość harmonicznych w przebiegach napięć i prądów, określającym tym samym wielkość oddziaływania na sieć zasilającą jest współczynnik THD. Na podstawie wyników pomiarów harmonicznych prądu i na podstawie zależności (3) zdefiniowanej zgodnie z normą PN EN 50160: Tabela 3. Wartości współczynnika THD I dla badanych urządzeń gospodarstwa domowego nazwa urządzenia wartość współczynnika THD I [%] robot kuchenny 57,5 maszynka do mielenia 56,9 odkurzacz 45,4 hand blender 44,7 stand Blender 41,7 krajalnica 39,1 mikser 35,3 suszarka 1,2 PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY (Electrical Review), ISSN 0033-2097, R. 87 NR 8/2011 89

a) Hand Blender 40 (3) THDI I h2 h 2 I1 100% wyznaczono współczynniki THDI prądu, a wyniki dla badanych urządzeń zebrano w tabeli 3. Z obliczeń wynika, że największą wartością współczynnika THDI charakteryzuje się robot kuchenny (57,5%) i maszynka do mielenia, następnie odkurzacz, najmniejszą zaś suszarka. Im większa wartość współczynnika THDI, tym bardziej odkształcony przebieg prądu zasilającego, co oznacza, że każde z tych urządzeń AGD w większym lub mniejszym stopniu negatywnie oddziałuje na linię zasilającą powodując przepływ przez linię zasilającą harmonicznych prądu. Te z kolej są przyczyną m.in. powstawania w systemie energetycznym harmonicznych napięcia. Szacuje się, że obecnie w Polsce istnieje około 12 mln gospodarstw domowych i w większości z nich wykorzystuje się około 10 20 różnego typu urządzeń AGD. Ze względu na ciągle wzrastającą liczbę tego typu urządzeń pracujących jednocześnie w sieci i generujących harmoniczne prądu, jest to coraz większy problem dla systemu energetycznego. Oznacza to również, że urządzenia tego typu mogą w znaczny sposób pogarszać jakość energii elektrycznej powodując wzrost wartości skutecznej prądów płynących w sieci, a także są przyczyną wzrostu strat i spadków napięć w systemie elektroenergetycznym. Wyniki pomiarów mocy czynnej i biernej oraz współczynnika mocy wybranych urządzeń AGD Dla wymienionych w tabeli 1 urządzeń AGD przeprowadzono badania, polegające na pomiarze wielkości mocy czynnej, biernej oraz współczynnika mocy, gdyż te wielkości przyjęto za miarę wielkości oddziaływania na linię zasilająca. Zakres i rodzaj badań dostosowywano do badanego urządzenia, tj. wykorzystując jego różne funkcje i możliwości. Wyniki pomiarów wraz z opisami funkcji, których dotyczą pokazano na rysunkach 4 i 5. Szczegółowe badania wybranych urządzeń AGD pokazały, że są to we wszystkich przypadkach odbiorniki o charakterze nieliniowym typu RL, a niektóre z nich, w niektórych stanach pracy obciążają linię wyłącznie mocą bierną o charakterze indukcyjnym. Inne jak robot kuchenny generują moc bierną ponad 3-krotnie większa od mocy czynnej bez względu na wybór funkcji i biegu pracy urządzenia. Stąd też wyznaczone wartości współczynnika mocy wg zależności: (4) PF c) Maszynka do mięsa d) Mikser P S dla tego urządzenia wahają się zaledwie w granicach 0,3 0,5. Wszystkie pomiary wyznaczanych wielkości: wartości skuteczne napięć i prądu, moce: czynna, bierna i pozorna, jak również współczynnik mocy jak wynika z instrukcji zastosowanego miernika obliczane są z rejestrowanych przebiegów chwilowych napięć i prądów w oparciu o podstawowe definicje tych wielkości elektrycznych. 90 b) Krajalnica e) Odkurzacz PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY (Electrical Review), ISSN 0033-2097, R. 87 NR 8/2011

f) Robot kuchenny c) Maszynka do mięsa d) Mikser g) Stand blender e) Odkurzacz Rys. 4. Wyniki pomiarów mocy czynnej i biernej dla wybranych urządzeń AGD a) Hand Blender f) Robot kuchenny b) Krajalnica g) Stand blender Rys. 5. Wyniki pomiarów współczynnika mocy dla wybranych urządzeń AGD PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY (Electrical Review), ISSN 0033-2097, R. 87 NR 8/2011 91

Podsumowanie Na podstawie otrzymanych wyników pomiarów należy stwierdzić, że wszystkie wartości skuteczne harmonicznych prądu linii zasilającej są poniżej dopuszczalnych przez normy poziomów, niemniej odkształcenie prądu linii zasilającej urządzenia AGD jest znaczne. Wyniki badań pokazały konieczność poszukiwania i wdrażania nowych układów napędowych w urządzeniach AGD, aby wobec wzrastającej ich liczby w systemie energetycznym ograniczyć ich negatywne oddziaływanie na linię zasilającą. Zmiana napędu dotyczyć powinna nie tylko rodzaju silnika (poprawa niezawodności, sprawności, zmniejszenie gabarytów i masy, energooszczędność), ale również i obwodu zasilania. Proponując w urządzeniach AGD rozwiązanie z zastosowaniem układów napędowych złożonych z silnika wysokoobrotowego (indukcyjnego lub o magnesach trwałych) wraz z 3-fazowym falownikiem, zasilanym 1-fazowo, koniecznym jest zastosowanie jako zasilacza przekształtnika AC/DC z sinusoidalnym prądem źródła. Przekształtniki te w wyniku zastosowania odpowiedniego sposobu sterowania wymuszają sinusoidalny kształt prądu źródła, co eliminuje harmoniczne w prądzie zasilającym oraz ogranicza moc bierną w systemie elektroenergetycznym, a tym samym ogranicza zjawisko negatywnego oddziaływania na linię zasilającą tego typu napędów. [2,3,7,8] Proponowane rozwiązanie może w istotny sposób zmienić dotychczas stosowane rozwiązania techniczne w napędach elektrycznych sprzętu AGD. Aby określić korzyści z wprowadzenia takiego rozwiązania, koniecznym była ocena stanu aktualnego, a następnie realizacja prototypu proponowanego napędu w urządzeniu AGD i przeprowadzenie analogicznych badań, celem określenia ponownie oddziaływania na linię zasilającą. Artykuł został opracowany w ramach projektu badawczego rozwojowego R01 039 02 finansowanego przez MNiSW. LITERATURA [1] Binkowski T., Grad M., Łatka M.: Przekształtnik impulsowy w wysokoobrotowych układach napędowych dla sprzętu AGD, VIII Krajowa Konferencja Naukowa Sterowanie w Energoelektronice i Napędzie Elektrycznym SENE 2007, Łódź 2007. [2] Binkowski T., Grad M., Łatka M., Malska W., Sobczyński D.: A drive system with high-speed single-phase supplied threephase induction motor. Power Electronics and Motion Control Conference, 2008. EPE-PEMC 2008. 13th, 1-3 Sept. 2008 Page(s): 714 717 Digital Object Identifier 10.1109/EPEPEMC.2008.4635349 http://ieeexplore.ieee.org/xpls/abs_all.jsp?arnumber=4635349 [3] Łatka M., Grad M.: Przekształtniki impulsowe z sinusoidalnym prądem źródła wybrane topologie, badania symulacyjne. V Krajowa Konferencja Naukowa Modelowanie i Symulacja MiS-5 2008, Kościelisko, 23-27 czerwca 2008r. [4] Piróg S., Baszyński M., Siostrzonek T.: Sterowanie wysokoobrotowymi silnikami do urządzeń AGD. IX Krajowa Konferencja Naukowa Sterowanie w Energoelektronice i Napędzie Elektrycznym SENE 2009, Łódź 2009. [5] Sobczyński D.: Przekształtniki energoelektroniczne do zasilania wysokoobrotowych silników małej mocy. IX Krajowa Konferencja Naukowa Sterowanie w Energoelektronice i Napędzie Elektrycznym SENE 2009, Łódź 2009. [6] Zając G.: Analiza i badania dotyczące oddziaływania na linię zasilającą urządzeń gospodarstwa domowego. Praca magisterska. Politechnika Rzeszowska, Rzeszów 2010 [7] Instrukcje serwisowe badanych urządzeń AGD. Autorzy: dr inż. Małgorzata Łatka, Politechnika Rzeszowska, Katedra Energoelektroniki i Elektroenergetyki, ul. W. Pola 2, 35 959 Rzeszów; E-mail: mlatka@prz.edu.pl; mgr inż. Grzegorz Zając, PPH Transsystem S.A. Wola Dalsza 367 37-100 Łańcut; E- mail: zając.grzegorz@o2.p 92 PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY (Electrical Review), ISSN 0033-2097, R. 87 NR 8/2011