Дослідження енергетичних параметрів нелінійного навантаження мережі Електроживлення

ДОСЛІДЖЕННЯ ЕНЕРГЕТИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ НЕЛІНІЙНОГО НАВАНТАЖЕННЯ МЕРЕЖІ ЕЛЕКТРОЖИВЛЕННЯ

 

 

 

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

 

до лабораторної роботи з дисциплін

“Електротехнічні пристрої РЕЗ”

для студентів базового напряму 6.050901 „Радіотехніка”

та “Електроживлення комплексів зв’язку”

для студентів базового напряму 6.050903 „Телекомунікації”

 

 

Затверджено на засіданні

Кафедри радіоелектронних пристроїв та систем.

Протокол № __ від __.__.2013

 

Львів – 2013

Дослідження енергетичних параметрів нелінійного навантаження мережі електроживлення: Методичні вказівки до лабораторної роботи з дисциплін “Електротехнічні пристрої РЕЗ” для студентів напряму 6.050901 „Радіотехніка” та “Електроживлення комплексів зв’язку” для студентів напряму 6.050903 „Телекомунікації” /Укл.: В.Г. Сторож – Львів: Видавництво Національного університету „Львівська політехніка”, 2013.– 16 с.

 

 

Укладач Сторож В.Г., канд. техн. наук., доцент

 

 

Відповідальний за випуск І.Н. Прудиус, докт. техн. наук, проф.

 

Рецензенти В.І. Шклярський, канд. техн. наук, доц.,

Р.C. Колодій, канд. техн. наук, доц.

Мета роботи – вивчити методи визначення енергетичних параметрів нелінійного навантаження мережі електроживлення.

 

1. Теоретична частина

Способи компенсації потужності спотворень

 

Гармоніки, які генерують нелінійні навантаження, можуть бути причиною збоїв в роботі лінійних навантажень, їх передчасного зносу та виходу з ладу Тому для послаблення впливу гармонік розроблено широкий комплекс організаційних та технічних заходів:

▪ оптимальне під’єднання навантажень, що генерують гармоніки;

▪ об’єднання навантажень, що генерують гармоніки в окремі групи;

▪ живлення навантажень, що генерують гармоніки через окремий трансформатор та застосування спеціальних трансформаторів з різними групами з’єднання обмоток;

▪ застосування дроселів

▪ застосування фільтрів гармонік.

Зупинимося на застосуванні фільтрів гармонік докладніше. Фільтри бувають пасивні, активні та комбіновані.

 

 

Пасивний фільтр.

На рис. 3,а схематично показана мережа електроживлення, до якої під’єднані лінійні і нелінійні навантаження. Пасивний фільтр у вигляді послідовного коливального контура налаштовується на частоту гармоніки, яку необхідно придушити, і встановлюється паралельно до джерела гармонік. У результаті струм відповідної гармоніки замикається через цей фільтр і не впливає на роботу лінійних навантажень.

а)	б)
Рис. 3. Фільтри гармонік: пасивний фільтр а); активний фільтр б)

Можна використовувати декілька паралельно увімкнених фільтрів, які налаштовані на різні гармоніки. Окрім того пасивний фільтр може одночасно забезпечувати компенсацію реактивної енергії.

 

Активний фільтр

Активні фільтри (активні компенсатори) можуть застосовуватися як для компенсації спотворень напруги так і струму. При компенсації спотворень напруги такий фільтр включається послідовно з нелінійним навантаженням, а при компенсації спотворень струму – паралельно до нелінійного навантаження. Включення активного фільтра для компенсації гармонік струму показано на рис. 3,б. Такий фільтр представляє собою кероване джерело струму. На основі аналізу струму нелінійного навантаження це джерело автоматично генерує такі самі гармоніки струму, окрім основної, як і нелінійне навантаження, але у протифазі. У результаті лінійний струм стає синусоїдним. Активний фільтр легко адаптується до будь-якого навантаження, однак його гармонічна потужність є обмеженою.

 

Комбінований фільтр

Комбінований фільтр – це об’єднання двох попередніх пристроїв в одному, що забезпечує покращення технічних характеристик та можливостей в цілому (рис. 4).

Рис. 4. Комбінований фільтр гармонік

 

Комбіновані фільтри можуть застосовуватися:

▪ в промислових установках з сумарною потужністю 200 кВА (регулятори частоти, джерела безперебійного живлення, потужні випрямлячі);

▪ при необхідності одночасної компенсації реактивної енергії;

▪ при необхідності зменшення спотворення напруги для захисту чутливих навантажень (електроприймачів);

▪ для попередження перевантажень;

▪ для забезпечення електромагнітної сумісності обладнання.

Зміст звіту

 

3.1. У звіті потрібно сформулювати мету роботи та дати визначення нелінійного навантаження.

3.2. Привести схему експерименту, осцилограми напруги і струму досліджуваних нелінійних навантажень і позначити на них усі, необхідні для подальшого розрахунку, параметри.

3.3. Привести графіки апроксимованих залежностей напруги і струму.

3.3. Тип нелінійного навантаження та результати розрахунку його параметрів вписати в таблицю.

3.4. У висновках зробити порівняльний аналіз досліджуваних нелінійних навантажень.

 

4. Контрольні питання

 

4.1. Чому при нелінійному навантаженні коефіцієнт потужності не дорівнює ?

4.2. Що є причиною виникнення спотворень струму при нелінійному навантаженні?

4.3. Чому при нелінійному навантаженні має місце спотворення синусоїдної форми напруги мережі електроживлення?

4.4. Що означає термін коефіцієнт амплітуди?

4.5. Які негативні фактори, окрім спотворення синусоїдної форми напруги, мають місце при нелінійному навантаженні?

4.6. Що означає термін коефіцієнт гармонік?

4.7. Що таке кут відсічки і як він впливає на коефіцієнт гармонік?

4.8. Дайте характеристику нелінійного навантаження.

4.9. Чому при нелінійному навантаженні мають місце непродуктивні активні втрати електроенергії?

4.10. Поясніть механізми компенсації потужності спотворення.

 

Список літератури

1. Сегеда М.С. Електричні мережі та систем: Підручник.– Львів:Вид-во НУ «Львівська політехніка», 2007. – 488 с

2. Электропитание устройств и систем телекоммуникаций: Учебное пособие для вузов/ В.М. Бушуев, В.А. Деминский, Л.Ф., Захаров и др.– М.: Горячая линия – Телеком, 2009.– 384 с.: ил.

3. Атабеков Г.И. Основы теории цепей: Учебник для вузов: М.: Энергия, 1969. – 424 с.

ДОДАТОК

Рис. Д.1. Функція FU(ωt), що описує форму напруги

Рис. Д.2. Функція FU(ωt), що описує форму напруги – суцільна лінія;

функція FІ(ωt), що описує форму струму – штрих-пунктирна лінія

 

 

НАВЧАЛЬНЕ ВИДАННЯ

 

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

 

до лабораторної роботи з дисциплін

“Електротехнічні пристрої РЕЗ”

для студентів напряму 6.050901 „Радіотехніка”

та “Електроживлення комплексів зв’язку”

для студентів напряму 6.050903 „Телекомунікації”

 

 

Укладач Сторож В.Г., канд. техн. наук., доцент

 

Редактор

Комп’ютерне верстання

 

 

ДОСЛІДЖЕННЯ ЕНЕРГЕТИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ НЕЛІНІЙНОГО НАВАНТАЖЕННЯ МЕРЕЖІ ЕЛЕКТРОЖИВЛЕННЯ

 

 

 

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

 

до лабораторної роботи з дисциплін

“Електротехнічні пристрої РЕЗ”

для студентів базового напряму 6.050901 „Радіотехніка”

та “Електроживлення комплексів зв’язку”

для студентів базового напряму 6.050903 „Телекомунікації”

 

 

Затверджено на засіданні