Зачем корректируют коэффициент мощности при нелинейной нагрузке

Зачем корректируют коэффициент мощности при нелинейной нагрузке

Нелинейная нагрузка потребляет от электросети периодический, но не синусоидальный ток.
Периодический ток любой формы можно представить в виде:
- синусоидального тока, называемого основным (основной гармоникой), при частоте в 50-60 Гц;
- гармоник, которые являются синусоидальными токами с амплитудой меньше, чем у основного, с частотами, кратными частоте основного тока и определяющими порядок гармоник, например, третья гармоника имеет частоту 3 х 50 Гц = 150 Гц.

Примеры нелинейных нагрузок:
- газоразрядные и люминисцентные лампы
- светодиодные лампы
- сварочные установки
- электродуговые печи
- устройства с насыщающимися электромагнитными элементами (некоторые режимы и типы трансформаторов, дросселей)
- всевозможные импульсные блоки питания, инверторы, преобразователи в составе какого-либо оборудования и бытовой техники (компьютеры, источники бесперебойного питания, телевизоры, двигатели переменного тока с частотным регулированием, инверторные кондиционеры, стиральные машины с частотным управлением скоростью вращения и т.п.).

Потребление несинусоидального тока, порождает высшие гармоники, которые вместе с основной гармоникой напряжения воздействуют на источники, кабели, потребителей и прочее подключенное оборудование. Примеры воздействий:
- Напряжения гармоник могут нарушить работу устройств управления электронных приборов. Они могут влиять на условия коммутации тиристоров, смещая прохождение напряжения через ноль.
- Индукционные счетчики электроэнергии в присутствии высших гармоник дают дополнительную погрешность.
- Применяемые электроснабжающими компаниями системы телекоманд, использующие звуковые частоты, могут неправильно работать, если частоты присутствующих гармоник близки к ним.
- Мгновенные значения протекающих токов гармоник вызывают пропорциональные им электродинамические усилия, которые приводят к возникновению вибраций и акустических шумов, особенно в электромагнитных аппаратах (трансформаторы, реакторы).
- Пульсирующие механические моменты, вызванные гармоническими вращающимися магнитными полями, приводят к вибрациям во вращающихся электрических машинах. В экстремальных случаях может возникнуть вибрация на резонансной частоте вращающейся массы ротора, приводящая к накоплению усталости металла и возможному механическому повреждению.
- Помехи, наведенные в слаботочных цепях (связь, котроль, управление). Эти помехи появляются, когда слаботочная линия проложена вдоль силовой распределительной линии с искаженными по форме токами и напряжениями.
- Нагрев конденсаторов, следовательно дополнительные потери и последующее старение, пробой.
- Нагрев (дополнительные потери) в обмотках и железе вращающихся электрических машин (двигателей, генераторов) вызывает ускоренное старение изоляции, создает более тяжелые условия работы машин.
- Нагрев кабелей и оборудования приводит помимо лишних потерь к старению изоляции и вероятности полного выхода из строя. Увеличение диэлектрических потерь в изоляции - аналогично конденсаторам. Растет действующее значение тока при неизменной потребляемой активной мощности. Поверхностный эффект (поскольку присутствуют гармоники высокой частоты) приводит к росту сопротивления проводников. Особую опасность представляет нагрев нулевого проводника поскольку он не защищен автоматическим выключателем или предохранителем.
- В нулевом проводе гармоники кратные трем при сложении взаимно не компенсируются и в некоторых случаях эта сумма может превысить расчетный фазные ток. Поскольку от перегрузки по току защищаются только фазные повода, перегрузка нулевого (нейтрального) провода может привести к его повреждению, "отгоранию нуля" - что вероятно приведет к значительному перекосу фазных напряжений и повреждению потребителей.
- Ложное срабатывание автоматических выключателей.
- Резонансные явления на частотах высших гармоник - при возникновении резонансного или близкого к нему режима на какой-либо высшей гармонике тока или напряжения эта составляющая оказывается больше, чем амплитудное значение первой гармоники тока (напряжения) на тех же участках цепи. Это отрицательным образом может отразиться на работоспособности отдельных элементов и узлов системы.
- Искажение формы кривой питающего напряжения (несинусоидальность), что приводит к снижению напряжения на конденсаторах в импульсном блоке питания, соответственно ток в инверторе вырастит, тепловыделение увеличится- надежность снизится, снизившееся на конденсаторе напряжение снизит и устойчивость к кратковременным провалам напряжения.
- Крест-фактор (отношение величины амплитуды тока или напряжения к его действующему значению) нелинейной нагрузки может превысить максимальный крест-фактор источника бесперебойного питания, форма его напряжения сильно исказится или ИБП "уйдет в защиту", обесточив всю нагрузку, а не только виновника.

Источники информации:
ГОСТ 30804_4_30-2013 Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Методы измерений показателей качества электрической энергии.
Проблемы высших гармоник в современных системах электропитания Климов В.П., Москалев А.Д.
Коэффициент мощности однофазного бестрансформаторного импульсного источника питания. Климов В.П., Смирнов В.Н.
http://www.t-audiolab.ru/?m=231&page=913
http://www.apcmedia.com/salestools/LARD-8K6K8S/LARD-8K6K8S_R2_RU.pdf?sdirect=true
http://www.colan.ru/support/artview.php?idx=233
http://www.pro-schneider.ru/content/files/140.pdf
Заказать обратный звонок



Настоящим в соответствии с Федеральным законом № 152-ФЗ «О персональных данных» от 27.07.2006, отправляя данную форму, Вы подтверждаете свое согласие на обработку персональных данных. Мы, ООО «Перемена», гарантируем конфиденциальность получаемой нами информации. Обработка персональных данных осуществляется в целях эффективного исполнения заказов, договоров и пр. в соответствии с «Политикой конфиденциальности персональных данных».


Введите символы с картинки:

Настоящим в соответствии с Федеральным законом № 152-ФЗ «О персональных данных» от 27.07.2006, отправляя данную форму, Вы подтверждаете свое согласие на обработку персональных данных. Мы, ООО «Перемена», гарантируем конфиденциальность получаемой нами информации. Обработка персональных данных осуществляется в целях эффективного исполнения заказов, договоров и пр. в соответствии с «Политикой конфиденциальности персональных данных».



Введите символы с картинки:

Запрос пробной версии









Введите символы с картинки: