Отклонение напряжения

Отклонение напряжения может быть следствием работы, как источника питания, так и приемников, ток нагрузки которых создает падение напряжения на элементах сети.

Отклонение напряженияхарактеризуется показателем: установившееся отклонение напряжения d U _у – разностью между установившимся действующим значением напряжения U _у за интервал усреднения (60 сек) и номинальным действующим значением напряжения U _н:

d U _у= U _у– U _н

или %:

d U _у%=100%(U _у– U _н)/ U _н

Стандартом нормируется отклонение напряжения на выводах приемников электрической энергии.

Колебания напряжения

Колебанием напряжения называется изменение его действующего значения (или амплитуды) во времени: U_t = f (t). Обычно оно вызывается колебанием падения напряжения на общих участках сети, создаваемого током электроприемников, работающих с резкопеременной нагрузкой или в переходных режимах: дуговых сталеплавильных печей, крупных электродвигателей, сварочных машин и т.п.

Колебание напряжения неблагоприятно отражается на работе многих электроприемников, подключенных к данной сети. Оно может вызывать низкочастотные вибрации двигателей, мигание ламп и т.п.

Колебания напряжения характеризуются двумя основными показателями: размахом изменения напряжения и дозой фликера.

Размах изменения напряжения d U_t – разность значений следующих один за другим экстремумов (или экстремума и горизонтального участка) огибающей среднеквадратичных значений напряжения:

d U_t = U_i – U_{i+ 1}

или %:

d U_t %=100%(U_i – U_{i+ 1})/ U _н

Вспомогательными параметрами, характеризующими изменение напряжения, являются:

Частота повторения изменений напряжения F _{d Ut} [1/сек, 1/мин], которая определяется выражением:

F _{d Ut} = m / T,

где m – число измерений напряжения за время T, T – интервал времени измерения, принимаемый равным 10 мин.

Интервал времени между изменениями напряжения D t_{i , i+ 1}= t_{i+ 1}- t_i.

Доза фликера P_t. Фликер – субъективное восприятие человеком колебаний светового потока искусственных источников освещения, вызванных колебаниями напряжения в электрической сети, питающей эти источники. Доза фликера – мера восприимчивости к воздействию фликера за установленный промежуток времени.

Ощущение колебания напряжения человеком зависит не только от амплитуды колебаний, но и от времени восприятия. В новый ГОСТ введены понятия: P_St – кратковременная доза фликера P_t, P_Lt – длительная доза фликера, P_S – сглаженный уровень фликера.

Кратковременная доза фликера определяется как интегральное воздействие колебаний напряжения за период воздействия 10 мин.

Длительная доза фликера определяется как интегральное воздействие кратковременных, следующих друг за другом доз фликера за период воздействия, равный 2 часам.

Сглаженный уровень фликера определяет усредненный фликер – эффект за определенный промежуток времени.

Доза фликера является комплексным показателем, который определяет интегральное воздействие колебаний напряжения на глаз человека.

Исходными данными для расчета дозы фликера (формулы приведены в стандарте) являются уровни фликера, измеренные с помощью фликерметра. В этом приборе моделируется кривая чувствительности (амплитудно–частотная характеристика) глаз человека.

Несинусоидальность напряжения

Несинусоидальностью напряжения называется отклонение зависимости напряжения u = f (t) от синусоидального закона изменения во времени (рис.). ЭДС первичных источников питания (синхронных генераторов) удовлетворяет требованиям ГОСТ. Поэтому основной причиной несинусоидальности являются приемники с нелинейными вольтамперными характеристиками (вентильные преобразователи, электродуговые печи, сварочные установки, газоразрядные лампы и др.). Потребляемые ими токи нагрузки наряду с основной содержат и высшие гармоники. Протекая по общим сетям питания, они вызывают падения напряжения, которые, накладываясь на основную гармонику, приводят к искажению формы кривой напряжения на выводах электроприемников.

Несинусоидальность напряжения неблагоприятно сказывается на работе различного силового электрооборудования, систем релейной защиты, автоматики, телемеханики и связи, вызывает дополнительные потери энергии.

Как известно из курса математики, периодическую функцию, удовлетворяющую условиям Дирихле, можно разложить в ряд Фурье, состоящий из постоянной составляющей и бесконечной суммы синусоидальных функций кратного аргумента, называемых временными гармониками.

Гармоника, период которой равен периоду несинусоидальной периодической величины, называется основной гармоникой. Остальные составляющие синусоиды с частотами со второй по n -ю называются высшими гармониками.

Согласно теореме Фурье, мгновенное значение функции f(wt) может быть представлено тригонометрическим рядом:

,

где А ₀ - постоянная составляющая; n порядок гармоники; а, b – коэффициенты ряда Фурье; n – номер последней из учитываемых гармоник.

Несинусоидальность формы кривой напряжения характеризуется коэффициентами k_U и k_{U ( n )}, которые рассчитываются по известным гармоникам этого разложения.

Коэффициент искажения синусоидальности напряжения k_U – равен отношению среднеквадратичного значения напряжения высших гармонических составляющих к 1-ой гармонике (напряжению основной частоты):

где U _{( n )} – действующее значение n -ой гармонической составляющей напряжения, n – порядок гармонической составляющей, N – порядок последней гармоники (стандартом установлено N= 40).

Коэффициент n -ой гармонической составляющей напряжения k_{U ( n )} – равен отношению действующего значения напряжения этой составляющей к напряжению основной частоты:

k_{U ( n )}=100% U _{( n )}/ U ₍₁₎

При вычислении коэффициентов k_U и k_{U ( n )} допускается вместо действующего значения напряжения основной частоты U ₍₁₎ подставлять номинальное напряжение сети U _ном.

Лекция 6

Дата добавления: 2014-01-11