Повна потужність та коефіцієнт корисної дії трифазної чотирипровідної системи живлення
Бічна панель сторінки статті
Основний зміст сторінки статті
Анотація
Несиметрія навантаження трифазних трипровідних систем живлення призводить до погіршення якості електричної енергії в точках загального під’єднання, що проявляється у появі пульсацій миттєвої потужності та додаткових втрат на опорах ліній електропередач, а також у несиметрії напруг живлення. Ефективна компенсація асиметрії навантаження можлива лише за допомогою силових активних фільтрів, при цьому паралельні активні фільтри характеризуються меншими втратами потужності, ніж послідовні. Функція паралельного активного фільтру полягає у тому, щоб генерувати у навантаження неактивні компоненти струму, що потребує нелінійне навантаження. Тоді від джерела буде споживатися активний струм з мінімальними втратами, одиничним значенням коефіцієнта потужності та максимальним значенням коефіцієнта корисної дії системи живлення. Проте у визначенні коефіцієнта потужності фігурує повна потужність, яка зазвичай розраховується за формулою Бухгольца у вигляді добутку середньоквадратичних значень лінійних струмів і фазних напруг. Незалежність повної потужності в формулі Бухгольца від співвідношення опорів лінійних проводів та нейтралі свідчить про її неадекватність для чотирипровідних систем з ненульовим нейтральним струмом.
В роботі була продемонстрована різниця між формулою повної потужності Бухгольца та запропонованою формулюванням у випадку трифазної чотирипровідної системи живлення. Показано, що інтеграл напруг в запропонованій формулі повної потужності є величиною втрат потужності в активних опорах силового кабелю, обумовленою фазними напругами джерела в режимі короткого замикання навантаження. Був встановлений новий фізичний зміст повної потужності: це геометричне середнє значення потужності короткого замикання трифазного джерела на силовий кабель і потужності втрат, викликаної лінійними струмами та струмом нейтралі. Таке визначення повної потужності трифазної системи живлення повністю еквівалентно стандарту IEEE. Знайдено умови досягнення одиничного значення коефіцієнта потужності та максимального значення коефіцієнта корисної дії трифазної чотирипровідної системи живлення з паралельним активним фільтром. Виведено формулу для визначення коефіцієнта корисної дії трифазної чотирипровідної системи живлення для незбалансованого несинусоїдного режиму з заданим коефіцієнтом потужності і відомим коефіцієнтом навантаження. Комп'ютерне моделювання в MATLAB Simulink показало хороший збіг експериментальних даних з теоретичними кривими коефіцієнта корисної дії як за наявності паралельного активного фільтра, так і без нього.
Бібл. 8, рис. 5, таб. 1.
Блок інформації про статтю
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
Посилання
S. Fryze, “Artykuł „Moc czynna, bierna i pozorna układu 3-fazowego o odkształconych przebiegach napięć fazowych i prądów przewodowych,” in Wybrane zagadnienia teoretycznych podstaw elektrotechniki, Warszawa – Wrocław: PWN, 1966.
H. Akagi, E. H. Watanabe, and M. Aredes, Instantaneous Power Theory and Applications to Power Conditioning. Wiley-IEEE Press, 2007, ISBN: 978-0-470-10761-4.
L. S. Czarnecki, “Currents’ Physical Components (CPC) concept: a fundamental of Power Theory,” Przegląd Elektrotechniczny, vol. 84, no. 6, pp. 28–37, 2008, URL: http://pe.org.pl/abstract_pl.php?nid=1574.
G. G. Zhemerov, N. A. Ilyina, O. V. Ilyina, and E. Al, “Efficiency of three–phase four–wire power supply system with an asymmetric load,” Tekhnichna Elektrodynamika “Silova Elektron. ta energoefektivnist,” vol. 1, pp. 22–31, 2010.
M. Y. Artemenko, L. M. Batrak, S. Y. Polishchuk, V. M. Mykhalskyi, and I. A. Shapoval, “The effect of load power factor on the efficiency of three-phase four-wire power system with shunt active filter,” in 2016 IEEE 36th International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO), 2016, pp. 277–282, DOI: 10.1109/ELNANO.2016.7493067.
E. Emanuel, Power Definitions and the Physical Mechanism of Power Flow. John Wiley & Sons, Ltd, 2010, ISBN: 9780470667149.
M. Y. Artemenko, “Apparent power of three-phase power system in nonsinusoidal mode and energy effectiveness of shunt active filters,” Electron. Commun., vol. 19, no. 6, pp. 38–47, 2014, DOI: 10.20535/2312-1807.2014.19.6.112910.
M. Y. Artemenko and L. M. Batrak, “The new formula for apparent power and power losses of three-phase four-wire system,” in 2017 IEEE 37th International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO), 2017, pp. 389–393, DOI: 10.1109/ELNANO.2017.7939784.
