Röviden a felharmonikusokról Vezetékméretezés nemlineáris fogyasztók ellátására

Felharmonikusok keletkezése Áramszolgáltató: ideális esetben szinuszos, szimmetrikus 3f feszültséget szolgáltat, lineáris terheléseknél (pl. ellenállásfűtés, izzólámpa, stb.) hasonlóan szinuszos áram folyik a fázisvezetőkben, a nullvezetőben nem folyik áram (a fázisáramok összege 0) Nemlineáris fogyasztó: áramfelvétele nem szinuszos, megjelennek a felharmonikus összetevők.

Tipikus nemlineáris fogyasztók Hegesztőberendezések, ívkemencék Egyenirányítók, UPS-ek Szabályozott hajtások Irodagépek, számítógépek Háztartási gépek (TV, fénycső, mikrohullámú sütő, stb.) Mágneses telítésbe kerülő berendezések (pl. transzformátorok)

A felharmonikusok okozta problémák Valódi effektív érték növekedése – túlterhelés, veszteség Kondenzátorok túlterhelődése (Xc=1/(C),   Xc  Ic) Tápfeszültség torzulása Generátorok, motorok, transzformátorok túlterhelődése Áram a nullvezetőben

Esettanulmány Fázisfeszültségek Nullvezető árama és fázisáramok

Felharmonikus-tartalom csökkentése Nemlineáris fogyasztók elhelyezése tápponthoz közel, érzékeny terhelésektől távol Nemlineáris és érzékeny fogyasztók külön csoportosítása Megfelelő földelési rendszer, speciális transzformátorok alkalmazása Felharmonikus-szűrés „Hálózatbarát” tápegységek alkalmazása

Felharmonikus-szűrés Passzív: LC kör a kiszűrendő felharmonikusra hangolva (annak frekvenciáján lesz legkisebb az impedancia) Aktív: teljesítményelektronikai berendezésekkel kompenzálják a felharmonikus áramokat Hibrid: a fenti két módszer kombinációja

Mennyiségi jellemzők értelmezése Teljesítménytényező (csak tiszta szinuszos jeleknél egyezik cos-vel!) PF = P/S Csúcstényező: a csúcsérték és az effektív érték hányadosa, szinuszos jelnél 2 Hatásos teljesítmény (U0, I0 DC összetevő) P = U0I0+(U1I1cos1+ ... +UnIncosn+...) Meddő teljesítmény Q = (U1I1sin1+ ... +UnInsinn+...) Torzítási teljesítmény D = (S2-P2-Q2)-1/2

Mennyiségi jellemzők értelmezése Effektív érték Irms = (I02+I12+I22+...+In2+...)-1/2 Urms = (U02+U12+U22+...+Un2+...)-1/2 Teljes felharmonikus torzítás „y” mennyiségre (I, U) THDy = (y22+...+yn2+...)-1/2/y1 THDy = ((yrms/y1)2-1)-1/2

Méretezés felharmonikusoktól terhelt hálózaton „Ökölszabály”: szinuszos esethez képest 50%-kal megnövelt fázisvezető-keresztmetszet, duplájára növelt nullvezető keresztmetszet. Méretezés a felharmonikus áramok okozta feszültségesések figyelembevételével

Mintapélda

Megoldás (MAPLE 9.0 kód)