Повна потужність та коефіцієнт корисної дії трифазної чотирипровідної системи живлення

Autor: Larysa Mykolaivna Batrak, Serhii Yosyfovych Polishchuk, Myhailo Yuhymovych Artemenko
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2018
Předmět:
Zdroj: Мікросистеми, Електроніка та Акустика : науково-технічний журнал, 2018, Т. 23, № 3(104)
Mìkrosistemi, Elektronìka ta Akustika, Vol 23, Iss 3 (2018)
Popis: 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. The differences between Buchholz's formula of apparent power and proposed formulation were demonstrated in the case of three-phase four-wire power system. It was shown that voltage integral from proposed formula of apparent power is the value of power losses in active resistances of power cable, which is due to load line-to-neutral voltages and short circuit mode of load. A new physical sense of apparent power was established, it is a geometric mean value of short-circuit power and power losses, caused by line currents. This definition of apparent power of three-phase power supply system is completely equivalent to definition standardized by IEEE. Conditions to achieve unit power factor and maximum efficiency of three-phase four-wire power system were established. The formula for determining efficiency of three-phase four-wire power system for unbalanced non-sinusoidal mode with a given load power factor and the known load factor has been derived. Computer simulation in MATLAB Simulink showed good agreement between the experimental data and the theoretical curves for efficiency both in the presence of the SAF, or without it. Показано, что интеграл напряжений в предложенной формуле полной мощности представляет собой величину мощности потерь в активных сопротивлениях силового кабеля, обусловленную фазными напряжениями источника в режиме короткого замыкания нагрузки. Был установлен новый физический смысл полной мощности: это среднее геометрическое значение мощности короткого замыкания трехфазного источника на силовой кабель и мощности потерь, вызванной линейными токами и током нейтрали. Это определение полной мощности трехфазной системы питания полностью эквивалентно стандарту IEEE. Выведена формула для определения коэффициента полезного действия трехфазной четырехпроводной системы питания для несбалансированного несинусоидального режима с заданным коэффициентом мощности и известным коэффициентом нагрузки. Компьютерное моделирование в MATLAB Simulink показало хорошее совпадение экспериментальных данных с теоретическими кривыми коэффициента полезного действия как при наличии параллельного активного фильтра, так и без него.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: