curs de armonici

Click here to load reader

  • date post

    30-Jun-2015
  • Category

    Documents

  • view

    707
  • download

    4

Embed Size (px)

Transcript of curs de armonici

Circuite electrice n regim deformant 1 4.CIRCUITE ELECTRICE N REGIM DEFORMANT 4.1. SURSE ALE REGIMULUI DEFORMANT 4.1.1. GENERALITI Elementelecomponentealeunuisistemenergeticsuntconceputes funcionezenregimarmonicsinusoidal,cufrecvenafundamentalnominal, stabilit prin reglementrile tehnice ale rii respective. Regimuldeformantesteacelacaresentlnetemaimultnpractic.Else datorete funcionrii n reelele de curent alternativ a aparatelor deformante i care sunt constituite n general din elementele neliniare din reea. Semnalele electrice periodice nesinusoidale (deformate) sunt cauzate de: -generatoarele rotative, care nu produc tensiuni de form perfect sinusoidal, -funcionarea n reelele de c.a. a aparatelor deformante i care sunt constituite ngeneraldeelementeleneliniaredin reea (consumatori deputere relativmare, avnd caracteristici neliniare: transformatoarele cu miezuri saturate, instalaiile de redresare, cuptoarele cu arc electric, etc.). Chiardactensiunileelectromotoarealegeneratoarelordincentraleelectrice suntpresupusesinusoidale,elementeleneliniaredeformeazcureniiiproduc astfelcderidetensiuneperiodicenesinusoidale,deaceeasenumescelemente deformantedecircuit.Caurmareaacestuifapt,nreelelecuelementeneliniare tensiuniledealimentarealeconsumatorilor(elementeliniaresauneliniare)sunt periodice nesinusoidale. Prezena surselor poluante n sistemul electric determin apariia i propagarea nreeleleelectriceaunorsemnaleperiodicesauneperiodicedecurentsau tensiune. nfunciederangularmonicii,definitcaraportntrefrecvenaarmoniciiicea fundamental, curbele de tensiune sau de curent produse de sursele poluante pot fi: -armonice, dac rangul lor este un numr ntreg; -subarmonice, dac rangul lor este subunitar; -interarmonice,dacrangullorestediferitdeunmultipluntregalfrecvenei fundamentale. npractic,domeniuldefrecvenalsurselorpoluantearmonicestedela civa heri la aproape 10 kHz. CIRCUITE ELECTRICE 2 Prinfrecvenalordeapariieiamplitudinealornraportcuamplitudinea fundamental,curbeledetensiunesaudecurentarmoniceprezintceamaimare importan n sistemul electric. Deformarearegimuluisinusoidalnreeleleelectricedecurentalternativse produce datorit urmtoarelor cauze: -tensiuneasurselordeenergieelectricdinSENesteperiodicnesinusoidal, nefiindperfectsinusoidal;considerndreeaualiniaratunciaparicureni armonici; -caracteristicile neliniare ale elementelor de reea; -natura consumatorilor racordai la reea, .a. Deci, pentru a exista regim deformant este necesar ca un semnal aplicat reelei s fie periodic nesinusoidal sau ca cel puin unul din parametrii reelei s fie neliniar. Dei se poate admite c generatoarele furnizeaz energia electric sub tensiuni electromotoaredeformsinusoidalexistenansistemaconsumatorilorneliniari producedeformareaputernicacurenilorcarecirculprinreeleledealimentare. Datoritcirculaieicurenilordeformai,tensiunileelectricendiferitepuncteale reelelor vor fi deformate (periodice nesinusoidale) ca urmare a cderilor de tensiune produsedecureniiperiodicinesinusoidalipeimpedanelecorespunztoareale reelelor. Pe de alt parte, consumatori cu caracteristic liniar de funcionare, cum ar fi condensatorii,funcionndntr-oreeacutensiuneperiodicnesinusoidal, contribuie la amplificarea acestui regim. O serie de consumatori a cror pondere este n continu cretere au o caracteristic neliniardefuncionare,cunesimetriidencrcare,cuvariaiidesarcinnocuri, ceeaceitransformnadevraipoluanipentrureeleleelectricegenernd armonici de curent i tensiune. Dinaceastcategoriefacpartecuptoareleelectricecuarc,instalaiilede sudare,acionrilecutiristoare,redresoarelecomandate,mutatoarelemonofazate sautrifazate,transformatoareleelectrice,liniiledetransportsupratensionateprin efectul corona etc., care introduc n reea un regim deformant. S-aconstatatcfuncionareareelelornregimdeformantaredreptcauz principal,pelngtransformareaenergieielectromagneticenaltformde energie, prezena acestor receptori neliniari de mare putere, circulaia armonicelor n reele fiind analog unei poluri a reelelor prin armonice. Prezenaregimuluideformantestelegatdeparticularitileconstructivei funcionalealeelementelorsistemuluielectroenergeticisemanifestprin deformarea tensiunii i/sau de curentului. Caurmareadeformriicureniloritensiunilordinreeauaelectric,puterile electriceglobaleactiveireactive,rezultdinsuprapunereaunorcomponente armonice de diverse ranguri, corespunztoare armonicilor de curent i tensiune. Este cunoscutfaptulcntr-oreeaelectricliniar,activ,carealimenteazreceptori liniari i neliniari, puterile active i reactive se conserv att pe armonici ct i global. Instalaiilencareserealizeazconvertireaenergieielectricede50Hzn energieelectricdealiparametrisaunaltformdeenergieaungeneralun caracter neliniar. Aceast neliniaritate se manifest prin modificarea legii de variaie n timp a curentului fa de legea de variaie n timp a tensiunii de alimentare. Astfel de instalaii sunt: Circuite electrice n regim deformant 3 -convertoarelestaticedeputere(mutatoarele),carepotfuncionanregimde redresor sau invertor; -convertoarele electrotermice, care convertesc energia electric n energie termic. Aceste instalaii sunt astfel realizate n prezent nct furnizeaz consumatorului deformantnu numai tipul nou de energie, ci i energie electric cu diveri parametri decareacestanuarenevoieinconsecinorefuleazsprereeauade alimentare,comportndu-sefadeaceastacaungeneratordecurenidediverse frecvene. nraportdefrecvenatensiuniielectrice,aceticurenipotfiarmonicii/sau nearmonici. Cercetrile au artat c ponderea o dein curenii armonici. Dacconstruciaechipamentuluielectricprincareserealizeazalimentarea consumatoruluideformantpermitecirculaiacurenilorarmonici,atuncilabornele acestuiechipamentvorapreacderidetensiunearmoniceastfelnctfiecare curent armonic i tensiunea armonic de rang corespunztor se vor combina spre a da energie electric armonic. Prezenaenergieielectricearmonicenreeaducelaalterareaenergiei electricede50Hz,faptevideniatprindeformareaformeisinusoidaleatensiunii electriceinconsecintrecereasistemuluielectroenergeticdelafuncionarean regim sinusoidal la funcionarea n regim deformant. Energia electric armonic se propag n reea, fiind aplicat la bornele tuturor echipamentelorelectricedelaproductor,transportor-distribuitoriconsumatori, fr a fi necesar funcionarea acestora, deci ea va reprezenta o perturbaie. Prinstructurasa,caleaferatelectrificat,producenreeauadealimentare nesimetrii de tensiune i curent, iar mutatoarele de pe locomotive conduc la apariia n sistemul de alimentare a armonicelor de tensiune i de curent, introducnd astfel regimurideformante,attnreeleledetransportidistribuieaenergieielectrice, precumininstalaiileserviciilorinternealelocomotivelor,formacurentului consumatdemontajeleredresoare(armonicele)depinznddemontajul redresoarelor.nacestfel,nraportcusistemulelectroenergetic,caleaferat electrificat reprezint un important consumator nesimetric i deformant. Reacia reelei electrice, n punctul de racord al redresoarelor se caracterizeaz prin:variaiatensiunii,dezechilibrudecureni,deformareatensiunii,variaia frecvenei,dispariiainstantaneeparialsautotalafazelor(ntreruperei restabilire), propagarea perturbaiilor de nalt frecven. Comutaiacauzeazasupratensiuniireeleidealimentare,ciupituriiciocuri (datoratescurtcircuitelortemporare)iproducevariaiadefazajuluiiputerii reactive.ntr-unpunctoarecare,amplitudineauneiciupituridepindederaportul (inductantotalpefaz)/(inductannamontepefaz).Oscilaiiledenalt frecvenprovocatedecomutaii,suntsalturibrutedetensiunecareintervinla nceputulimaialeslasfritulcomutaiei.Pentruunelemoduridecuplajaparent simetrice,asimetriacomutaieipoateconducelaapariiaunorarmoniceacror valoare teoretic ar trebui s fie nul. Deasemenea,setiecfuncionareacuungradmaredecompensare amplific fenomenele deformante cauzate de consumatorii deformani. nconcluzie,surselepoluantedincadrulsistemuluienergeticaparla funcionarea urmtoarelor categorii principale de instalaii: CIRCUITE ELECTRICE 4 -instalaiielectriceielectronicecucaracteristicineliniare(mutatoare,instalaiide electroliz, cuptoare cu arc electric etc.); -generatoareielementedetransfercare,princonstrucialor,nurealizeaz semnale de ieire de form perfect sinusoidal (maini sincrone, transformatoare de putere etc.); -componente ale circuitului electric care funcioneaz n regimuri anormale (maini electrice i transformatoare n suprasarcin, descrcarea corona pe liniile electrice aeriene etc.). n ceea ce privete gradul de deformare a tensiunii i curentului se poate releva i influena elementelor reactive de circuit (bobine, condensatori) asupra semnalelor ceintervin(tensiuni,cureni)ntr-unregimdeformant.Elementelereactive de circuit secomportnmoddiferit,producnddeformareamaipronunataunoradintre semnale n raport cu celelalte. innd seama de acest fapt, dup o clasificare fcut deprof.C.Budeanu(1886-1959),elementeledecircuitcareproducregimul deformant se clasific n: -elementedeformantedecategoriaI(elementelecucaracteristicineliniare),care suntcauzainiialisinguradealtfelaproduceriiregimuluideformant;fiind alimentatecutensiunisaucurenirigurossinusoidali,producfenomene deformante.n aceast categorie se claseaz mutatoarele (supape mecanice, cu vapori de mercur etc.), reactane cu miez de fier (transformatoare, bobine de oc etc.),alternatoareleindustrialeacrorcurbdetensiunenuestesinusoidal, cuptoare cu arc, linii electrice de nalt tensiune; -elementedeformantedecategoriaII(elementelereactiveliniare),carenudau natereregimuluideformantdarcare,fiindalimentatecucurenideformani, amplific aceast deformaie: elemente reactive liniare care produc distorsiuni mai pronunateaunorsemnalnraportcucelelalte(bateriidecondensatori,linii electrice de transmitere a energiei electrice, aeriene sau subterane etc). Reeleleelectricemodernecomportnconstrucialorunnumrdestulde mare de elemente deformante de clas I sau II. ntr-adevr, nu se poate concepe o reea modern fr transformatoare, al cror fier este adesea saturat; de asemenea, alimentareatramvaieloricilorferateelectrice,funcionndncurentcontinuu,se faceazi,dincencemaimult,cuajutorulmut