Kvalitet EE & Harmonici
-
Upload
cingoski123 -
Category
Documents
-
view
60 -
download
4
description
Transcript of Kvalitet EE & Harmonici
-
1HARMONICI
dr. sc. Tatjana Konji, vanredni profesorUniverzitet u Tuzli, Fakultete elektrotehnike
-
2Dio materijala koritenog u ovom predavanju djelimino je baziran na matrijalima sa predavanja:
Power Quality - Harmonics, Dr J. V. Milanovi Dipl.Ing., M.Sc., Ph.D., SMIEEE, CEng, MIEE, University of Manchester, 1999-2005
i seminara:
Power Quality: What is it and should we be worried about it?Dr J. V. Milanovi Dipl.Ing., M.Sc., Ph.D., SMIEEE, CEng, MIEE 10. 01. 2005., University of Tuzla, Bosnia & Herzegovina 11. 01. 2005., University of Novi Sad, Serbia & Montenegro 22. 03. 2005., University of Skopje, Macedonia
School of Electrical & Electronic Engineering
-
3Preporuena literatura: R.C.Dugan, M.F.McGranaghan, S.Santoso, H.W.Beaty,
Electric power systems quality, MCGrawHill, 2002
G.J.Wakileh, Power Systems Harmonics - Fundamentals, Analysis and Filter Design, Springer, 2001
V.Kati, Kvalitet elektrine energije vii harmonicimonografija, Univerzitet u Novom Sadu, Fakultet TehnikihNauka, Edicija Tehnike Nauke - Monografije, Novi Sad, 2002.
V.Kati, A.Toko, T. Konji, Kvalitet elektrine energije,Tempus CD_JEP-18126-2003, Novi sad, Juni, 2007
-
4Sadraj
Uvod, pojmovi i definicije
Podjela harmonika
Izvori viih harmonika
Negativni efekti harmonika
-
5Definition of harmonics
Sinusoidal component of a periodic waveform having a frequency that is an integer multiple of a fundamental frequency (fn=50Hz or fn=60Hz).
fh=h*fn , h=1,2,3, ...
-
6Definition of harmonics
-
7Causes of harmonic Some load equipment does not draw a
sinusoidal current from a perfectly sinusoidal voltage source!
The relationship between voltage and current at every instant of time is not constant, i.e., the load is non-linear.
Harmonic currents flowing through the system impedance results in harmonic voltages at the load.
-
8The effect of nonlinear loads!
Harmonics are due to periodic distortion of the voltage or current waveform.
The distortion comes from nonlinear devices, principally loads.
-
9Representation of nonlinear loads
A nonlinear load can be represented as a source of harmonic currents:
-
10
Vh(f=fh)=Ih Zh(f=fh)
-
Harmonic distorsion Low order harmonics
-
Harmonic distorsion High order harmonics
-
14
Importance of harmonicsExpectation Fundamental objective of electric utility is to supply
each electric load with a fairly constant voltage (e.g.,50Hz, 220 V).
Load equipment designed to operate from asinusoidal voltage source
Reality Application of non-linear loads creates distortions
Additional operation costs Potentially harmful for utility equipment Potentially harmful for end-consumer equipment
-
15
Podjela harmonika
-
16
Harmonici h-tog ranga (h=1,2,3, ...) za napone po fazama (a, b, c):
tjhhah eVV
=
= 32tjh
hbh eVV
= 34tjh
hch eVV
Podjela harmonika prema sistemu koji stvaraju - 1
-
17
h=1 h=2
tj11a eVV
=
= 32tj
11b eVV
= 34tj
11c eVV
t2j22a eVV
=
= 34t2j
22b eVV
= 32t2j
22c eVV
h=3t3j
33a eVV=
t3j33b eVV
=t3j
33c eVV=
Direktan trofazni sistemInverzan trofazni sistem
Nulti trofazni sistem
-
18
Direktan trofazni sistem ine harmonici
h=3n+1, n=0,1,2,...
Inverzan trofazni sistem ine harmonici
h=3n-1, n=0,1,2,...
Nulti trofazni sistem ine harmonici
h=3n, n=0,1,2,...
Rang harmonika - h
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ...
Trofazni sistem d i 0 d i 0 d i 0 d ...
-
19
Harmonici struje koji formiraju direktan sistemuzrokovati e odgovarajue padove napona na direktnim impedansama grana u mrei (analogno je i za inverzni i nulti sistem).
Ako je impedansa grane za osnovni harmonik:
Za N-ti harmonika impedansa iste grane e biti:
pod pretpostavkom da je grana linearna.
LjRZ1 +=
LhjRZh +=
-
20
Podjela harmonika prema parnosti - 2
Parni harmonici (h paran broj) mogu nastati samo uslijed takve smetnje u mrei koja se
ne ispoljava podjednako u obje poluperiode osnovnog talasa
rijetko se javljaju
rijetko se razmatraju
izazivaju tee posljedice
-
21
Podjela harmonika prema parnosti - 2
Harmonici djeljivi sa 3 (h broj djeljiv sa 3) tvore nulti sistem
nastaju prilikom magnetiziranja zasienih eljeznih jezgri
najvie izraen trei harmonik
Preostali harmonici tvore direktan ili inverzan sistem
najee se tretiraju
-
22
Podjela harmonika prema frekventnom opsegu - 3
Subharmonici (podharmonici)
Niskofrekventni harmonici
Interharmonici (meuharmonici asinhroni harmonici)
Visokofrekventni harmonici
-
23
Subharmonici (podharmonici)
f < 50Hz
Generiu ih prekidai naizmjenine struja i elektrolune pei
Uticaj se ogleda u treperenju svjetlosti (fliker)
Predstavljaju ozbiljan problem u mrei
-
24
Niskofrekventni harmonici fn = n50 Hz, n=1,2,3,..., najee n
-
25
Interharmonici fn n50 Hz, n=1,2,3,...,, ali fn < 10kHz
Vezani za rad elektromotornih pogona sa regulacijom brzine pomou pretvarakog sklopa ispravlja-invertor ili ciklokonvertora
Nekarakteristini harmonici
Na njih su osjetljiva elektronska regulaciono-upravljaka kola, sistemi za ton frekventnu komandu i telemetriju, koji koriste energetske vodove za prenos signala
-
26
Visokofrekventni harmonici fn > 10kHz
esto se tretiraju kao radiofrekventne smetnje
Posljedica su komutacionih tranzijenata u samim elektronskim ventilima, tj. energetskim prekidakim komponentama
Negativan uticaj na: telekomunikacione signale, rad mikro elektronskih kola u raunarskim sistemima
-
27
Izvori viih harmonika
-
28
Elektronski energetski pretvarai - 1 Ispravljai pretvarai naizmjenine struje u jednosmjernu Invertori - pretvarai jednosmjere struje u naizmjeninu operi - pretvarai jednosmjere struje u jednosmjernu (vezani
za mreu preko ispravljaa)
Regulatori naizmjeninog napona
Prenosna funkcija pretvaraa je nelinearna
MREA POTROA(el. mot. pogon)
ENERGETSKIELEKTRONSKIPRETVARAI
Nelinearni potroaIzvor sa harmonicima
Harmon. Harmon.
-
29
Elektrine maine - 2 Transformatori Rotirajue elektrine maine
sinhroni generatori asinhroni motori
Vii harmonici nastaju uslijed rada ili odlaska radne take u nelinearni dio BH karakteristike
Struja magneenja transformatora ukljuujui i uticaj histereze
-
30
Elektrine pei - 3 Elektrootporne pei Indukcione pei Elektrolune pei znaajan izvor viih harmonika, kolebanja
napona (flikera)
Osvjetljenje - 4 Sijalice koje rade na bazi pranjenja u gasovima
fluoroscentne sijalice naroito izraeni harmonici djeljivi sa 3 dominantan trei harmonik
-
31
Industrija - 5 Elektroliza Livnice Valjaonice Fabrike tekstilne industrije Fabrike papira eljezare, itd.
Domainstva i poslovne zgrade 6 Viespratnice istovremeno djelovanje velikog broja ureaja
(TV aparati, video-rekorderi, audio ureaji, mikrovalne penice, i sl.)
Poslovne zgrade administrativne, komercijalne i uslune ustanove (raunari, tampai, fluoroscentna rasvjeta, i sl.)
-
32
Izvori viih harmonika
h
-
33
Izvori viih harmonika
-
34
Negativni efekti harmonika
-
35
Kvarovi na kondenzatorskim baterijama bre starenje dielektrika, njegov proboj, preoptereenje reaktivnom snagom
Interferencija i ometanje signala ton frekventne komande, telemetrije, prenosa informacija koji za medij koriste energetske vodove
Poveani gubici (smanje korisne instalisane snage)
elektrinih maina (generatora, transformatora, motora) Gubici u vodiima (Joulova toplota)
Gubici u eljezu
kablova i vodova Gubici u vodiima (Joulova toplota)
Gubici u dielektriku i vanjskim metalnim oblogama
-
36
Prenaponi i prekomjerne struje kao posljedica rezonancije u sistemu uzrokovane harmonicima napona i struje
Proboj dielektrika izolovanih kablova zbog harmonijskih prenapona
Interferencija sa telekomunikacionim sistemima (najee telefonskim)
Interferencija sa mikroprocesorski kontrolisanim sistemima (reunari)
Greke u pokazivanju indukcionih brojila za mjerenje potronje elektrine energije
Mehanike oscilacije asinhronih i sinhronih maina
Greke u radu regulacionih kola baziranih na detekciji prolaska napona kroz nulu, itd.
HARMONICIDio materijala koritenog u ovom predavanju djelimino je baziran na matrijalima sa predavanja: Power Quality - Harmonics, Dr J. V. Milanovi Dipl.Ing., M.Sc., Ph.D., SMIEEE, CEng, MIEE, University of Manchester, 1999-2005 i seminara:Power Quality: What is it and should we be worried about it? Dr J. V. Milanovi Dipl.Ing., M.Sc., Ph.D., SMIEEE, CEng, MIEE 10. 01. 2005., University of Tuzla, Bosnia & Herzegovina 11. 01. 2005., University of Novi Sad, Serbia & Montenegro 22. 03. 2005., University of Skopje, MacedoniaPreporuena literatura:SadrajDefinition of harmonicsDefinition of harmonicsCauses of harmonicThe effect of nonlinear loads! Representation of nonlinear loads Slide Number 10Slide Number 11Harmonic distorsion Low order harmonicsHarmonic distorsion High order harmonicsImportance of harmonicsPodjela harmonikaSlide Number 16Slide Number 17Slide Number 18Slide Number 19Slide Number 20Slide Number 21Slide Number 22Subharmonici (podharmonici) Niskofrekventni harmonici Interharmonici Visokofrekventni harmoniciIzvori viih harmonikaSlide Number 28Slide Number 29Slide Number 30Slide Number 31Slide Number 32Slide Number 33Negativni efekti harmonikaSlide Number 35Slide Number 36