Sisteme de iluminat Solid-State cu LED-uri. - cnr-cme.ro electromagn.pdf · sisteme de iluminat...
Transcript of Sisteme de iluminat Solid-State cu LED-uri. - cnr-cme.ro electromagn.pdf · sisteme de iluminat...
SISTEME DE ILUMINAT SOLID-STATE CU LED.
INTERACȚIUNEA ȘI EFECTUL ACESTORA ASUPRA PERFORMANȚEI REȚELEI
ELECTRICE
CUPRINS
• Motivare
• Elemente fundamentale legate de calitatea energiei
• Schimbări legate de tipul sarcinilor si modul de consum
• Concluzii
ILUMINATUL SOLID-STATE CU LED
• In urma cu doar15 ani penetrarea tehnologiei de tip SSL cu LED in
iluminat era privita cu scepticism
• Pana in 2020 va avea o pondere de aproape 80% in iluminatul
general
• In 2030 va produce o economie de energie in iluminat de aproape
50%
MOTIVARE• Penetrarea unor “tipuri noi” de sarcini neliniare rezultate
din:
Iluminare eficienta
Consumatori Electronici- invertoare, convertoare etc
Aparate electrice casnice
Vehicule electrice
• Impact in reteua electrica: reducerea eficientei, fiabilitatii, calitatii, reglementari special de cablare(neutru considerat purtator de current)
ANALIZA
• Pana recent in rețeaua de alimentare de joasa tensiune de 230V,
sarcina tipica pentru iluminatului electric a fost în principal de tip
rezistiv (lămpi cu incandescență) și / sau tip inductiv (în principal
lămpi fluorescente).
• Creșterea exponențială a numărului sistemelor de iluminat Solid-
State a modificat considerabil această situație.
• Sistemele de iluminat care utilizează LED-uri au efect asupra
performanței rețelei electrice din sistemului energetic, si reprezintă
o sarcina neliniara ce poate produce dezechilibre.
EFECTE DE ORDIN GENERAL
• Supraîncălzirea transformatoarelor
• Defectarea condensatoarelor ca urmare a armonicelor excesive sau
stress in dielectric
• Pierderi in cabluri
• Încărcarea conductorului de neutru
• Deconectarea siguranțelor automate
• Precizia măsurării energiei consumate
ELEMENTE FUNDAMENTALE
• Analiza funcționarii sistemului de rețele electrice cu sarcini
neliniare de tip SSI-LED se poate determina prin calculul
efectului fiecărei armonici individuale distribuite prin
diferitele impedanțele ale sistemului. Analiza Fourier indică
faptul că curentul absorbit de către convertorul AC/DC are
o componentă de frecvență fundamentală plus toate
armonicelor impare (a 3-a, a 5-a, 7-lea, al 9-lea, 11-lea,
etc.).
EFECTUL ARMONICILOR• Încălzirea conductorilor ca urmare: current de
sarcina circula adițional, redistributia densitatii
de curent (skin effect)
• Armonica a 3-a: fără fundamentala prin N dar
armonica a 3-a este 300%
Incalzireaconductorilormasurata prin: I2Z
LIMITE
• THD=Procent de RMS a tuturor armonicilor în raport cu
fundamentala
• Limite impuse de IEEE 519𝑇𝐻𝐷 =
𝑖=2𝑛 𝐻𝑖
2
𝐻1∙ 100%
ISC/IL
IHD for Odd Harmonic Currents THD for
Odd Harmonic
Currents
h < 1111 ≤ h < 17
17 ≤ h < 23
23 ≤ h < 35
35 ≤ h
<20 4.0% 2.0% 1.5% 0.6% 0.3% 5.0%20-50 7.0% 3.5% 2.5% 1.0% 0.5% 8.0%
50-100
10.0% 4.5% 4.0% 1.5% 0.7% 12.0%
100-1000
12.0% 5.5% 5.0% 2.0% 1.0% 15.0%
>10015.0% 7.0% 6.0% 2.5% 1.4% 20.0%
SURSA ALIMENTARE CORPURI DE ILUMINATCU LEDELECTROMAGNETICA
• Eficienta >90%
• Factor de putere >0.92
• THD <17%
• Inrush current <50A
• Curent constant, tensiune constanta
si putere constanta
Testare termica
CONSUMUL DE ELECTRICITATE
• Distributia consumatorilor in Romania
• Iluminatul reprezinta cel putin 20% (in 2014 ) din
consumatorii residentiali
• Cele mai multe lampi incandescente au fost excluse
incepand cu 2014
• CFL
• LED
EFICIENTA
0
50
100
150
200
250
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500
Ele
ctri
city
Co
nsu
mp
tio
n (
Wat
t)
Initial Luminous Flux (Lumen)
Incandescent Light (750 to 4,000 Hours)
Compact-Fluorescent Light (8,000 to 12,000 Hours)
White LED (30,000 to 50,000 Hours)
-incandescent 15 lm/W (90% caldura)-fluorescent 90 lm/W (80% caldura)-halogenuri 120 lm/W (70% caldura)-LED 200 lm/W (60% caldura)
SURSE DE ALIMENTARE IN SISTEME EFICIENTEDE ILUMINAT –CAZURI EXTREME
Lampa Compact Fluorescenta
Lampa LED
Lampa cu Incandescenta
CURENTI IN NEUTRUIndustrial Commercial
CONCLUZII
• Consumul de electriciate si caracteristicile sarcinii sunt in schimbare
• Producerea armonicii a 3 a produsa in electronica de putere trebuie
considerata
• Efecte:
• In sistemul de putere insusi
• In sarcina insasi
• In circuitele de comunicare
• In sistemul de taxare