5.16 Měření a analýza odběru elektrické energie svítidly a jejich rušivé vlivy na distribuční síť

Transkript

1 Měřeí a aalýza odběru elekrcké eerge svídly a jejch rušvé vlvy a dsrbučí síť Měřeí a aalýza odběru elekrcké eerge svídly a jejch rušvé vlvy a dsrbučí síť 5.6. Úvod roblemaka odběru elekrcké eerge spořebč, právě ak jako meodka jeho měřeí a hodoceí jsou do ejmeších podrobosí propracováy, přčemž se však předpokládá, že odběr je v sousavě uskuečňová susovým proudy a avíc souměrě. Naejvýš se eo odběr uvažuje s určým árokem a přeos jalové eerge, když je všeobecě zámo, že v současé době jsou asazováy spořebče, a o vzhledem k všeobecým úsporám, s polovodčovým vsupím obvody. y však zaěžují apájecí sousavu sále věší měrou esusovým proudy, keré se ako podílí a přídavých zráách v rozvodé sousavě a způsobují elekromagecké rušeí eergecké radové, keré působí zpěě egavě a spořebče přpojeé do rozvodé sousavy mmo. ěmo problémům se evyhula a osvělovací echka a o v podobě předřadých prvků svěelých zdrojů, zejméa pak zdrojů výbojových. Akuálí je o především v současé době, kdy dochází k hromadému asazováí áhradě zdrojů pro všeobecé osvělováí ve svěelě echckých projekech v podobě ízkolakých ruťových výbojek s předřadíkem v éměř všech vyráběých ypech. Samozřejmě, že příko jedolvého svěelého zdroje je zaedbaelý ve srováí s lokalzovaým výkoem ebo sad výkoem dsrbučího uzlu, ale je řeba s uvědom celkový poče ěcho svěelých zdrojů a výko kerý předsavují. A jak ukážeme pozděj úroveň rušvých vlvů je ásledkem oho rozhodě ezaedbaelá Rozbor úlohy Jeslže chceme jedoduše vyjádř charaker odběru používaých svěelých zdrojů pro všeobecé osvělováí, pak o základím z ch eploím zdroj žárovce můžeme říc, že v prvím přblížeí se chová jako čsě ohmcký spořebč. Naopak další ejrozšířeější leárí zářvky s klasckým dukčím předřadíkem, se projevují mmo jé velkým fázovým posuvem proudu vz.obr Novým zdroj ve svěelě echckých projekech, jak o ch bylo pojedáo v předchozím, jsou leárí a kompakí zářvky s elekrockým předřadíkem v případě kompakích egrovaým vyzačující se pulsím odběrem proudu v ové kocepc s pulsě šířkovou modulací apájecího proudu a jsou proo zdrojem rušeí v šrokém kmočovém spekru vz. Obr schéma zapojeí předřadíku [],[]. odle ČSN EN exsují v podsaě dva základí prosředky měřeí a ásledé aalýzy úrově rušeí, kerá spočívá ve saoveí obsahu sgálů jé frekvece ež základí 5 Hz měřeého průběhu velčy apěí,proud,výko. V prvím případě se jedá o přímé měřeí frekvečího spekra, založeém a flrac vsupího sgálu. Ve druhém pak o měřeí časového průběhu prosředcvím vhodé měřící kary, s ásledým vyhodoceím, keré spočívá v rozkladu esusových perodckých průběhů a řadu susových a kosusových průběhů zv. vyšší harmocké pomocí Fourerova eorému apříklad v podobě FF algormu. V dalším se budeme sousřed a aalýzu časového průběhu, eboť yo přísroje paří k ejpoužívaějším. Okamžé hodoy apěí a proudu u m, s ω ϕ, m, s ω ϕ, Efekví hodoy apěí a proudu poom bez ulových složek, u d u d, 5.78

2 Laboraorí úlohy ze svěelé a osvělovací echky 74 d d S přhléduím k malým hodoám čelů zkresleí apěťové sousavy a pro lepší přehledos prováděého rozboru budeme apěí a svorkách spořebče považova za susové jedovlé vyjádřeé rovcí u m ω s. 5.8 erodcký esusový průběh elekrckého proudu. 5.8 K posouzeí míry deformace křvky, j. pro posouzeí možsví vyšších harmockých, zavádíme zv. harmocké zkresleí, ebo éž celkové zkresleí křvky a o ve dvou používaých vzazích, kde prví z ch je defováa v ormě ČSN EC -- HD, %;A;A HD. %;A;A 5.83 Aalogcky můžeme yo rovce přepsa pro apěí. Dosazeím rovc pro apěí a proud výše defovaých, s příslušým zjedodušeím, do obecé rovce výkou, dosaeme vzah pro jeho okamžou hodou výkou ve varu u u p ι ι ro čý výko poom plaí, že je sředí hodoou výkou okamžého d u, 5.85 a po dosazeí za apěí a proud z předcházejících rovc a bez uvažováí zjedodušujících předpokladů pro průběh apěí ϕ cos Z předcházející rovce vdíme, že sředí hodoa výkou obecě sřídavého proudu se rová souču sředích hodo výkoů jedolvých harmockých. o zároveň zameá, že apěí a proud dvou růzých kmočů edávají rvale žádý výko a jeslže uvažujeme edeformovaou apěťovou sousavu je čý výko rove pouze reálé čás souču apěí a proudu prví harmocké. Hodoa zdálvého výkou je defováa součem efekvích hodo apěí a proudu S, 5.87 a v souladu s předchozím můžeme uo rovc přepsa do varu s cos D Q S ϕ ϕ, 5.88

3 Měřeí a aalýza odběru elekrcké eerge svídly a jejch rušvé vlvy a dsrbučí síť 75 kde D je deformačí výko, kerý je produkem součů efekvích hodo harmockých růzého řádu a kerý se udíž epodílí a čé prác jeho sředí hodoa ze jedu perodu je rova ule. Jeslže yí vyjádříme účík ako defovaého odběru dosaeme zv. skuečý-opravdový účík λ začeý éž F, eboť v dřívějším pojeí ebylo s ěmo skuečosm počíáo. edy λ q cosϕ kde cosϕ S Q D Q V ovém pojeí je edy jalový výko rove. 5.9 Q Q D Obr rcpálí schéma zapojeí měřícího pracovšě Úkol měřeí omocí paměťového oscloskopu ebo jého vhodého prosředku změře usáleé průběhy apěí a proudů v jedé perodě předložeých svěelých zdrojů. roveďe aalýzu jejch rušvých vlvů v usáleém provozím savu osup měřeí. Zapoje pracovšě podle schémau zapojeí, přčemž do obvodu přpoje měřeý svěelý zdroj.. řpoje a apájeí všechy zdroje obvodu a měřící č vyhodocovací zařízeí, včeě obvodu svěelého zdroje a echeje usál paramery obvodu. 3. Nasave a akofguruje, podle ávodů ebo podle pokyů vyučujícího, všechy zařízeí a přísroje v obvodu. 4. roveďe příslušá měřeí s jejch zázamem v abulkové č grafcké podobě 5. Zaměňe svěelý zdroj a měřeí opakuje v bodech a Všechy výsledky ásledě zpracuje v grafcké podobě a proveďe rozbor zázamu s ohledem a ods.5.6. a a pokyy vyučujícího Zpracováí výsledků Vhodým prosředkem pro měřeí a vyhodoceí je dgálí paměťový oscloskop ve spojeí s výpočeí echkou v podobě programu pro rozklad změřeého sgálu pomocí FF č DF a harmocké složky. Změřeé průběhy poom dosaeme v podobě posloupos vzorku o velkos daé vzorkovací frekvecí v MS/s. říklady změřeých průběhů apěí a svorkách zdroje a proudu odebíraého zdrojem jsou a Obr a Obr a a o v omo pořadí. Časový průběh zdálvého výkou vypočeme z eměřeých průběhů ako s u. 5.9 Efekví hodoy ěcho průběhu určíme ze vzahů

4 76 Laboraorí úlohy ze svěelé a osvělovací echky X X, 5.9 kde X je apěí ebo proud a X změřeá hodoa jejch vzorku, přčemž suma ako ahrazuje egrál. ro efekví hodou zdálvého výkou plaí poom S 5.93 Z časového průběhu zdálvého výkou můžeme éž urč celkovou sředí hodou čého příkou S Hodoou a rověž pořebou velčou je zv. čel varu CF Cres Facor, kerý udává odchylku průběhu od susového a je vyjádře rovcí max CF Ze změřeého průběhu proudu je řeba pomocí FF DF vyjádř velkos jedolvých harmockých a ásledě urč HD z předchozích vzahů. Z celkového harmockého zkresleí HD můžeme pomocí uvedeých vzahů lze vypočís dvěma způsoby, přčemž oba mají svou vlasí vypovídací schopos a za zalos efekví hodoy celkového proudu vypočía efekví hodou proudu prví harmocké a efekví hodou proudu vyšších harmockých Σ ze vzahů HD pro HD defovaé v ČSN a pro HD podle EC plaí, 5.96 HD, 5.97 a pro efekví hodou vyšších harmockých proudu Obr Výsledky čásečé aalýzy odběru svěelého zdroje SYSLVANA CF-D 8W s klasckým egrovaým předřadíkem průběh proudu a zdroj, apěí a svorkách zdroje, průběh zdálvého příkou zdroje 3, spekrum amplud lchých harmockých proudu z FF 4, spekrum fází

5 Měřeí a aalýza odběru elekrcké eerge svídly a jejch rušvé vlvy a dsrbučí síť 77 lchých harmockých proudu z FF 5, spekrum amplud lchých harmockých apěí z FF 6, průběh prví harmocké proudu ze zpěé FF 7 průběh vyšších harmockých proudu zdroje ze zpěé FF 8 Obr Výsledky čásečé aalýzy odběru svěelého zdroje OSRAM del W s elekrockým egrovaým předřadíkem průběh proudu a zdroj, apěí a svorkách zdroje, průběh zdálvého příkou zdroje 3, spekrum amplud lchých harmockých apěí z FF 4, spekrum amplud harmockých proudu z FF 5, spekrum fází harmockých proudu z FF 6,, průběh prví harmocké proudu ze zpěé FF 7 průběh vyšších harmockých proudu zdroje ze zpěé FF 8 Je edy řeba zá přesě vzah, podle kerého bylo vyjádřeo HD, eboť záměa může vés k velkým chybám. Jak ukazuje ásledující Obr. 5-37, a kerém je vyesea závslos HD EC podle ormy EC a HD N podle ormy ČSN, ao chyba se zkresleím rose směrce je pro případ, kdy oba vzahy pro zkresleí by byly rovy a překročí %, jeslže celkové zkresleí bude věší ež 45% př HD 45%, lze edy uvedeé dvě vyjádřeí HD považova za ekvvaleí. HDEC [%] HD N [%] Obr Grafcké vyjádřeí vzájemé souvslos HD určeého podle ormy EC a ČSN v závslos a jeho velkos Vzájemý převodí vzah je poom HDN HDEC HD EC, HD. %;% 5.99 N HDN HDEC růběh proudu vyšších harmockých lze získa jedak zpěou FF. Nebo éž z rozdílu časového průběhu odebíraého proudu a jeho fázového posuvu vůč apěí φ a časového průběhu jeho prví

6 78 Laboraorí úlohy ze svěelé a osvělovací echky harmocké, kerý vypočeme z a fázového posuvu vůč apěí φ. Samozřejmě, že ásledě lze ze získaého průběhu proudu vyšších harmockých vypočía jeho efekví hodou pomocí vzahu pro výpoče efekvích hodo. řčemž dle obecých zásad jž můžeme vyjádř příslušé výkoy a ásledě saov účíky ormálí a opravdový, keré hodoí vlv deformačího výkou příslušého zdroje. edy cosϕ, 5. Q Q sϕ, 5. D. 5. ř výpočech jsme zaedbával vyšší harmocké apěí, č-l uvažoval jsme s apěím jedovlým harmockým. Ve skuečos však zkresleí apěťové sousavy způsobeé obsahem vyšších harmockých exsuje, a bude obsažeo ve změřeých časových průbězích, se kerým je ásledě počíáo. Chyba, kerá ímo vzke, je však vzhledem k poměrě malým hodoám HD v měřeém mísě což je podmíkou zaedbaelá Závěr Shrňe v závěru vypočeé podsaé paramery měřeých svěelých zdrojů ve formě přehledé abulky a ásledě proveďe posouzeí jejch vlasosí především z hledska čého příkou, svěelého výkou, jalového příkou prví harmocké, deformačího výkou, emsí harmockých proudů, čele varu, účíků a opravdového účíku. Dále azače jejch vlv a apájecí sousavu př hromadém asazeí ve svěelé echckých projekech.