36

www.elektro.info.pl

9/2002

pomiar

harmonicznych

w sieciach napiêcia zmiennego

impulsowe zniekszta³caj¹ si-
nusoidê pr¹du, poniewa¿ pr¹d
z sieci pobierany jest impulso-
wo. Wskutek tego przebiegi pr¹-
du zawieraj¹ du¿¹ iloœæ har-
monicznych wy¿szego rzêdu,
która dla pojedynczego odbior-
nika mo¿e wynosiæ nawet kilka-
dziesi¹t procent. Dlatego te¿
wa¿n¹ rzecz¹ jest pomiar ja-
koœci energii, czyli wspó³czyn-
ników zniekszta³cenia pr¹du
i napiêcia (THDI i THDU) oraz
zawartoœci wy¿szych harmo-
nicznych. Jedn¹ z metod po-
miaru zawartoœci harmonicz-
nych jest próbkowanie przebie-

J

ak siê okazuje, proble-
mem nie s¹ tylko urz¹dze-
nia przemys³owe, np. sil-

niki, falowniki, które przewa¿-
nie maj¹ odpowiednie filtry, ale
urz¹dzenia powszechnego u¿yt-
ku domowego, takie jak telewi-
zory, komputery, ³adowarki do
telefonów komórkowych, ¿a-
rówki „energooszczêdne” itp.

Rozwój techniki zasilaczy

impulsowych (zmniejszone ga-
baryty) oraz telekomunikacji
i komputerów spowodowa³ na-
g³y przyrost odbiorników nieli-
niowych w sieciach elektrycz-
nych. Jak wiadomo, zasilacze

gu pr¹du i napiêcia, w celu od-
tworzenia kszta³tu przebiegu
pr¹du i napiêcia. Z otrzyma-
nych w ten sposób pomiarów,
przy pomocy uk³adów mikrop-
rocesorowych, wykonuje siê
szybk¹ transformatê Fouriera,
w celu okreœlenia zawartoœci
poszczególnych harmonicznych.

Do pomiaru zawartoœci har-

monicznych, jak równie¿ pozo-
sta³ych parametrów sieci (pr¹-
dy, napiêcia, moc czynna, bier-
na, pozorna, cos

ϕ,...), mog¹

s³u¿yæ analizatory parametrów
sieci. Jednym z dostawców ta-
kich urz¹dzeñ jest firma ARDE-
TEM & ZPAS Sp. z o.o. z Nowej
Rudy. Dostêpne urz¹dzenia
umo¿liwiaj¹ pomiar do 50-tej
harmonicznej pr¹du i napiêcia
(w przypadku sieci trójfazowych
niesymetrycznych w ka¿dej fa-
zie oddzielnie). Urz¹dzeniami,
które umo¿liwiaj¹ badanie ja-
koœci sieci s¹: analizator para-
metrów sieci PECA 15 oraz
przetwornik TRM1.

Analizator PECA 15 jest naj-

nowszym analizatorem sieci.
Umo¿liwia wyœwietlenie na
trzech trzycyfrowych wyœwietla-
czach LED 27 parametrów sie-

ci elektrycznej, m.in. energii.
W standardowym wyposa¿eniu
posiada wyjœcie cyfrowe RS
485 z protoko³em MODBUS.
Dziêki niemu mo¿na PECA 15
pod³¹czyæ do sytemu nadrzêd-
nego, który odczyta wszystkie
pomiary wykonywane przez
analizator. Je¿eli PECA 15 ma
opcjê pomiaru harmonicznych
mo¿emy wszystkie 50 harmo-
nicznych odczytaæ w³aœnie po
RS 485 (w przypadku sieci trój-
fazowej niesymetrycznej w ka¿-
dej fazie oddzielnie). Dodatko-
wym wyposa¿eniem analizatora
mo¿e byæ:

n

wyjœcie analogowe, pr¹do-
we, dwukierunkowe – mo¿e-
my na to wyjœcie przypisaæ
dowolny parametr oraz usta-
liæ zakres pomiarowy i stan
wyjœcia w przypadku prze-
kroczenia zakresu;

n

2 wyjœcia przekaŸnikowe –
programowane niezale¿nie,
mog¹ce pracowaæ jako wyj-
œcie impulsowe lub progowe.
Przy wyborze wyjœcia progo-
wego ustalamy parametr, typ
progu (okno lub prosty), war-
toœæ progu, histerezê oraz
opóŸnienie.

Andrzej Osiad³y

W ostatnich latach zwiêkszy³o siê

zainteresowanie problemami awarii

zwi¹zanych z istnieniem w sieciach

pr¹du zmiennego wy¿szych

harmonicznych. W krajach

zachodnich oraz Ameryki Pó³noc-

nej zosta³y zaostrzone normy ja-

koœci energii elektrycznej

i dopuszczalnej zawartoœci

harmonicznych.

Parametrem przyporz¹dko-

wanym do poszczególnych
wyjœæ mo¿e byæ równie¿ wyb-
rana harmoniczna lub wspó³-
czynnik zniekszta³ceñ, tak wiêc
mo¿na za pomoc¹ sygna³u
analogowego zmierzyæ dowoln¹
harmoniczn¹ lub przy pomocy
wyjœcia przekaŸnikowego za-
sygnalizowaæ przekroczenie po-
nad zadany poziom.

Przetwornik programowalny

TRM1 jest przeznaczony do po-
miaru parametrów w sieciach
elektrycznych jednofazowych
oraz trójfazowych symetrycz-
nych z przewodem zerowym lub
bez. Jest to wykonany w nowej
technologii przetwornik z nowy-
mi mo¿liwoœciami. W¹ska obu-
dowa umo¿liwia wiêksze upa-
kowanie na szynie TS 35. Prze-
twornik TRM1 wykonywany jest
w nastêpuj¹cych wersjach:

n

z wyjœciem analogowym,
pr¹dowym, dwu- lub jedno-
kierunkowym;

n

z wyjœciem analogowym jak
wy¿ej plus wyjœcie przekaŸ-
nikowe, pracuj¹ce jako wyj-
œcie progowe lub impulsowe
(ustawiane, jak w PECA 15);

n

z wyjœciem analogowym,
przekaŸnikowym oraz z wyj-
œciem cyfrowym RS 485
dwu- lub czteroprzewodo-
wym z protoko³em MOD-
BUS;

n

dodatkowo istnieje mo¿li-
woϾ analizy harmonicznych
pr¹du i napiêcia; harmonicz-
ne (do 50-tej) mo¿emy
odczytywaæ przez ³¹cze
RS 485.

Nowink¹ techniczn¹, która

wesz³a razem z przetwornikiem
TRM1, jest mikrokonsola s³u-
¿¹ca do wizualizacji pomiarów,
programowania przetwornika
symulacji wejœcia i wyjœcia oraz
kopiowania programu z jednego
przetwornika do drugiego tego
samego typu. Jest to nowoϾ na
polskim rynku przetworników.

Teraz, gdy mamy ju¿ infor-

macjê o istniej¹cych w sieci
harmonicznych, mo¿emy temu
przeciwdzia³aæ. Dziêki wspó³-
czynnikowi THD dla pr¹du, mo-
¿emy okreœliæ, jaki filtr aktywny
potrzebujemy. Dziêki ³¹czu cyf-
rowemu RS 485 mo¿emy po-
³¹czyæ przetworniki w sieæ i od-
czytywaæ na bie¿¹co informa-
cjê o parametrach sieci. Mamy
wtedy podgl¹d na wszystkie
wra¿liwe miejsca w systemie
elektrycznym. Na rys. 1 przeds-
tawiono przyk³adowy odczyt
harmonicznych pr¹du z przet-
wornika TRM1. Obci¹¿eniem
by³o urz¹dzenie z zasilaczem
impulsowym.

Jak widaæ na wykresie

(rys. 1), sygna³ pr¹dowy jest
silnie zniekszta³cony, a wspó³-
czynnik zniekszta³ceñ THD wy-
nosi 180%. Wynika z tego, ¿e
problem pomiaru zawartoœci
harmonicznych w sieciach elek-
trycznych jest istotny w celu
unikniêcia zbêdnych awarii.
Dlatego te¿ montuj¹c nowe
urz¹dzenia do pomiaru para-
metrów sieci, nale¿y zastano-
wiæ siê, czy nie trzeba wyposa-
¿yæ ich w opcjê pomiaru har-
monicznych pr¹du i napiêcia.

q

Rys. 1