background image

24  

Rok LXXVII 2009 nr 4

  MATERIAŁY KONFERENCYJNE ELSEP 2009

Dr inż. Grzegorz Hołdyński, dr inż. Zbigniew Skibko – Wydział Elektryczny 

Politechniki Białostockiej, Zakład Elektroenergetyki

Zakłócenia wprowadzane do układów elektroenergetycznych 

przez odbiorniki nieliniowe

Grzegorz Hołdyński, Zbigniew Skibko

Nieliniowe odbiorniki energii elektrycznej charakteryzują 

się tym, że pobierają z sieci zasilającej prąd odkształcony 

od przebiegu sinusoidalnego, powodując w tej sieci 

odkształcenie napięć, przez co negatywnie wpływają 

na jakość energii elektrycznej dostarczanej odbiorcom. 

W artykule przedstawiono podstawowe zagadnienia 

związane z mechanizmami odkształcenia prądów i napięć 

w układach elektroenergetycznych oraz charakterystyki 

najczęściej wykorzystywanych typów nieliniowych 

odbiorników energii elektrycznej. Scharakteryzowano 

także wymagania przepisów krajowych i zagranicznych 

dotyczących zakłóceń wprowadzanych przez odbiorniki

do sieci zasilającej.

Jeszcze  kilkanaście  lat  temu  zjawiska  odkształcenia  prądów 

i  napięć  od  przebiegów  sinusoidalnych  nie  stanowiły  większego 

problemu,  natomiast  we  współczesnych  sieciach  elektroenerge-

tycznych, komunalnych i przemysłowych zauważalny jest wyraźny 

trend nasilania się tych zjawisk. Jest to związane ze zwiększającym 

się udziałem, w ogólnej mocy zainstalowanej, odbiorników nieli-

niowych, do których należy zaliczyć przede wszystkim prostow-

niki diodowe z filtrami pojemnościowymi oraz przekształtniki ty-

rystorowe, wykorzystywane głównie w napędach bezstopniowych, 

piecach indukcyjnych, windach, pompach klimatyzacyjnych, wen-

tylatorach, zasilaczach komputerów i innych urządzeniach elektro-

nicznych.

Mechanizm odkształcania prądów i napięć 

w układach elektroenergetycznych

Jeżeli na zaciski odbiornika o liniowej charakterystyce prądowo-

napięciowej  (rezystancja,  indukcyjność,  pojemność)  przyłoży  się 

napięcie sinusoidalne, to w układzie zasilającym taki odbiornik po-

płynie prąd sinusoidalny, proporcjonalny do przyłożonego napięcia 

(rys. 1).

W sytuacji, gdy obciążenie stanowi element bierny (indukcyjność, 

pojemność), nastąpi przesunięcie fazowe między napięciem a prą-

dem,  przy  czym  obwód  ten  pozostaje  nadal  obwodem  liniowym, 

w którym będzie płynął prąd sinusoidalny. Jeżeli natomiast napięcie 

przemienne sinusoidalne przyłoży się na zaciski odbiornika o nieli-

niowej  charakterystyce  prądowo-napięciowej,  spowoduje  to  prze-

pływ prądu niesinusoidalnego w sieci zasilającej taki układ, czyli 

emisję wyższych harmonicznych prądu. 

Rys. 1. Przykład odpowiedzi układu liniowego na napięcie sinusoidalne [1]

Na rysunku 2 zaprezentowano przykład zasilania napięciem sinu-

soidalnym prostownika dwupołówkowego w układzie mostkowym 

(mostek Graetza) z filtrem pojemnościowym. Następnie niesinusoi-

dalny prąd, przepływając przez elementy sieci elektroenergetycznej 

(linie  i  transformatory),  wywołuje  w  nich  niesinusoidalne  spadki 

napięcia.  Fazowy  spadek  napięcia  na  impedancji  zastępczej  sieci 

zasilającej,  wywołany  przepływem  wyższej  harmonicznej  prądu, 

można wyznaczyć z zależności

 

(1)

gdzie:
I

h

  –  wartość skuteczna prądu h-tej harmonicznej,

Z

(h)

  –  impedancja zastępcza sieci zasilającej dla h-tej harmonicz-

nej.

Wywołane  przepływem  wyższych  harmonicznych  prądów,  har-

moniczne spadki napięcia ΔU

h

, nakładając się na sinusoidalny prze-

bieg napięcia (podstawowa harmoniczna – U

1

) w punkcie zasilania 

odbiorników nieliniowych, powodują w tym punkcie odkształcenie 

napięcia (U

odb 

= U

ΔU

h

). Dlatego w sytuacji, gdy w poszczegól-

nych  elementach sieci  elektroenergetycznej  występują  niesinusoi-

dalne spadki napięcia, napięcie U

odb

 na końcu takiego układu będzie 

niesinusoidalne – nawet w przypadku, jeśli napięcie zasilające U

zas

 

na początku tego układu sieciowego jest sinusoidalne. Mechanizm 

ten zaprezentowano schematycznie na rysunku 3.

 

)

h

(

S

h

h

Z

I

U

·

=

 

)

h

(

S

h

h

Z

I

U

·

=

background image

Rok LXXVII 2009 nr 4 

25

  MATERIAŁY KONFERENCYJNE ELSEP 2009

Kiedy  prąd  pobierany  przez  urządzenie  jest  nieliniowy,  to  ze 

względu na impedancję źródła występują odkształcenia sinusoidy 

napięcia. Powstaje wówczas nowy  przebieg napięcia i odnosi się 

on do wszystkich innych obciążeń w tym samym obwodzie. Powo-

duje  to  przepływ  przez  urządzenia  dodatkowych  harmonicznych 

prądu, nawet jeśli mają one charakter liniowy. Procentowe zawarto-

ści poszczególnych harmonicznych napięcia spowodowane emisją 

harmonicznych  prądu  w  punkcie  przyłączenia  można  wyznaczyć 

z następującej zależności

 

(2)

gdzie:

I

h

  –  wartość skuteczna h-tej harmonicznej prądu,

Z

(h)

  –  impedancja zastępcza sieci zasilającej dla h-tej harmonicznej,

U

1

  –  wartość  skuteczna  podstawowej  harmonicznej  napięcia 

w punkcie przyłączenia (często przyjmuje się też wartość napięcia 

znamionowego sieci U

).

100

1

=

U

Z

I

U

)

h

(

S

h

%

h

100

1

=

U

Z

I

U

)

h

(

S

h

%

h

Wartość impedancji sieci zasilającej Z

S(h)

 dla h-tej harmonicznej 

można wyznaczyć z zależności [2]

 

(3)

gdzie:
R

1

  –  rezystancja sieci zasilającej dla harmonicznej podstawowej,

X

1

  –  reaktancja sieci zasilającej dla harmonicznej podstawowej,

h  –  rząd harmonicznej.

Jednym z najczęściej stosowanych w praktyce wskaźników od-

kształcenia  prądu  lub  napięcia  jest  całkowity  współczynnik  od-

kształcenia (total harmonic distortion factor – THD), który określa 

procentowy stosunek wartości skutecznej wyższych harmonicznych 

do  wartości  skutecznej  harmonicznej  podstawowej.  Wartość  tego 

współczynnika, określającego odkształcenie prądu (THD

), można 

obliczyć ze wzoru

 

(4)

gdzie:

I

h

 – wartość skuteczna h-tej harmonicznej prądu,

I

1

 – wartość skuteczna podstawowej harmonicznej prądu.

Wartość  współczynnika  określającego  odkształcenie  napięcia 

(THD

) wyznacza się w sposób analogiczny.

Źródła wyższych harmonicznych

Odbiorniki nieliniowe, powodujące powstawanie odkształceń prą-

dów i napięć w układach elektroenergetycznych, są obecnie użyt-

kowane praktycznie przez wszystkich odbiorców: przemysłowych, 

komercyjnych i indywidualnych. Typowymi odbiornikami nielinio-

wymi są urządzenia zawierające układy energoelektroniczne. Od-

biorniki takie są coraz powszechniej stosowane i ich procentowy 

udział w ogólnym zużyciu energii stale rośnie.

Do najczęściej użytkowanych odbiorników nieliniowych należą:

–  urządzenia z rdzeniem magnetycznym (transformatory, silniki),

–  urządzenia  przemysłowe  (maszyny  spawalnicze,  piece  łukowe, 

piece indukcyjne, układy prostownicze),

–  napędy bezstopniowe dla silników prądu stałego oraz asynchro-

nicznych,

–  sprzęt biurowy (komputery PC, kserokopiarki, faksy),

–  sprzęt domowy (telewizory, sprzęt audio i video, kuchenki mi-

krofalowe),

–  wyładowcze źródła światła (świetlówki, lampy rtęciowe i sodo-

we),

–  układy zasilania awaryjnego (UPS).

Transformatory

Charakterystyka  magnesowania  transformatora  jest  silnie  nie-

liniowa  (rys.  4),  jednak  punkt  pracy  większości  transformatorów 

projektuje się tak, aby prąd magnesujący nie przekroczył 2% prą-

du znamionowego. Wówczas transformator pracuje praktycznie na 

prostoliniowej części magnesowania (poniżej kolana) i nie jest zna-

czącym źródłem harmonicznych.

 

h

X

j

h

R

Z

)

h

(

S

+

=

1

1

 

h

X

j

h

R

Z

)

h

(

S

+

=

1

1

100

1

2

2

=

=

I

I

THD

h

h

I

100

1

2

2

=

=

I

I

THD

h

h

I

Rys. 2. Przykład odpowiedzi układu nieliniowego na napięcie sinusoidalne [1]

Rys. 3. Mechanizm odkształcenia napięcia w sieci zasilającej przez odbiorniki 

nieliniowe

background image

26  

Rok LXXVII 2009 nr 4

  MATERIAŁY KONFERENCYJNE ELSEP 2009

Urządzenia elektroniczne z zasilaczami impulsowymi

Większość nowoczesnych urządzeń elektronicznych jest wyposa-

żona w zasilacze impulsowe z przetwarzaniem energii, w których jest 

zastosowany układ ładowania kondensatora, z którego jest pobiera-

ny prąd stały. Są one stosowane przede wszystkim w urządzeniach 

biurowych i domowych, takich jak: komputery PC, kserokopiarki, 

faksy, telewizory, sprzęt RTV, drobny sprzęt elektroniczny, kuchen-

ki mikrofalowe itd. Największymi zaletami tych zasilaczy są małe 

rozmiary i ciężar oraz niskie koszty. Dlatego są one bardzo chętnie 

wykorzystywane przez producentów urządzeń elektrycznych. Pod-

stawową wadą takiego zasilacza jest to, że pobiera on z sieci prąd 

impulsowy, znacznie odkształcony od przebiegu sinusoidalnego.

Przykładowy przebieg prądu pobieranego przez zasilacz impulso-

wy oraz jego rozkład harmonicznych przedstawiono na rysunku 5: 

harmoniczne rzędów 3., 5., 7. i 9. mają bardzo duże wartości (trzecia 

harmoniczna ma wartość porównywalną ze składową podstawową). 

Rys. 4. Odkształcony przebieg prądu magnesującego transformatora [2]

Rys. 7. Przykładowy 

przebieg prądu świetlówki 

kompaktowej oraz jego rozkład 

harmonicznych

Rys. 5. Przebieg prądu 

pobieranego przez zasilacz 

impulsowy oraz jego rozkład 

harmonicznych [3]

Rys. 6. Przykładowy przebieg 

prądu świetlówki z zapłonem 

tradycyjnym oraz jego rozkład 

harmonicznych

background image

Rok LXXVII 2009 nr 4 

2

  MATERIAŁY KONFERENCYJNE ELSEP 2009

Wartości współczynników całkowitego odkształcenia prądu THD

I

 

dla  tego  typu  odbiorników  w  ogromnej  większości  przypadków 

zawierają się w przedziale od 100 do 130%, a wartość maksymalna 

trzeciej harmonicznej prądu osiąga poziom 90-95% składowej pod-

stawowej [4].

Wyładowcze źródła światła

W wyładowczych źródłach światła, do których należą świetlów-

ki, lampy rtęciowe i sodowe oraz wszystkie ich odmiany, światło 

jest wytwarzane podczas przepływu prądu przez pary metali lub 

gaz. Większość tradycyjnych układów zapłonowych tych lamp jest 

wyposażona w dławik, który jest źródłem trzeciej harmonicznej. 

Jednak odkształcenia prądów pobieranych przez takie układy nie 

są duże, a wartości współczynników THD

I

 wahają się w granicach 

10-30%. Przykładowy przebieg prądu świetlówki z zapłonem tra-

dycyjnym oraz rozkład jego harmonicznych przedstawiono na ry-

sunku 6.

W  nowoczesnych  konstrukcjach  świetlówek,  w  tym  w  szcze-

gólności świetlówek kompaktowych, tradycyjny układ zapłonowy 

(z dławikiem) zastąpiono układem elektronicznym, który stanowi 

najczęściej wbudowany (zintegrowany) prostownik diodowy z fil-

trem pojemnościowym [5]. Układ ten, pomimo swoich dużych zalet 

użytkowych (niższe koszty i mniejsze rozmiary), powoduje znaczne 

odkształcanie pobieranego prądu. Wartości współczynników THD

I

 

dla tych urządzeń wahają się w granicach od 80 do 130% [4]. Przy-

kładowy przebieg prądu świetlówki kompaktowej oraz rozkład jego 

harmonicznych przedstawiono na rysunku 7.

We współczesnych sieciach elektroenergetycznych problem wpro-

wadzania przez wyładowcze źródła światła (szczególnie świetlówki 

kompaktowe) wyższych harmonicznych prądów nabiera większe-

go znaczenia, stanowią one bowiem coraz bardziej znaczącą część 

mocy zainstalowanej odbiorników komunalnych i biurowych. Choć 

są to w większości odbiorniki małej mocy, to ich znaczna liczba 

powoduje, że wartości harmonicznych prądu pobieranego z sieci są 

duże.

Przekształtniki energoelektroniczne

Przekształtniki energoelektroniczne, ze względu na swoją ogrom-

ną różnorodność, stanowią bardzo obszerne zagadnienie. Głównymi 

elementami tych urządzeń są prostowniki lub prostowniki sterowa-

ne. Występują one w wielu różnych konfiguracjach, a każda z nich 

generuje inne widmo harmonicznych prądu.

Wartości współczynnika THD

I

 dla najpopularniejszych przekształ-

tników energoelektronicznych wynoszą [4]:

  prostownik jednofazowy – THD

I

 ≈ 80% (dominująca trzecia har-

moniczna),

  prostownik 6-pulsowy z filtrem pojemnościowym bez szerego-

wej indukcyjności – THD

I

 ≈ 80%,

  prostownik  6-pulsowy  z  filtrem  pojemnościowym  i  dławikiem 

szeregowym o niewielkiej indukcyjności (3%) lub zasilanie napędu 

prądu stałego THD

I

 ≈ 40%,

  prostownik 6-pulsowy z dławikiem o dużej indukcyjności THD

I

 

≈ 28%,

  przekształtnik 12-pulsowy – THD

I

 ≈ 15%.

Skutki odkształcenia prądów i napięć

Skutki  występowania  wyższych  harmonicznych  w  układach 

elektroenergetycznych można zasadniczo podzielić na dwie grupy: 

skutki powodowane przepływem wyższych harmonicznych prądów 

przez elementy układów zasilających oraz skutki powodowane za-

silaniem urządzeń napięciem odkształconym od przebiegu sinusoi-

dalnego.

Wyższe harmoniczne prądów, przepływając przez elementy ukła-

dów zasilających, takich jak linie (napowietrzne lub kablowe) oraz 

transformatory  energetyczne,  wywołują  w  nich  dodatkowe  straty 

mocy, proporcjonalne zarówno do wartości, jak i rzędu harmonicz-

nej.  W  przypadku  linii  dodatkowe  straty  mocy  są  spowodowane 

wzrostem  wartości  skutecznej  prądu  oraz  rezystancji  przewodów, 

wywołanym głównie efektem naskórkowości oraz efektem zbliże-

nia, a także przepływem prądu w przewodzie neutralnym (często na-

wet przeciążeniem), spowodowanym sumowaniem harmonicznych 

kolejności zerowej (rzędu 3h). Straty te wpływają bezpośrednio na 

wzrost temperatury przewodów, co ma duże znaczenie szczególnie 

w przypadku przewodów i kabli elektroenergetycznych, powodując 

szybsze starzenie się izolacji.

Podobna sytuacja występuje również w przypadku transformato-

rów. Przepływ wyższych harmonicznych prądów powoduje w nich 

przyrost strat mocy w rdzeniu (straty histerezowe – proporcjonalne 

do częstotliwości i straty od prądów wirowych – proporcjonalne do 

kwadratu częstotliwości) oraz w uzwojeniach, w następstwie wzro-

stu wartości skutecznej prądu oraz zwiększonej rezystancji (efekt 

naskórkowości) [4].

Przepływ  wyższych  harmonicznych  prądów  w  sieci  zasilającej 

powoduje pogorszenie jakości energii poprzez odkształcenie napięć, 

co w konsekwencji może być przyczyną różnorodnych niekorzyst-

nych zjawisk, powstałych na skutek zasilania urządzeń napięciem 

odkształconym, takich jak:

  zakłócenia w pracy silników i generatorów (oscylacje, pulsacje 

momentu mechanicznego, wibracje, wzrost strat w magnetowodach, 

utrudniony łagodny rozruch),

  nasycenie rdzenia transformatorów, powodowane wystąpieniem 

(wskutek odkształcenia) zwiększonej wartości maksymalnej napię-

cia,

  przeciążenia oraz przedwczesne starzenie się baterii kondensato-

rów na skutek zwiększonej wartości napięcia, jak również możliwo-

ści występowania rezonansów,

  zakłócenia w sieciach telekomunikacyjnych i liniach telefonicz-

nych,

  skrócenie czasu eksploatacji żarowych źródeł światła, na skutek 

zwiększonej wartości szczytowej napięcia,

  nieuzasadnione  wyzwalanie  zabezpieczeń  (szczególnie  elektro-

nicznych) i związane z tym niepotrzebne przestoje maszyn i linii 

produkcyjnych,

  zakłócenia w pracy urządzeń elektronicznych (błędy synchroni-

zacji  przekształtników,  uszkodzenia  elementów  półprzewodniko-

wych, błędy czujników pomiarowych i układów diagnostyki),

  błędne wskazania przyrządów pomiarowych (szczególnie mier-

niki analogowe i indukcyjne liczniki energii, a także przyrządy elek-

troniczne nie posiadające funkcji TRMS),

  nieprawidłowa praca styczników i przekaźników.

background image

28  

Rok LXXVII 2009 nr 4

  MATERIAŁY KONFERENCYJNE ELSEP 2009

Wymagania dotyczące emisji harmonicznych prądów

W celu zapobiegania nadmiernym poziomom wyższych harmo-

nicznych napięć w układach elektroenergetycznych, Międzynarodo-

wa Komisja Elektrotechniczna (International Electrotechnical Com-

mission  –  IEC)  ustanowiła  limity  emisji  harmonicznych  prądów 

dla urządzeń elektrycznych przyłączanych do sieci elektroenerge-

tycznej. Zostały one pierwotnie określone w normie IEC 1000-3-2 

(od 1997 r. IEC 61000-3-2) [6] i dotyczyły urządzeń elektrycznych 

o prądzie znamionowym do 16 A przyłączanych do sieci niskiego 

napięcia. W normie tej wszystkie urządzenia podzielone zostały na 

cztery klasy, dla których określone zostały dopuszczalne wartości 

poszczególnych harmonicznych prądów. Dokument ten został na-

stępnie  przyjęty  przez  Europejski  Komitet  Normalizacyjny  Elek-

trotechniki  (Comité  Européen  de  Normalisation  Electrotechnique 

– CENELEC) jako norma europejska EN 61000-3-2 [7].

W  Polsce  norma  ta  została  przyjęta  w  1997  r.  i  jest  stosowa-

na (z poprawkami) do dziś pod nazwą PN-EN 61000-3-2 [8]. Od 

2005 r. Polski Komitet Normalizacyjny przyjął kolejny arkusz tej 

normy, dotyczący emisji wyższych harmonicznych prądów urządzeń 

elektrycznych o prądzie znamionowym 16-75 A, przyłączanych do 

sieci niskiego napięcia – PN-EN 61000-3-12 [9], wprowadzając tym 

samym normę europejską EN 61000-3-12 [10].

TABELA I. Dopuszczalne poziomy harmonicznych prądu według PN-EN 61000-3-2 [8]

Rząd harmonicznej

h

Maksymalny dopuszczalny prąd harmonicznej

Klasa A

[A]

Klasa B

[A]

Klasa C

[%]

Klasa D

[mA/W]

[A]

Harmoniczne nieparzyste

3

2,30

  3,45

30 · 

λ *

)

3,4

2,30

5

1,14

  1,71

10

1,9

1,14

7

0,77

    1,155

  7

1,0

0,77

9

0,40

0,6

  5

0,5

0,40

11

0,33

    0,495

  3

  0,35

0,33

13

0,21

    0,315

  3

   0,296

0,21

15 < n < 39

  3

Harmoniczne parzyste

2

1,08

1,62

4

0,43

  0,645

6

0,30

0,45

8 < n < 40

*

)

  λ – współczynnik mocy obwodu.

 

n

, 15

15

0

 

n

, 15

15

0

 

n

,

15

225

0

 

n

,

15

225

0

n

,85

3

n

,85

3

 

n

, 15

15

0

 

n

, 15

15

0

 

n

, 15

15

0

 

n

, 15

15

0

 

n

,

15

225

0

 

n

,

15

225

0

TABELA II. Dopuszczalne poziomy harmonicznych prądu według PN-EN 61000-3-12 [9]

Minimalna 

wartość

R

sce

Maksymalny dopuszczalny prąd harmonicznej

[%]

Maksymalna dopuszczalna 

wartość współczynnika

I

3

I

5

I

7

I

9

I

11

I

13

THD

PWHD

Odbiorniki inne niż symetryczne odbiorniki trójfazowe

  33

   21,6

   10,7

    7,2

    3,8

    3,1

2

23

23

  66

24

13

  8

  5

  4

3

26

26

120

27

15

10

  6

  5

4

30

30

250

35

20

13

  9

  8

6

40

40

        >350

41

24

15

12

10

8

47

47

Symetryczne odbiorniki trójfazowe

  33

   10,7

    7,2

    3,1

  2

13

22

  66

14

  9

  5

  3

16

25

120

19

12

  7

  4

22

28

250

31

20

12

  7

37

38

        >350

40

25

15

10

48

46

Wartości względne parzystych harmonicznych do rzędu 12 nie powinny przekraczać 16/h%. Parzyste harmoniczne o rzędach większych niż 12 są uwzględniane w THD i PWHD 

w taki sam sposób, jak harmoniczne o rzędach nieparzystych.

background image

  MATERIAŁY KONFERENCYJNE ELSEP 2009

Zapraszamy Państwa na nasze strony w Portalu Informacji Technicznej 

CZASOPISMA FACHOWE www.sigma-not.pl. 

Dla Prenumeratorów WE bezpłatny dostęp do numerów archiwalnych 

naszego czasopisma, z możliwością przeszukiwania.

Międzynarodowa Komisja Elektrotechniczna (IEC) przyjęła jesz-

cze dwa dokumenty określające dopuszczalne poziomy harmonicz-

nych prądów. Pierwszym z nich jest norma dotycząca urządzeń ni-

skiego napięcia o prądzie znamionowym większym niż 16 A – IEC 

61000-3-4 [11]. Drugim dokumentem jest norma dotycząca urzą-

dzeń przyłączanych do sieci średniego i wysokiego napięcia – IEC 

61000-3-6  [12].  Normy  te  nie  zostały  dotychczas  przyjęte  przez 

PKN i nie uzyskały statusu Polskiej Normy.

W przypadku normy PN-EN 61000-3-2 [8], dotyczącej urządzeń 

elektrycznych o prądzie znamionowym do 16 A, przyłączanych do 

sieci niskiego napięcia, wszystkie odbiorniki podzielono na cztery 

klasy, dla których zostały określone dopuszczalne wartości poszcze-

gólnych harmonicznych prądów:

  Klasa A – symetryczny sprzęt trójfazowy, sprzęt do zastosowań 

domowych,  z  pominięciem  przynależnego  do  klasy  D,  narzędzia 

z  pominięciem  narzędzi  przenośnych,  ściemniacze  do  żarówek, 

sprzęt akustyczny (sprzęt, który nie jest wyszczególniony w żadnej 

z trzech pozostałych klas powinien być traktowany jako przynależ-

ny do klasy A).

  Klasa B – narzędzia przenośne, nieprofesjonalny sprzęt spawal-

niczy.

  Klasa C – sprzęt oświetleniowy.

  Klasa D – sprzęt o mocy mniejszej lub równej 600 W, typu: kom-

putery osobiste i monitory oraz odbiorniki telewizyjne.

Maksymalne dopuszczalne wartości poszczególnych harmonicz-

nych prądów, emitowanych przez urządzenia elektryczne o prądzie 

znamionowym do 16 A, przyłączane do sieci niskiego napięcia, we-

dług normy PN-EN 61000-3-2, przedstawiono w tabeli I.

W  przypadku  normy  PN-EN  61000-3-12  [9],  dotyczącej  urzą-

dzeń  elektrycznych  o  prądzie  znamionowym  większym  niż 

16 A i mniejszym lub równym 75 A, przyłączanych do sieci niskie-

go  napięcia,  maksymalne  dopuszczalne  wartości  poszczególnych 

harmonicznych  prądów  uzależnione  zostały  od  wartości  współ-

czynnika  zwarciowego  R

sce

.  Współczynnik  ten  został  określony 

według następującej zależności [9]

 

(5)

gdzie:

S

sc

  –  pozorna moc zwarciowa sieci elektroenergetycznej w punkcie 

przyłączenia odbiornika,

S

equ

  –  moc pozorna przyłączanego odbiornika.

Dodatkowo,  w  normie  PN-EN  61000-3-12  [9],  dla  określenia 

wpływu prądów harmonicznych wyższych rzędów, wprowadzony 

został częściowo ważony współczynnik odkształcenia harmonicz-

nego PWHD. Definiowany jest on jako stosunek wartości skutecznej 

 

equ

sc

sce

S

S

=

 

equ

sc

sce

S

S

=

wybranej grupy harmonicznych wyższych rzędów (w tym przypad-

ku zaczynających się od harmonicznej czternastego rzędu), ważonej 

przez rząd harmonicznej h, odniesionej do wartości skutecznej skła-

dowej podstawowej prądu I

1

 [9]

 

(6)

gdzie:

I

h

  –  wartość skuteczna h-tej harmonicznej prądu,

I

1

  –  wartość skuteczna podstawowej harmonicznej prądu,

h  –  rząd harmonicznej.

Maksymalne dopuszczalne wartości poszczególnych harmonicz-

nych prądów, emitowanych przez urządzenia elektryczne o prądzie 

znamionowym większym niż 16 A i mniejszym lub równym 75 A, 

przyłączane  do  sieci  niskiego  napięcia,  według  normy  PN-EN 

61000-3-12, zestawiono w tabeli II.

Artykuł powstał w ramach pracy statutowej S/WE/4/08

LITERATURA

  [1]  Chapman D.: Harmoniczne. Przyczyny powstawania i skutki działania. Jakość za-

silania. Poradnik. Polskie Centrum Promocji Miedzi, Wrocław 2001

  [2]  Arrillaga J., Watson N. R.: Power system harmonics. John Wiley&Sons, London 2003

  [3]  Pasko  M.,  Maciążek  M.,  Buła  D.:  Wprowadzenie  do  zagadnień  analizy  jakości 

energii elektrycznej. Wiadomości Elektrotechniczne 2007 nr 4

  [4]  Hanzelka  Z.:  Jakość  energii  elektrycznej.  Część  4. Wyższe  harmoniczne  napięć 

i prądów. www.twelvee.com.pl

  [5]  Strzelecki R., Supronowicz H.: Filtracja harmonicznych w sieciach zasilających 

prądu przemiennego. Komitet Elektrotechniki PAN. Seria Postępy Napędu Elek-

trycznego, Wydawnictwo Adam Marszałek, Toruń 1998

  [6]  IEC 1000-3-2:1995 (od 1.01.1997 – IEC 61000-3-2:1995) Electromagnetic com-

patibility (EMC) – Part 3: Limits – Section 2: Limits for harmonic current emissions 

(equipment input current <16 A per phase)

  [7]  EN 61000-3-2:1995 Electromagnetic compatibility (EMC) – Part 3-2: Limits – Li-

mits for harmonic current emissions (equipment input current up to and including 

16 A per phase)

  [8]  PN-EN  61000-3-2:2007  Kompatybilność  elektromagnetyczna  (EMC)  –  Część 

3-2: Poziomy dopuszczalne – Poziomy dopuszczalne emisji harmonicznych prądu 

(fazowy prąd zasilający odbiornika < lub = 16 A)

  [9]  PN-EN  61000-3-12:2007  Kompatybilność  elektromagnetyczna  (EMC)  –  Część 

3-12:  Dopuszczalne  poziomy  –  Dopuszczalne  poziomy  harmonicznych  prądów 

powodowanych działaniem odbiorników, które mają być przyłączone do publicz-

nej sieci zasilającej niskiego napięcia z fazowym prądem zasilającym odbiornika 

większym niż 16 A i mniejszym lub równym 75 A

[10]  EN 61000-3-12: 2005 Electromagnetic compatibility (EMC) Part 3-12: Limits – Li-

mits for harmonic currents produced by equipment connected to public low-voltage 

systems with input current >16 A and <75 A per phase

[11]  IEC 61000-3-4:1998. Electromagnetic compatibility (EMC) – Part 3-4: Limits – Li-

mitation of emission of harmonic currents in low-voltage power supply systems for 

equipment with rated current greater than 16 A

[12]  IEC  61000-3-6:2008.  Electromagnetic  compatibility  (EMC)  –  Part  3-6:  Limits 

– Assessment of emission limits for the connection of distorting installations to 

MV, HV and EHV power systems

100

1

40

14

2

=

=

I

I

h

PWHD

h

h

100

1

40

14

2

=

=

I

I

h

PWHD

h

h