1. Przyczyny i skutki pogorszenia jakości energii

Przyczyny:

– urządzenia energoelektroniczne:

– urządzenia trójfazowe dużej i średniej mocy (układy napędowe, trakcja elektryczna),

– odbiorniki jednofazowe małej mocy (komputery, pralki, kuchenki mikrofalowe, faxy, itd.) wykorzystują zasilacze, które wprowadzają do sieci składowe wyższych harmonicznych i tym samym pogarszają jakość energii elektrycznej w sieci.

Skutki:

– zwiększenie wartości skutecznej prądu,

– straty mocy czynnej (wywoływane przepływem nieaktywnej składowej prądu przez system elektroenergetyczny),

– zmniejszenie wartości skutecznej podstawowej harmonicznej napięcia (spowodowanej przez spadek napięcia wywoływany przepływem podstawowej harmonicznej prądu biernego),

– odkształcenia napięcia zasilania (w wyniku spadków powodowanych przepływem składowych wyższych harmonicznych prądu),

– niesymetria.

2. Filtracja aktywna - metoda realizacji

Zasada działania filtru aktywnego

Filtr aktywny ma za zadanie wygenerowanie składowej nieaktywnej prądu, równej co do wartości lecz o przeciwnym znaku niż składowa nieaktywna prądu obciążenia. W efekcie działania FA prąd źródła powinien być sinusoidalny i współfazowy z napięciem. (i_Lq=-i_Fq)

Realizacja jednofazowego filtru aktywnego

Możliwość generowania prądów nieaktywnych wynika z tego, że przekształtnik można traktować jako falownik zasilany napięciem z kondensatora, śledzący za wzorcem prądu nieaktywnego.

Generowanie prądów nieaktywnych nie powoduje rozładowania kondensatora, gdyż z prądami tymi związana jest zerowa moc.

3. Schemat falownika i zasada działania

Zasada działania

Falownik to urządzenie elektryczne zamieniające prąd stały, którym jest zasilane, na prąd przemienny o regulowanej częstotliwości wyjściowej. Falowniki służą głównie do regulacji prędkości obrotowej silników elektrycznych prądu przemiennego.

Zasada pracy układu jest następująca: po włączeniu tyrystora T1 następuje przeładowanie rezonansowe kondensatora C praktycznie sinusoidalnym impulsem prądu I0. Po chwilowej zmianie kierunku prądu tyrystor T1 wyłącza się. Na kondensatorze napięcie zostaje podtrzymane przez czas T0, a po włączeniu tyrystora T2 kondensator zostaje przeładowany do napięcie –Ux. W obciążeniu pojawia się drugi impuls stanowiący ujemny półokres prądu przemiennego. Tyrystor T2 wyłącza się z chwilą zmiany kierunku prądu.

4. Metody poprawy jakości energii

Metoda 1

Konstruowanie odbiorników w ten sposób, aby od strony źródła były „postrzegane” jak obciążenie rezystancyjne (zasilacze z sinusoidalnym prądem źródła).

Metoda 2

Stosowanie urządzeń mających na celu poprawę jakości energii elektrycznej:

– energetyczne filtry pasywne LC,

– baterie kondensatorów,

– nadążne kompensatory FC TCR,

– maszyny synchroniczne,

– kompensatory STATCOM,

– energetyczne filtry aktywne.

5. Definicja prądu wg Frezego

I=ip+iq, gdzie:

– ip – składowa aktywna (odpowiedzialna za przekaz energii ze źródła do obciążenia),

– iq – składowa nieaktywna (nie uczestniczy w przekazie energii ze źródła do obciążenia).