О качестве электроэнергии в сети с разрядными лампами

УДК 631.171:631.544

О КАЧЕСТВЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В СЕТИ С РАЗРЯДНЫМИ ЛАМПАМИ

В.А. Лаптев, к.т.н., доцент А.С. Рябчинский, аспирант

ФГОУ ВПО «Брянская государственная сельскохозяйственная академия»

Резюме. Рассмотрено искажение синусоидальной формы тока и возникновение несимметрии при работе разрядных ламп в трехфазной сети.

Ключевые слова: электроэнергия, сеть, разрядная лампа.

The resume.We consider the distortion of sinusoidal current and the appearance of asymmetry in the work of the discharge lamps in the three-phase network.

Keywords: electric power, network, digit lamp.

Разрядные лампы широко используются для досвечивания в тепличных хозяйствах и для электрической сети представляют собой нелинейную нагрузку. Работа такого оборудования сопровождается появлением несинусоидального тока, что приводит к искажению формы питающего напряжения в сети. Появление высших гармоник в трехфазной сети приводит к появлению симметричных составляющих, характерных для несимметричного режима работы.

Нами проведены экспериментальные исследования трехфазной сети с разрядными лампами ДРЛ-400, с дроссельным пускорегулирующим аппаратом (ПРА), схема которой приведена на рисунке 1.

Измерения проводились с помощью осциллографа АКИП-4107, который по USB-интерфейсу был связан с компьютером.

QF

формы кривой тока ки и коэффициент амплитуды тока ка. Осциллограмма кривой тока в фазе приведена на рисунке 2.

Рис. 2. Форма тока в фазе А

Значение ки определялось как отношение действующего значения высших гармонических 1з(0 к действующему значению основной (первой) гармоники ¡О [1] и ка определялось отношением значения потребляемого тока к его действующему значению 1т, которое измерялось амперметром.

Полученные измеренные и расчетные значения токов и коэффициентов ки и ка сведены в таблицу 1.

Таблица 1 - Результаты расчётов токов и коэффициентов ки и ка

Фаза Измеряемый показатель Расчётный показатель

'»), А 1т, А ки, % ка

А 5,90 4,05 10,5 1,45

В 5,53 3,81 10,8 1,46

С 5,60 3,8 10,7 1,46

Погрешность измерения, ЛК, нормативное значение погрешности ± 0,20 %

Условия соответствия требованиям нормативно - технической документации [1]:

коэффициент искажения синусоидальной кривой напряжения, ки, ^ 8%

коэффициент амплитуды тока ка = 1,41 =

Здесь: - значение тока, получаемое из осциллограмм по закону Ома;

1т - значение тока;

Симметрия несинусоидальной кривой тока относительно оси абсцисс, наблюдаемая на осциллограмме приводит к тому, что её разложение в ряд Фурье содержит только нечётные гармоники. Подтверждение этому служит осциллограмма на рисунке 3. В [3, 4] показано, что в трёхфазной сети 1, 7, 13, 19 и т.д. гармоники образуют симметричную систему векторов прямой последовательности. Гармоники 5, 11, 17 и т.д. образуют симметричную систему векторов обратной последовательности, а гармоники 3, 9, 15 и т.д. - симметричную систему векторов нулевой последовательности. Действие токов и напряжений нулевой последовательности в трёхфазных цепях, имеют специфическое результирующее воздействие, обусловленное тем, что нечетные гармоники, кратные трём, суммируются в проводнике нейтрали (рис. 4).

150.0

ЗЙЭ'ПоиСТ* ими г«1м г1

Численные значения гармонических составляющих, полученные для всех фаз, приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Результаты исследования гармоник токов в фазах сети

№ гармоники IтА, А 1А, А IтВ, А 1в, А А 1с, А IтN, А N А

Фаза А Фаза В Фаза С Провод N

1 5,65 4,00 5,20 3,68 5,09 3,60 0,82 0,58

3 0,59 0,42 0,52 0,37 0,51 0,36 1,62 1,15

5 0,09 0,07 0,08 0,06 0,08 0,06 0,03 0,02

Здесь:

Iг, - действующее значение токов, А;

1т, - амплитуда значения токов, полученное из осциллограмм спектра гармоник, А (рисунки 3,

4).

На рис. 4 показана первая гармоника г ц^ и синусоида напряжения в сети фазах А, В, С. При нагрузке разрядными лампами возникает ток третьей гармоники Сложение двух кривых г 1(1) и гз(1), даёт кривую г Лф, которая показывает, что ток в фазах несинусоидален. Сравнивая кривые

Рис. 4. Формы напряжения и тока. Процесс формирования тока нейтрали четырёхпроходной

системы, питающей лампы ДРЛ Поэтому в нулевом проводе они суммируются, образуя ток ^щ тройной частоты 150 Гц (рис. 5).

Рис. 5. Спектр гармоник в нулевом проводе Из анализа полученных экспериментальных данных для исследованной трёхфазной симметричной цепи, с разрядными лампами следует:

1) имеют место искажения формы кривой тока в фазах нагрузки;

2) коэффициент искажения ки, превышает допустимые по ГОСТ значения;

3) коэффициент амплитуды ка, так же превышает допустимые значения;

4) появляется несимметрия, вызванная наличием нечётных гармоник, которые образуют прямую, обратную и нулевую последовательности векторов тока и напряжения в цепи;

5) нулевая последовательность приводит к появлению тока в нулевом проводе;

6) полученные экспериментальные данные полностью соответствуют результатам, опубликованным в [4].

Список литературы. 1. ГОСТ 13109 - 97. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. - М.: издательство стандартов, 2002. - 33 с.

2. Газалов В.С. Светотехника и электротехнология. Часть 1. Светотехника / учебное пособие. - Ростов-на-Дону: ООО «Терра», 2004. - 344 с.

3. Горбунов А.Н., Кабанов И.Д., Кравцов А.В., Редько И.Я., Теоретические основы электротехники: / М.; 1998. - 491с. с ил.

4. Лаптев В.А., Рябчинский А.С. Качество электроэнергии в сети с газоразрядными лампами // Научно-технический журнал «Вестник МАНЭБ» т. 15 №4, 2010 с. 121-123.