Akademia Jakości Energii Elektrycznej ANIRO, stanowi doskonałą okazję do poszerzenia wiedzy, zwłaszcza dla osób odpowiedzialnych za zarządzanie urządzeniami w kontekście dynamicznych zmian technologicznych na rynku.
Celem tego seminarium jest zapoznanie uczestników z nowoczesnymi urządzeniami służącymi do poprawy parametrów zasilania oraz metodami zabezpieczania urządzeń pracujących w sieci elektrycznej przed negatywnymi skutkami występujących odkształceń. Dodatkowo, przedstawione zostaną zaawansowane metody podnoszenia jakości energii elektrycznej, co w rezultacie przyczynia się do zwiększenia efektywności pracy urządzeń.
Zapraszamy do udziału w Akademii Jakości Energii Elektrycznej przede wszystkim inżynierów zajmujących się utrzymaniem ruchu, automatyków oraz elektryków. Podczas trwania Akademii uczestnicy będą mieli okazję dzielić się swoimi doświadczeniami oraz zaprezentować przypadki związane z lokalizacją źródeł zakłóceń.
Tematyka seminarium:
1. Wstęp do jakości energii elektrycznej.
omówienie parametrów jakości energii elektrycznej,
pomiary parametrów jakości energii elektrycznej,
standardy i normy dotyczące pomiarów i parametrów jakości energii elektrycznej i emc,
obliczenia wartości mocy.
2. Źródła odkształceń przebiegu prądów i napięć.
przemienniki częstotliwości oraz napędy DC (spektrum, kształt, źródło powstania)
zasilacze impulsowe (spektrum, kształt, źródło powstania)
ładowarki samochodowe
oświetlenie (spektrum, kształt, źródło powstania)
piece łukowe (spektrum, kształt, źródło powstania)
3. Efekty występowania odkształceń.
wpływ na pracę transformatorów,
wpływ na pracę silników i generatorów (oraz dobór)
wpływ na pracę baterii kondensatorów,
wpływ na kable (efekt naskórkowości i prąd w przewodzie neutralnym, spadek napięcia spowodowany przesyłem mocy biernej)
rezonans szeregowy i równoległy,
4. Rozwiązania poprawiające parametry jakości energii elektrycznej. (dobór oraz zasada działania w tym część praktyczna)
elementy pasywne,
kompensatory aktywne,
filtry aktywne.
Zapisy na najbliższą Akademię Jakości Energii Elektrycznej 26-27.09. 2024 r. zostały zamknięte. Kolejna edycja planowana jest na wiosnę 2025 r.
09:00 – 09:15 Oficjalne rozpoczęcie. Przywitanie gości, omówienie agendy. Prezentacja Firmy ANIRO.
09:15 – 10:45 Moc bierna, harmoniczne wstęp teoretyczny. Wpływ instalacji PV na moc bierną. Sposoby kompensacji. Nowości w ofercie ANIRO.
10:45 – 11.00 Networking przy kawie.
11:00 – 11:45 Napięcie gwarantowane. Zastosowanie stabilizatorów napięcia oraz UPS
11:45 – 12:30 Podłączenie oraz parametryzacja ASVG, HMI 4” i HMI 7”.
12:30 – 13:15 Przerwa obiadowa.
13:15 – 15:30 Źródła występowania odkształceń harmonicznych oraz efekty ich występowania na podstawie pomiarów.
15:30 – 16:00 Prezentacja firmy Comsys (prezentacja w języku angielskim)
16:00 – 16:15 Networking przy kawie.
16:15 – 17:00 Efekty występowania harmonicznych – rezonans i moc dystorsji.
17:00 Zakończenie dnia pierwszego.
19:00 Uroczysta kolacja w restauracji hotelowej.
09:00 – 10:15 Sposoby obniżenia poziomu odkształceń prądu i napięcia. Parametryzacja filtra aktywnego.
10:15 – 10:45 Pomiary ochronne w instalacjach elektrycznych. (prezentacja firmy Sonel)
10.45 – 11:00 Networking przy kawie. Wymeldowanie się z pokoi.
11:00 – 11:45 Detekcja źródeł odkształceń – wpływ impedancji sieci na wzrost THDU oraz zmian napięcia A.N.
11:45 – 12:45 Magazyny energii. (prezentacja firmy Sunwoda)
12:45 – 13:30 Wspólny Lunch w restauracji hotelowej
13:30 – 13:45 Zakończenie Akademii Jakości Energii Elektrycznej, rozdanie certyfikatów.
Filtry aktywne ADF są zaawansowanymi, sterowanymi komputerowo źródłami prądu umożliwiającymi wytworzenie prądu o dowolnym przebiegu. Głównym zadaniem filtrów jest kompensacja zniekształceń prądu i napięcia w sieci elektrycznej, generowanych przez odbiorniki nieliniowe. Dzięki zastosowaniu filtrów aktywnych ADF można uzyskać dłuższą żywotność urządzeń, zmniejszyć zużycie energii elektrycznej i strat wynikających z jej przesyłu, zwiększyć sprawność maszyn wirujących zasilanych z tej sieci, uzyskać efekt symetryzacji obciążenia, a także bezstopniową kompensację mocy biernej. Na stronie znajdą Państwo teorię działania filtrów aktywnych ADF, terminy planowanych szkoleń oraz formularze umożliwiające zlecenie pomiaru i kontakt.
W większości problemów technicznych związanych z wytwarzaniem, przesyłem i użytkowaniem energii elektrycznej zakłada się, że mamy do czynienia z liniowymi obwodami elektrycznymi. Wśród odbiorników energii coraz częściej spotkać można odbiorniki dokształcające sinusoidalne przebiegi prądu i napięcia. Są to tak zwane odbiorniki nieliniowe, do których możemy zaliczyć wszystkie odbiorniki, które nie są czysto rezystancyjne. Nieliniowe odbiorniki prowadzą do powstawania harmonicznych prądów i napięcia. Harmoniczne są jednym z najstarszych zaburzeń systemów energoelektronicznych. Problem wyższych harmonicznych ciągle narasta a zagrożenia z tym związane należy traktować poważnie.
Pojęcie harmonicznych wywodzi się z akustyki, gdzie odnoszone są do drgań struny. W przypadku energoelektroniki lub elektrotechniki, harmoniczna jest definiowana jako składowa przebiegu o częstotliwości będącej krotnością składowej podstawowej
Składowa podstawowa 50 Hz oraz piąta i siódma harmoniczna sygnału (250Hz oraz 350 Hz)
Odbiornik nieliniowy generuje odkształcony prąd harmoniczny. Ów prąd powoduje spadek napięcia na transformatorze i indukuje w ten sposób odkształcone napięcie, które zasila wszystkie odbiorniki w układzie. Odbiorniki czysto rezystancyjne będące w obwodzie również będą narażone na prąd harmonicznych, pomimo faktu, że jest to odbiornik czysto liniowy.
Wielkością określającą zniekształcenie napięcia lub prądu przez obecność wyższych harmonicznych jest tzw. współczynnik THD (z angielskiego Total harmonic distortion). Współczynnik THD możemy odnieść do prądu (THDI) jak i napięcia w badanym obwodzie (THDU).:
THD jako iloraz wartości skutecznej wyższych harmonicznych do wartości skutecznej składowej podstawowej odpowiednio napięcia i prądu
Jako górną granice sumowania przyjmuje się przeważnie n = 50 (pięćdziesiąta harmoniczna ). Harmoniczne, ze względu na kierunek wirowania wektorów względem składowej podstawowej dzieli się na:
+ zgodne: 3K+1 – harmoniczne rzędu 1,4,7,10…..
+ przeciwne 3K+2 – harmoniczne rzędu 2,5,8,11…..
+ zerowe 3K+3 – harmoniczne rzędu 3,6,9,12 …. (generowane głównie przez odbiorniki nieliniowe jednofazowe, które sumują się w przewodzie neutralnym).
W rozważanych obwodach mogą się pojawić również ,tzw. interharmoniczne, które nie są całkowitą wielokrotnością składowej podstawowej oraz subharmoniczne, które posiadają składowe o częstotliwości mniejszej od składowej podstawowej.
Powszechnie występującym obciążeniem nieliniowym jest prostownik 6 – pulsowy, typowo spotykany w przekształtnikach napędowych. Prostowniki n pulsowe, generują harmoniczne rzędu k(n+/-1). Dla prostownika 6 – pulsowego będą to 5 ,7,11 i 13 harmoniczna prądu. Dla prostownika 12 -pulsowego będą to harmoniczne rzędu 11,13,23,25. Rozważmy pobór prądu przez przemiennik częstotliwości, który znamionowo pobiera 70,7A z sieci 50Hz:
Idealny sygnał prądowy na wejściu przemiennika
W rzeczywistości przemiennik wyposażony jest w prostownik 6 – pulsowy, który głównie generuje harmoniczne rzędu 5 i 7:
Pobór prądu przez przemiennik z nałożonymi harmonicznymi rzędu 5 i 7
Wynikowo odbiornik widzi sumę tych przebiegów:
Rzeczywisty przebieg prądu (czerwony) na wejściu przemiennika częstotliwości
W ostateczności otrzymujemy zniekształcony przebieg sinusoidalny, którego amplituda może być o kilkadziesiąt procent większa od składowej podstawowej. Składowa podstawowa wynosiła 70,7A. Suma prądów harmonicznych wynosi: 30,8A. Wynikowo przemiennik pobiera prąd o wartości wynoszącej 77, 14A a nie 70, 7A.
Harmoniczne prądu wymuszają na odbiornikach przepływ zwiększonej energii elektrycznej. Prowadzi to do nadmiernego nagrzewania się instalacji. Kable zasilające oraz zabezpieczenia należy przewymiarować, dobierać na znamionowy prąd ciągły z uwzględnieniem harmonicznych prądu.
Przebieg prądu na wejściu przemiennika jednofazowego
Sprzęt radiowo-telewizyjny i komputerowy; odbiorniki te wyposażone są w różnej klasy zasilacze z pojemnościowymi filtrami napięcia, w których prądzie znaczący udział maja harmoniczne rzędu 3 i 5
Świetlówki, zwłaszcza coraz powszechniej stosowane świetlówki kompaktowe, wyposażone w układ przemiennika częstotliwości; odbiorniki te pobierają prąd o bardzo szerokim spektrum wyższych harmonicznych.
Różnego rodzaju zasilacze, przede wszystkim zasilacze z przetwarzaniem energii (SMPS)
Bezstopniowe regulatory prędkości obrotowej silników, np. silników elektronarzędzi.
Elektroniczne sterowniki natężenia oświetlenia.
Układy bezprzerwowego zasilania (UPS), przekształtniki, stateczniki.
Urządzenia z rdzeniami magnetycznymi czy na przykład transformatory, silniki.
Wpływ na silniki i generatory:
Wzrost temperatury ze względu na dodatkowe straty mocy. Jest to stres dla izolacji silników, który skraca ich żywotność.
Powstawanie dodatkowych strumieni magnetycznych w silniku, konsekwencją czego jest indukowanie się dodatkowych prądów (prądy wirowe).
Powstawanie momentów harmonicznych. Wpływa to na pulsację momentu. Prowadzi to do oscylacji mechanicznych, rezonansów.
Harmoniczne wpływają na głośność silnika (im więcej tym większy szum akustyczny silnika).
Układy te są nie wrażliwe na THD wynoszące do max. 20%. Powyżej tej granicy występują przegrzania elementów, nieprawidłowości w działaniu (załączenia, wyłączenia, duże nagrzewanie, sklejanie).
THD powoduje duże straty mocy. Powoduje to znaczny ubytek mocy transformatora, kable zasilające oraz zabezpieczenia poddawane są dodatkowym wpływom cieplnym, co powoduje konieczność ich przewymiarowania. Filtry ADF powodują wzrost mocy czynnej transformatora sięgający nawet 20%!
Harmoniczne dodatkowo nagrzewają i wpływają destrukcyjnie na baterie kondensatorów (dodatkowa moc wydzielana na nich). Prowadzi to przeważnie do ich uszkodzenia (spalenie, wybuch).
Najprostszą i najtańszą metodą jest zastosowanie dławika indukcyjnego, który zmienia impedancję sieci w pewnym zakresie. W przypadku układu napędowego przekształtnika, dławik wejściowy lub wbudowany w obwód DC limitują harmoniczne prądu do poziomu około 30-40% w zależności od wielkości obciążenia. Użycie prostownika 12 pulsowego możliwe jest przy podłączeniu układu do dwóch transformatorów (jeden połączony w gwiazdę, drugi w trójkąt). Limitacja harmonicznych do poziomu 12%. Na rynku dostępne są również rozwiązania filtracji pasywnej. Są to typowe filtry LCL, których parametry elektryczne zostały dobrane na odpowiedni punkt pracy napędu (filtracja <8% przy założeniu, że obciążenie jest większe niż 80%). Jest to jednak rozwiązanie niepewne, wprowadzające dodatkowe oscylacje do układu. Filtry LCL z reguły są bardzo duże i drogie. Odchodzi się od tego typu rozwiązań. Najlepszym i najpewniejszym rozwiązaniem jest użycie filtru aktywnego , który potrafi dynamicznie odpowiadać na zapotrzebowanie oraz w szybki sposób kompensuje harmoniczne prądu i napięcia. Oferowane filtry serii ADF dodatkowo mogą kompensować moc bierną (zarówno pojemnościową jak i indukcyjną) , dokonywać symetryzacji obciążenia, a także wyeliminować zjawisko migotania światła.
Porównanie różnych metod kompensacji wyższych harmonicznych
Filtry cyfrowe ADF ANIRO przeznaczone są dla wszystkich instalacji, obiektów, gdzie występują problemy z jakością energii elektrycznej w ogóle. Gdy mówimy o jakości energii elektrycznej, mamy na myśli takie pojęcia jak:
Aspekty związane z jakością energii elektrycznej
Gdybyśmy żyli W idealnym świecie, większość z nas oczekiwałaby, by nasz sprzęt działał jak w reklamie, sprawnie i bezproblemowo i ładnie przy tym się prezentował. Łatwo sobie również wyobrazić napięcie i prąd – widzimy go jako idealne przebiegi sinusoidalne narysowane na kartce lub na ekranie monitora. Jednakże w rzeczywistości nasze oczekiwania okazują się zwykłą mrzonką a gdybyśmy zajrzeli do naszych gniazdek elektrycznych, okazało by się, że energia elektryczna nie wygląda tak, jak się tego spodziewamy i znacznie odbiega od idealnych przebiegów z ekranu monitora.
Okrutna prawda jest jednak taka, iż energia w dowolnej sieci jest zwykle niedoskonała, wadliwa, obarczona błędami zgodnie z naturalnymi prawami energii elektrycznej, ale również na skutek oddziaływania sprzętu będącego częścią systemu. Efekt? Pogorszenie parametrów pracy urządzeń, usterki, straty energii, dziwne zdarzenia pozornie niepowiązane ze sprzętem … z których wszystkie wymagają przestojów w celu oceny ich stanu i dokonanie ewentualnych napraw.
Większość z Państwa doświadczyła na pewno niespodziewanych, nienaturalnych awarii urządzeń, żarówek. Większość też pewnie doświadczyła abstrakcyjnie wysokich rachunków za energię elektryczną. To tylko niektóre z objawów, które mogą być następstwem słabej jakości zasilania.
Perfekcyjnym rozwiązaniem, które jest w stanie kompleksowo zadbać o jakość energii elektrycznej są filtry aktywne ADF Aniro. Za pomocą jednego tylk urządzenia możliwa jest kompensacja mocy biernej, harmonicznych, eliminacja migotania światła, symetryzacja obciążenia.
Filtr aktywny działa na zasadzie słuchawek aktywnych. Słuchawki posiadają wbudowany mikrofon, który zbiera szum z otoczenia. Następnie słuchawki generują przebieg w przeciw fazie, który po zsumowaniu z sygnałem zmierzonym – wynikowo uzyskujemy ciszę.
