fassbinder-i_gdzie_tu_jest_harmonia.pdf

(1359 KB) Pobierz
Microsoft Word - 14-10-2001_Fassbinder_30.11.01.doc
I GDZIE TU JEST „HARMONIA”?
Stefan Fassbinder
DEUTSCHES KUPFER-INSTITUT
Nr 14/11/2001
269819294.009.png 269819294.010.png 269819294.011.png 269819294.012.png 269819294.001.png 269819294.002.png 269819294.003.png
Stefan Fassbinder
DEUTSCHES KUPFERINSTITUT
I GDZIE TU JEST „HARMONIA”?
Jachranka 2001 r.
1
2
NADCHODZĄ WYŻSZE HARMONICZNE
Przyzwyczajenia użytkowników się zmieniły. Dotyczy to w jeszcze większej mierze
użytkowników prądu niż nas, użytkowników ludzkiego rodzaju. A skutki? Korozja pioruno-
chronów, uziemień fundamentowych, rur wodociągowych, rur gazowych i zbrojenia w betonie.
Sieci komputerowe stają się ślimaczo powolne albo się zawieszają. Przewody neutralne stają się
gorące, w krańcowym przypadku aż do spowodowania pożaru, mimo że każdy fachowiec
elektryk wie, że wystarczy by rozłożył obciążenia jednofazowe równomiernie na wszystkie trzy
fazy i już przez przewód neutralny prąd nie płynie. A może przypadkiem teraz już tak nie jest?
Robimy przy tym milcząco założenie, że chodzi tu o obciążenia liniowe, a więc omowe,
indukcyjne, pojemnościowe i ich kombinacje, przy których przebiegi prądu są sinusoidalne.
Dawniej nie było żadnych innych odbiorników. Wraz ze zwycięskim pochodem elektroniki
sytuacja zasadniczo się zmieniła.
350
6
300
5
250
4
200
3
150
2
100
50
t / ms
1
t / ms
0
0
-50
0
5
10
15
20
-1
0
5
10
15
20
-100
-2
-150
-3
-200
-4
-250
-300
-5
-350
-6
Rys.1 Praca świetlówki 58W z elektronicznym
statecznikiem starszego typu
Rys.2 Zniekształcenie napięcia sieciowego przy
pracy 20 takich stateczników elektronicznych w
jednej fazie
Elektronika musi być zasilana prądem stałym, w dodatku bezprzerwowo. Prostowanie
przez proste odwracanie jednej połówki napięcia sinusoidalnego wystarcza przy zasilaniu silnika
prądu stałego, ale w żadnym przypadku przy zasilaniu układu elektronicznego. Przedział zbyt
niskich wartości chwilowych w otoczeniu przejścia napięcia przemiennego przez zero jest z tego
powodu buforowany kondensatorem, który z kolei jest ładowany tylko przez stosunkowo krótki
czas w pobliżu szczytowej wartości napięcia (mały kąt przepływu prądu). Tylko w tym krótkim
czasie płynie prąd z sieci, ale za to o znacznie większym natężeniu (rys.1).
3
269819294.004.png 269819294.005.png 269819294.006.png
Takie nieliniowe przebiegi prądu można traktować jak sumę nieskończonego szeregu
sinusoidalnych wyższych harmonicznych, których częstotliwości są całkowitymi wielokrot-
nościami częstotliwości podstawowej. Noszą one ładnie brzmiącą, ale niestety mylącą nazwę
„harmoniczne”. W rzeczywistości jednak mogą wprowadzić całkowitą dysharmonię w sieci.
ZŁE PRZYPADKI: PRĄD PRĄDOWI NIE RÓWNY
Wszystkie cyfrowe multimetry i mierniki tablicowe, jeśli nie są wyraźnie przeznaczone
do pomiaru wartości skutecznych, wskazują tylko wartości średnie. Przy mierzeniu napięcia lub
prądu przemiennego są wyskalowane przy użyciu stałego współczynnika kształtu F f =1,1107
odpowiedniego dla przebiegów sinusoidalnych. Przy przebiegach różniących się od sinusoidy
współczynniki kształtu nie są jednak stałe i w praktyce mają znacznie większe wartości.
Wyobraźmy sobie, że prąd o natężeniu I=1A przepływa przez opornik o oporności R=1
Ω
.
Spadek napięcia na oporniku wynosi wtedy:
U = R
∗
I = 1V,
a wydzielana moc:
P = U ∗ I = U 2 / R = 1V ∗ 1A = (1V) 2 / 1Ω = 1W.
Jeśli jest to prąd przemienny (o przebiegu prostokątnym) o częstotliwości 50Hz, to w ciągu
jednego okresu przenoszony jest ładunek (rys.3)
q = 2
∗
10ms
∗
1A = 20mAs,
a w oporniku wydziela się energia równa (rys.4)
W = 2
∗
10ms
∗
1W = 20mWs.
350
3,5
350
300
300
3,0
250
/
A
200
/
V
250
2,5
150
i
u
100
200
2,0
50
t / ms
0
150
napięcie sieciowe
Napięcie na
kondensatorze
Wyprostowany
1,5
Wyprostowane
-50
0
5
10
15
20
-100
100
1,0
-150
50
0,5
-200
-250
prąd w sieci
t / ms
0
0,0
-300
0
5
10
15
20
-350
Rys.3
Rys.4
4
269819294.007.png 269819294.008.png

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin