Akzeptable Verzerrungspegel im Stromnetz

"akzeptable" Bücher von Medimops (Juni 2019).

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Harmonische Spannungsverzerrung

In der Netzversorgung ist die Oberwellenspannungsverzerrung die Folge des Flusses von Oberwellenströmen durch die Impedanzen in der Stromversorgungsschaltung, die mit dem Wandler verbunden ist. Ein typisches Stromversorgungssystem in einer Industrie- oder Bergbauanlage besteht aus einer Quelle der Wechselstromerzeugung, die entweder eine lokale Erzeugungsstation in einem kleinen System oder eine Kraftstation am anderen Ende einer Übertragungsleitung oder eines Transformators in einem großen System sein kann .

Akzeptable Verzerrungen im Stromnetz (Foto: Fluke Power Quality Analyzer; Kredit: Eaton)

Die Impedanz zwischen dem "idealen" Generator und der Hauptsammelschiene wird üblicherweise als die Quellenimpedanz Zs des Versorgungssystems bezeichnet.

Eine zusätzliche Impedanz, die üblicherweise Kabel, Sammelschienen, Transformator usw. umfasst, besteht zwischen der Hauptsammelschiene und der Stromschiene des Umrichters und ist die Kabelimpedanz Zc, wie in der nachstehenden Abbildung 1 gezeigt.

Abbildung 1 - Die Quellen der Oberschwingungsströme in einem DC-Wandler

Der Stromfluss zu einem Motor mit variabler Geschwindigkeit wird durch den Wandler gesteuert. Der Strom ist aufgrund der Nichtlinearität des Wandlers und der Erzeugung von Oberwellenströmen nicht sinusförmig. Der Strom von verzerrtem Strom durch das Energieverteilungs- und -versorgungssystem erzeugt einen verzerrten Spannungsabfall über die Quellen- und Verteilungsimpedanzen in Reihe.

Andere Geräte wie Elektromotoren oder auch andere Verbraucher können an die Hauptsammelschiene angeschlossen werden. Folglich wird diese Sammelschiene als der Punkt der gemeinsamen Kopplung (PCC) bezeichnet .

Die Spannung am PCC wird in einem Ausmaß verzerrt, das von der Größe des verzerrten Stroms, der Größe der Impedanzen und dem Verhältnis zwischen ihnen abhängt.

Die Quellenimpedanz kann leicht aus dem Systemfehlerpegel berechnet werden, und dies wird üblicherweise als Kriterium für die zulässige Größe der Wandlerlast verwendet. Ein hoher Fehlerpegel bedeutet eine niedrige Quellenimpedanz und umgekehrt. Wenn die Quellenimpedanz niedrig ist, ist die Spannungsverzerrung niedrig.

Die Verteilungsimpedanz muss aus den Konstruktionsdetails des Verteilungssystems berechnet werden.

Eine hohe Verteilungsimpedanz wird dazu neigen, die Spannung an dem Punkt der gemeinsamen Kopplung zu verringern, aber sie an den Wandlerverbindungsanschlüssen erhöhen. Diese Spannungsverzerrung kann eine Interferenz mit den elektronischen Triggerschaltungen des Wandlers verursachen und zu anderen Problemen führen, wenn sie zu hoch wird.

Wenn die Größe und die Frequenz jedes Oberwellenstroms bekannt ist, wird eine einfache Anwendung des Ohmschen Gesetzes die Größe jeder Oberwellenspannung ergeben, und die Summe von ihnen wird die gesamte verzerrte Spannung ergeben.

Total Harmonic Distortion (THD) von Spannung und Strom

Aus AS 2279-1991, Teil 2, sind die gesamten harmonischen Verzerrungen (THD) von Spannung und Strom durch die folgenden Formeln gegeben. Im Allgemeinen ist es ausreichend, Werte von n bis zu 25 zu verwenden .

Woher:

  • V T = Gesamte harmonische Spannungsverzerrung
  • I T = Gesamte harmonische Stromverzerrung
  • V 1 = Grundspannung bei 50 Hz
  • I 1 = Grundstrom bei 50 Hz
  • V n = n-te harmonische Spannung
  • I n = nter Oberwellenstrom

Die zulässigen Oberschwingungen in industriellen Stromversorgungsnetzen sind in Tabelle 1 der australischen Norm AS 2279-1991 Teil 2: Störungen in Versorgungsnetzen klar definiert.

Kurz gesagt, werden Grenzen für das Niveau der harmonischen Gesamtspannungsverzerrung gesetzt, die am Punkt der gemeinsamen Kopplung (PCC) akzeptabel sind.

Die Anwendung dieser Standards erfordert die vorherige Berechnung der harmonischen Verzerrung an allen Punkten im System, bevor die Wandlerausrüstung angeschlossen werden kann, und, unter bestimmten Umständen, tatsächliche Messungen der harmonischen Spannung, um das Ausmaß der Verzerrung zu bestätigen.

Referenz // Praktische Frequenzumrichter und Leistungselektronik - Malcolm Barnes CPEng, BSc (ElecEng), MSEE, Automated Control Systems, Perth, Australien (Dieses Buch bei Amazon kaufen)

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