Мы негативно относимся к перепечаткам статей без указания авторских прав. Просим их соблюдать!

Искажение синусоидальности кривой напряжения в электрических сетях освещения. Велемчук Н.С. фирма «Тесла» 2014 г.

Все больше стало появляться оборудование с нелинейной вольтамперной характеристикой (ВАХ), искажающее синусоиду питающего напряжения. В частности, в сельском хозяйстве наиболее мощным источником высших гармоник тока является оборудование для искусственного освещения и облучения в теплицах и оранжереях. Это связано с широким распространением газоразрядных ламп, в которых для получения светового потока используется газовый разряд в среде низкого или высокого давления.

Из всех газоразрядных источников видимого излучения в сельскохозяйственном производстве наибольшую распространенность получили люминесцентные лампы и лампы типа ДРЛ и ДНаТ. ВАХ таких ламп имеет нелинейный характер, что приводит к появлению в сети высших гармоник тока, причем только нечетных из-за симметричности характеристики относительно начала координат. Характеристики газоразрядных ламп мало чем отличаются друг от друга. Для примера приведены графики мгновенных значений и первых гармоник тока и напряжения лампы ДНаЗ-400 (рисунок 1) и ее динамическая ВАХ, построенная путём сопоставления напряжения лампы соответствующему ей току в каждый момент времени на рисунке 2 [1]

Рисунок 1 — Мгновенные значения и первые гармоники напряжения (а) и тока (б) лампы

Из динамической вольтамперной характеристики отчетливо видно ее нелинейность, и даже легкая анормальность,  особенно на участке ML – где при возрастании напряжения потребляемый ток падает.

На рисунке 3 даны зависимости коэффициентов несинусоидальности (КНС) как по току KI, так и по напряжению Kuот напряжения питания для лампы ДРЛ.

а

б

Рисунок 3 – Коэффициент несинусоидальности по напряжению (а) и току (б) ламп ДРЛ

Из графиков видно, что КНС по напряжению во всем диапазоне, испытывает  колебания в узких пределах, и остается примерно на одном уровне, в то время как КНС по току, имеет тенденцию к увеличению при снижении напряжения, и изменяется от 2% до 2,75%.

На рисунке 4 изображен спектральный состав лампы типа ДРЛ по току при напряжении 220 В, из которых видно, что доминирующей гармоникой в этих лампах является третья. В связи с этим представляется интересным пронаблюдать  поведение тока и напряжения 3-ей гармоники, при подаче различного напряжения на лампу ДРЛ, что представлено на рисунке 5.

а

б

Рисунок 4 – Спектральный состав лампы ДРЛ по напряжению (а) и по току (б)

Анализируя рисунки 4а и 4б, , можно с уверенностью сказать, что ток 3-ей гармоники является преобладающим в спектре лампы на всей шкале напряжений. А на спектр напряжения, свою лепту вносят так же другие гармоники напряжения.

Рисунок 5 – Ток третьей гармоники лампы ДРЛ

Аналогичные  зависимости, были сделаны и для других ламп. В ходе опыта было выяснено, что все газоразрядные лампы с электромагнитными пускорегулирующими аппаратами (ПРА) обладают свойством увеличивать  КНС по току, при уменьшении питающего напряжения сети, что так же подтверждают данные полученные на кафедре электроснабжения Курского государственного технического университета [2], что негативно сказывается на качестве электроэнер­гии, особенно для протяженных осветительных сетей. Лампы же с электронными ПРА, а так же светодиодные лампы, обладают более устойчивым КНС по току, но он выше, чем у ламп с электромагнитными ПРА, так же, такие лампы обладают более богатым спектром, несмотря на то, что доминирующей гармоникой на всех лампах была третья.

  Литература

1. Васильев Н.В. Снижение потерь электрической энергии в сети 0,38 кВ, обусловленных нелинейностью тепличных облучательных установок, путем модернизации пускорегулирующей аппаратуры: Автореф. дис. …канд. техг. наук. — С ­­­­- Пб., 2008.-  18 с
2. Генерация высших гармоник тока и напряжения газоразрядными лампами при регулировании питающего напряжения / В.И. Бирюлин, О.М. Ларин, О.М. Рыбалкин [и др] // Электро. Электротехника,электроэнергетика, электротехническая промышленность. — 2006. — №2. — C 11-14.