Villamos fogyasztók által keltett felharmonikus áramok és azok hálózati visszahatása Schulcz Gábor LIGHTRONIC Kft. www.lightronic.hu
Felharmonikus fogalma Felharmonikus áramok keletkezése Felharmonikus áramok hálózatra gyakorolt hatása Hálózatbarát fogyasztók Összegzés
Felharmonikus fogalma Villamos fogyasztók általában nem lineáris eszközök Áramköri viselkedésüket meghatározza feszültségáram karakterisztikájuk Lineáris fogyasztók karakterisztikája Nem lineáris fogyasztók karakterisztikája
A torzított áram kialakulása Pl.: Alulméretezett (telítődő) fojtóval működő kisülő lámpa
Fourier spektrumok Tiszta szinuszos jel (áram, feszültség) spektruma Nem lineáris fogyasztó által felvett áram spektruma
Tipikus elektronikus nem lineáris fogyasztó (régi TV, számítógép, becsavarható kompakt fénycső) által felvett áram A harmonikus áramokért felelős, hálózatra csatlakozó áramköri részlet. EKS18 hálózati áram, feszültség EKS18 áram spektrum
Az EN 61000-3-2 szabványnak minden szempontból megfelelő LED tápegység által felvett áram LD335 hálózati áram, feszültség LD335 áram spektrum
Szabványos, ha THD 30% alatt van.
Felharmonikus áramok hálózatra gyakorolt hatása Hálózat túlterhelése. Az energiarendszer elemein nem csak a hasznos (=hatásos) teljesítményt előállító áram folyik, hanem haszontalan (=meddő) áram is. Közel 2x-es áramterhelés is lehet. 3 fázisú szimmetrikus rendszerben, ha nincsenek áramharmonikusok, a Ø vezetőben nem folyik áram. Harmonikusok jelenléténél a Ø vezetőben jelentős áram folyik, ami többszöröse lehet a fázisáramnak. A védelmek indokolatlanul megszólalhatnak, ez csökkenti az energiaellátás biztonságát, a védelem megszakítóinak élettartamát. Meddőáram kompenzáló rendszerek működésében zavart okoz, rezonáns feszültségeket kelt a hálózat induktív jellege és a meddőkompenzáló kapacitív rendszer alkotta rezonáns körben. Torzított hálózati feszültséget okoznak a harmonikus áramok.
Felharmonikus áramok hatása a hálózaton levő fogyasztókra Harmonikus áramot egy másik fogyasztó közvetlenül nem érzékel. A hálózat impedanciáján a harmonikus áram által létrehozott torz feszültség okoz problémát. Általában a kapacitív jellegű fogyasztók érzékenyek, pl. számítógép, TV, kompakt fénycső. A torz hálózati feszültség nagy értékű harmonikus áramot okoz az elektronikus berendezések hálózat oldali bemenő fokozatában. Rezonáns feszültség és áramtúlterhelést okoz. Fázishasítással működő fogyasztó pl. fali fényerőszabályzó dimmer működésében bizonytalanságot okoz. Ez zavaró villogásban jelentkezik a világítási berendezéseknél.
Hálózatbarát fogyasztókat kell alkalmazni Ezek lehető leginkább Ohmosan viselkedjenek EN61000-3-2 szabvány az irányadó. CE jelölés csak ekkor lehet. A gyakorlatban ez azt jelenti, hogy aktív teljesítmény tényező javító (PFC) áramkört kell beépíteni. Az újabb típusú TV-k tápegységeiben is alkalmazzák már. Drága PC tápok is ilyenek. Árarány 1:2. Világítástechnikai berendezésekben 25W fölött kötelező. Ez drágítja a készüléket. Közel függetlenné teszi a készülék működését a hálózati feszültség értékétől. (feszültség szabályozás általában hatástalan )
Feszültség emelő PFC áramkör Hálózati feszültség Az induktivitás árama Hálózatból felvett áram átlagértéke
Összegzés Áramharmonikusok károsak mind a hálózatra, mind a torzított feszültségen keresztül a többi fogyasztóra Törekedni kell a legkisebb harmonikus szintekre EN 61000-3-2 szabvány előírásainak kell megfelelni Az aktív PFC áramkör beépítése a készülékekbe - biztosítja: λ (~cosφ) = 0,9-0,98 I THD = 5 < 30%, állandó belső tápfeszültséget (központi feszültség szabályozó hatástalan) - drágítja a készüléket 25W fölötti világítástechnikai berendezés PFC vagy PFC funkciót megvalósító áramkör nélkül kereskedelmi forgalomba nem hozható a CE jelölés feltüntetésével.
Kérdések: lightronic@lightronic.hu ha7sg@lightronic.hu Szabványoknak megfelelő világítástechnikai elektronikák megtekinthetők pl. a www.lightronic.hu honlapon Felharmonikus és hibacím mentes világítás üzemeltetést kívánok! Schulcz Gábor Köszönöm a figyelmet!