Библиографическое описание:

Аронов Л. В., Васильева Т. Н. Исследование влияния компактных люминесцентных ламп на несинусоидальность токов и напряжений электрической распределительной сети [Текст] // Актуальные вопросы технических наук: материалы II Междунар. науч. конф. (г. Пермь, февраль 2013 г.). — Пермь: Меркурий, 2013. — С. 31-35.

В статье исследуется проблема высших гармоник, создаваемых энергосберегающими лампами. Приведены результаты измерений: временные диаграммы и спектры токов и напряжений. Проведено сравнение спектрального состава тока электрической сети до и после установки в неё энергосберегающей лампы.

Ключевые слова: несинусоидальность, высшие гармоники, энергосберегающая лампа.


В настоящее время в нашей стране активно развиваются энергосберегающие технологии, в т. ч. широкое распространение получили энергосберегающие лампы. Энергосберегающая лампа представляет собой компактную люминесцентную лампу, скрученную в спираль или змейку, в цоколь лампы помещается электронный балласт, обеспечивающий запуск лампы. Можно выделить ряд достоинств и недостатков таких ламп. Достоинства компактных люминесцентных ламп в следующем:

  1. достаточно большой срок службы, до 10000 часов;

  2. низкое энергопотребление, согласно инструкции компактная люминесцентная лампа мощностью 26 Вт обеспечивает такой же уровень освещения, как и лампа накаливания мощностью 100 Вт;

  3. наличие заводской гарантии;

  4. высокий КПД, и как следствие низкий уровень нагрева;

  5. стандартный цоколь Е27 или Е14, что делает их взаимозаменяемыми с лампами накаливания.

Недостатки энергосберегающей лампы следующие:

  1. относительно высокая стоимость;

  2. содержащий ртуть люминофор;

  3. в процессе работы генерируются высшие гармоники, что приводит к повышению коэффициента гармоник в электрической распределительной сети, и как следствие, к увеличению потери электрической мощности и энергии

Высшие гармоники в сетях электроснабжения приводят к ряду негативных последствий, их влияние было подробно рассмотрено в [2–4]. Содержание высших гармоник и значение коэффициента несинусоидальности регламентируется ГОСТ 13109–97.

Для исследования влияния энергосберегающих лам был собран лабораторный макет (рис. 1.), состоящий из разделительного трансформатора соединенного «звездой» и сменных нагрузок (Z1, Z2, Z3). Для симметрирования напряжения на нагрузках предусмотрены автотрансформаторы АТр-1, АТр-2, АТр-3. Измерения производились пофазно, однофазным анализатором качества электрической энергии C. A. 8220, прошедшим поверку. Перед проведением измерений напряжение предварительно симметрировалось в режиме холостого хода, для того чтобы исключить влияние внешней несимметрии на результат эксперимента.

Рис. 1. Схема лабораторной установки


В начале измерения, для оценки уже существующей в сети несинусоидальности, в качестве нагрузки использовались лампы накаливания мощностью 100 Вт.

Рис. 2. Напряжение в фазах электрической сети, при симметричной активной нагрузке

Рис. 3. Токи в фазных проводниках электрической сети, при симметричной активной нагрузке


Исследования показали, что существует разброс в параметрах ламп накаливания, что не позволяет считать идентичными лампы накаливания одной мощности (рис. 2, 3), Ток в сети изначально искажен высшими гармониками и также несимметричен.

Энергосберегающая лампа мощностью 105 Вт была включена в фазу L3, в остальные фазы были включены лампы накаливания мощностью 100 Вт. Измерение тока и напряжения было произведено для всех фаз. Для фазы L3 сравнение результатов показано на рис. 4.

Рис. 4. Токи и напряжения в фазе L3 с энергосберегающей лампой (ЭСЛ) и без ЭСЛ

Рис. 5. Амплитудный спектр тока в фазе L3 с ЭСЛ и без ЭСЛ


Амплитудный спектр тока при включении ЭСЛ приведен на рис. 4,5. Сравнение показывает, что за счет ЭСЛ в ток фазы было внесено значительное искажение, в то время как форма напряжения практически не изменилась. До включения ЭСЛ величина гармоник равнялась 0,4 % для 3-й гармоники, 2 % для 5-й, 0,2 % для 7-й, 9-й и 18-й, величина остальных не превышала 0,1 %, а гармоники выше 19-й отсутствовали. Включения ЭСЛ привело к увеличению 3-й гармоники до 21 %, 5-й до 14 %, 7-й до 13 %, 9-й до 5,5 %, 11-й до 11 %, 13-й до 5,7 %, 17-й до 5,1 %, 19-й до 4,7 %. Гармоники с амплитудой свыше 1 % встречаются и после 19-й, что видно из рис. 5. Прибор С. А. 8220 способен измерять уровень гармоник до 50-й включительно, и измерения показывают, что 49-я гармоника составляет 1,3 % от первой.

Таким образом применение ЭСЛ, несмотря на имеющиеся достоинства создает загрязнение частотными составляющими кратными основной гармонике. Причем уровень их достаточно высок, чтобы влиять на работу электрооборудования и правильность учета электроэнергии индукционными счетчиками. Высокая интенсивность высших гармоник может приводить к созданию радиопомех и помех работе бытовых электронных устройств.


Литература:

    1. ГОСТ 13109–97 Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. [Текст] — М.: Стандартинформ — 2006–31 с.

    2. Аронов Л. В., Васильева Т. Н. Методы исследования несимметрии и несинусоидальности тока и напряжения в сетях электроснабжения//Методы и устройства обработки сигналов в радиотехнических системах, межвузовский сборник научных трудов, выпуск 6, Рязань.: Изд-во РГРТУ, 2012

    3. Аронов Л. В. Влияние несинусоидальности напряжения на дополнительные потери мощности в асинхронных двигателях//Особенности технического оснащения современного сельскохозяйственного производства [сборник]: Материалы Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых 24–25 апреля 2012 г./Под редакцией к. с.х-н, доцента Стебакова В. А., к.т.н., доцента Гончаренко В. В. — Орел: Изд-во Орел ГАУ, 2012–480с., ил.
    4. Васильева Т. Н., Аронов Л. В. Потери от несинусоидальности//Сельский механизатор, № 6, 2012, с. 31

Основные термины: электрической сети, лампы накаливания мощностью, Исследование влияния, высших гармоник, распределительной электрической сети, Аронов Л, компактных люминесцентных ламп, несинусоидальности тока, компактных энергосберегающих ламп, работе распределительной электрической, Определение несинусоидальности тока, Похожая статья, Васильева Т, Исследование влияния замещения, энергосберегающей лампы, маршрутизации протоколом ospf, ipv4 протоколом ipv6, влияния замещения протокола, применения компактных энергосберегающих, качества электрической энергии

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle