Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №28 (132) декабрь 2016 г.

Дата публикации: 19.12.2016

Статья просмотрена: 154 раза

Библиографическое описание:

Файфер Л. А. Особенности расчётов реактивной мощности в несинусоидальных режимах // Молодой ученый. — 2016. — №28. — С. 203-207. — URL https://moluch.ru/archive/132/37063/ (дата обращения: 21.05.2018).



Согласно ГОСТ 13109–2003 основными параметрами являются колебания напряжения, отклонение частоты, несинусоидальность и несимметрия напряжения. Отсюда следует, что активная и реактивная мощность, а также действующие значения токов и напряжений имеют важное значение при исследовании показателей качества электроэнергии. Именно с определением реактивной мощности возникают трудности, так как нет строгого её определения.

Методы определения составляющих мощности и реактивной мощности.

Буденау впервые ввёл понятие «мощность искажение». Встречается обозначение мощности искажения как «D», а также как «T». По Буденау мощность искажения вычисляется по формуле

.

А. Ф. Крогерис в [1] наглядно изображает составляющие мощности в стандартах США (рисунок 1).

Рис. 1. Составляющие мощности по американским стандартам

Также вопросами составляющих мощности занимались и немецкие учёные. Среди которых выделяет работы Р. Трэгера, который ввёл понятие «мощность взаимного обмена». В немецких нормах при графической интерпретации под S понимают кажущуюся мощность при несинусоидальном режиме, а под S1- кажущуюся мощность основной гармоники. Соответственно Q и Q1- это реактивная мощность основной гармоники и при несинусоидальном режиме. Составляющие мощности изображены на рисунке 2.

Рис. 2. Составляющие мощности по немецким стандартам

Можно все существующие методы определения составляющих мощностей разделить на три группы: спектральные, интегральные и энергопотоковые методы. Рассмотрим более подробно каждую группу.

Спектральные методы

Сущность данного метода заключается в том, что составляющие мощности определяются с помощью гармонических составляющих токов и напряжений

Реактивная мощность по Буденау.

Теория Буденаю, состоит в разложении полной мощности на активную, реактивную и мощность искажения. Выражение Буденау представлено формулой

.

Формулы по Буденау получили широкое признание. Неактивная или реактивная мощность присуща сигналу с n-гармониками:

.

Мощность по В. Шеферду и П. Закихани.

Мощность, определяемая в [2] основана на частотном анализе. Он делит гармоники тока и напряжения на общие и необщие гармоники. Реактивная мощность выражена формулой

.

Мощность по Шарону.

Определение мощности по Шарону основано также на частотном анализе. Отметим, что у Шарона присутствует термин «кажущийся компонент мощности» которую он определяет в своих трудах. Он развивает исследования формулы и считает, что определении коэффициента мощности в несинусоидальном режиме через функцию косинуса ошибочно. И критикует некоторые моменты теории В. Шеферда и П. Закихани, в частности он считает, что не имеет физического смысла, а лишь математическое понятие. Поэтому он выводит формулу, в которой присутствуют функции гармоник напряжения, тока и функция синуса фазового сдвига.

В [3] реактивную мощность представлена формулой

А. Эмануэль в [4] отметил, что мощность искажения широкого признания не получила и говорит, что необходимо уделить внимание оценке угла смещения для основной гармоники.

Реактивная мощность определяется через основные гармоники напряжения и тока выражением

.

Интегральные методы определения мощности

Реактивная мощность Илиовиси и Маевского [5].

Интегральную формула для расчёта реактивной мощности ввёл М. Илиовиси:

.

Илиовиси и Маевский используют такие понятия, как: мощность сдвига (), мощность искажения () и неактивная мощность ().

Неактивная мощность:

.

Энергопотоковые методы определения мощности

Реактивная мощность Фризе.

Теория Фризе [6] основана на мгновенных значениях токах и напряжениях. Теория состоит в разложении мгновенного тока нагрузки на мгновенный активный ток и мгновенный неактивный (реактивный) ток.

.

Разделение тока на две составляющие происходит в связи с тем, что ток является активной нагрузкой развивает такую же мощность, что и нагрузка, которая исследуется. В итоге если реактивный ток будет скомпенсирован, то будет видна только активная нагрузка.

Полный ток можно определить через среднеквадратичные значения активного и реактивного тока:

.

Реактивную мощность по Фризе всегда положительна и определяется по формуле

.

Мощность по Зарнецкому.

Зарнецкий продолжает в свих работах [7] концепции Фризе. Теория предполагает разделение тока на две составляющие: активный и реактивный ток. Отличием теории от выше описанной, является то, что она предполагает разложение токов на большое количество ортогональных компонент. Реактивная мощность по Зарнецкому, определяется выражением

.

pq- теория.

pq- теория или теория мгновенной мощности используется когда активные компенсаторы применяются для компенсации реактивной мощности в случае наличия составляющих высших гармоник [6]. Активная и реактивная мощность получаются путём преобразования сигналов из трёхфазной системы координат в двухфазную систему координат:

.

Вывод

Сделав обзор существующих методик определения реактивной мощности, отметим, что у каждой методики, теории есть свои преимущества, недостатки. Поэтому вопрос определения мощности является важным и актуальным, и требующим дальнейшего изучения.

Литература:

  1. Крогерис, А. Ф. Мощность переменного тока [Текст]: учеб. / А. Ф. Крогерис. — Рига.:Физ.-энерг.ин-т Латв.АН. — 1993. — 294с.
  2. Shepherd, W. Suggested definition of reactive power for nonsinusoidal systems / W. Shepherd, P. Zakikhani // Proc. IEE. — 1972. — vol. 119, № 9. — P. 1361–1362.
  3. Топорова, Ю. В. Сравнительная характеристика методов определения реактивной мощности [Текст] / Ю. В. Топорова, А. П. Лазуренко // Вісник НТУ «ХПІ». — 2013. — № 17(990). — С. 100–106.
  4. Emanuel, A. E. Suggested definition of reactive power in nonsinusoidal systems and reactive-power definitions and power-factor improvement in nonlinear systems / A. E. Emanuel // Proceedings of the Institution of Electrical Engineers. — 1974. — vol. 121, № 7/ — P. 705–706.
  5. Kusters, N. On the Definition of Reactive Power Factor of the Supply Systems / N. Kusters, W. Moore // IEEE Trans. Power App. Syst. — 1980. — P. 1845–1854.
  6. Чижма, С. Н. совершенствование методов и средств контроля качества электроэнергии и составляющих мощности в электроэнергетических системах с тяговой нагрузкой [Текст]: дис.... доктора тех. наук: 05.14.02 / Сергей Николаевич Чижма; Омский государственный университет путей сообщения. — Омск, 2014. — 367 с.
  7. Czarnecki, L. S. Budeanu and fryze: Two frameworks for interpreting power properties of circuits with nonsinusoidal voltages and currents / L. SCzarnecki // Electrical Engineering. — 1997. — vol. 80, № 9. — P. 359–367.
Основные термины (генерируются автоматически): реактивной мощности, Реактивная мощность, реактивная мощность, мощность искажения, определения мощности, определения реактивной мощности, мощность основной гармоники, методы определения мощности, of reactive power, definition of reactive, определением реактивной мощности, Буденау мощность искажения, реактивная мощность основной, Реактивная мощность Илиовиси, Реактивная мощность Фризе, расчётов реактивной мощности, обозначение мощности искажения, реактивная мощность присуща, реактивной мощности ввёл, мощность искажения широкого.


Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос