Мощность разбаланса и пульсации мгновенной мощности при симметричном напряжении, страница 4

При симметричном напряжении вектор тока баланса () и вектор напряжения коллинеарны . Так как , то КМ определена только током прямой последовательности,

,        .            (51)

Реактивная мощность  определяет фазовый сдвиг

                                (52)

между вектором напряжения  и током прямой последовательности  и не связана ни с пульсацией ММ, ни с осцилляцией ПЭ между нагрузкой и источником.

Для четырёхпроводной системы с несбалансированной нагрузкой в [2-3] приведены иллюстрирующие примеры пульсаций ММ: а) осцилляция ПЭ при нулевой реактивной мощности; б) пульсации ММ при чисто активной асимметричной нагрузке; в) чистой осцилляции ПЭ при чисто реактивной асимметричной нагрузке, когда полная мощность равна мощности разбаланса.

В заключение приведём пример несимметричной нагрузки типа звезда с заземлённой нейтралью, которая, тем не менее, не вызывает пульсаций ММ.

Проводимости такой нагрузки равны:

       .

Согласно (41), проводимости прямой, обратной и нулевой последовательностей соответственно равны:

         .

Из (40) следует, что при такой несимметричной нагрузке кроме тока прямой последовательности существует ток нулевой последовательности. Ток обратной последовательности отсутствует и, следовательно, нет пульсаций ММ ().

Таким образом, при симметричном напряжении, устраняя дополнительные потери от мощности небаланса, компенсируя ток небаланса (мощность небаланса), потребитель уничтожает и пульсации. Однако, в четырёхпроводной системе (в отличие от трёхпроводной) обратное утверждение неверно: только одно устранение пульсаций от несимметричной нагрузки не приведёт к устранению дополнительных потерь от мощности небаланса.

Выводы

1.  В синусоидальном режиме комплексная мощность пульсаций равна скалярному произведению вектора токов и комплексно-сопряжённого вектора напряжений.

2.  Если с помощью нормы вектора мощности разбаланса оцениваются дополнительные потери мощности, то сам вектор мощности разбаланса можно использовать для оценки пульсации ММ. В работе получено разложение вектора мощности разбаланса на три компоненты: прямую, обратную и нулевую последовательности.

3.  Показано, что амплитуда пульсации ММ обусловлена только нулевой компонентой вектора мощности разбаланса (обратной компонентой 3D-комплекса тока). Пульсации ММ никак не связаны с реактивной мощностью.

4.  Возможность осцилляции ПЭ (обменные процессы) в месте подключения потребителя с несбалансированной (асимметричной) нагрузкой к распределительной сети с симметричным напряжением оценена неравенством между проводимостями прямой и обратной последовательностей.

5.  Целью дальнейших исследований является выяснение, какой вклад в амплитуду пульсаций ММ вносят  реактивная мощность и мощность разбаланса при  несимметричном напряжении.

Список литературы

1.  Сиротин Ю. А. Уравнение мощности и штрафные санкции за асимметричную нагрузку / Cб. трудов. Эффективность и качество электроснабжения промышленных предприятий. VI МНТК. EPQ–2008: Мариуполь: Изд. ПГТУ, 2008. С. 211–214.

2.  Сиротин Ю. А. Сбалансированная и разбалансированная составляющие трёхфазного тока интерфейса "поставщик–потребитель" // Электрика. 2008. № 10. С. 16–22.

3.  Сиротин Ю. А. Качество энергоснабжения и энергопотребления в разбалансированной трёхфазной системе // Электрика. 2009. № 6. С. 22-27:  2009. № 7. С. 15-21.

4.  Милях А. Н., Шидловский А. К., Кузнецов В. Г. Схемы симметрирования однофазных нагрузок в трёхфазных цепях. Киев: Наукова думка, 1973.

5.  Шидловский А. К., Кузнецов В. Г., Николаенко В. Г. Анализ режимов в трёхфазных электрических цепях с несимметричными элементами. Киев: Наукова думка, 1983.

6.  Czarnecki L. S. Powers of asymmetrically supplied loads in terms of the CPC power theory // Electrical Power Quality and Utilization Journal, 2007. Vol. XIII, No. 1. P. 97–103. http://www.lsczar.info/papers.htm

7.  Willems J. L. Reflections on apparent power and power factor in nonsinusoidal polyphase situations. IEEE Trans. Power Del., vol. 19, no. 2, pp. 835–840, Apr. 2004.

8.  Зевеке Г. В., Ионкин  П. А. Основы теории цепей. Ч. 1. М.–Л., Госэнергоиздат, 1955.

9.  Steinmetz C. P. Lectures on Electrical Engineering. New York: Dover, 1897.

10.  Hanzelka Z, Mitigation of voltage unbalance, http://www.leonardo-energy.org/gede

11.  Buchholz F. Die Drehstrom-Scheinleistung bei ungleich-mepiger Belastung drei Zweige // Licht und Kraft, no. 2, Jan. , pp. 9–11, 1922.