Emisje przewodzone
Emisje przewodzone to efekty w jakości energii , które występują poprzez sprzężenie elektryczne i magnetyczne, elektroniczne przełączniki urządzeń półprzewodnikowych , które stanowią część zagadnień kompatybilności elektromagnetycznej w elektrotechnice . Wpływają one na zdolność wszystkich połączonych urządzeń systemowych w środowisku elektromagnetycznym , ograniczając lub ograniczając ich celowe wytwarzanie, propagację i odbiór energii elektromagnetycznej.
Emisje przewodzone stanowią część zakłóceń elektromagnetycznych w obwodach, które głównie powodują problemy z jakością dostarczanej energii , z powodu zakłóceń powodowanych przez harmoniczne powstające w wyniku obciążeń liniowych i nieliniowych obecnych w systemie elektrycznym , głównie z powodu rosnącej obecności zasilaczy impulsowych i innych elektronika użytkowa . Ze względu na te zagregowane zakłócenia jakość energii elektrycznej dostarczanej z sieci elektroenergetycznej wpływa na wydajność elektrycznych urządzeń gospodarstwa domowego . Mogą to być: spadek świetlnego żarówek, migotanie i słabe nagrzewanie się cewki indukcyjnej w czajnikach i elementach grzejnych innych urządzeń gospodarstwa domowego w codziennym użytkowaniu.
Podążając za skutkami emisji przewodzonych, jakość energii elektrycznej jest klasyfikowana odrębnie we wspólnych sieciach prądu przemiennego i sieciach prądu stałego . Ponieważ prądu przemiennego została dobrze ugruntowana, parametry i wpływ na jakość energii w prądzie zmiennym są dobrze znane. Parametr do pomiaru jakości zasilania prądem przemiennym nazywany jest całkowitym zniekształceniem harmonicznym (%THD) i mierzy jakość zasilania dla różnych poziomów napięcia. Ze względu na niedawny rozwój technologii prądu stałego, połączenia między sieciami prądu stałego i przemiennego powodują powstawanie harmonicznych, które wcześniej nie występowały. Szczególnie wpływ emisji przewodzonych na jakość prądu stałego nie jest dobrze poznany. Ponadto wzajemne połączenia sieci prądu przemiennego i stałego spowodowały dalsze z zakłóceniami elektromagnetycznymi, które wcześniej nie były znane. W oparciu o obowiązujące normy EMC mierzone są emisje przewodzone od 150 kHz do 30 MHz, jednak istnieje różnica w jakości energii elektrycznej mierzonej do 2 kHz i emisji przewodzonej w zakresie niskiej częstotliwości do 150 kHz. Zakres częstotliwości przerwy jest określany jako supraharmoniczne.
Ponadto, w następstwie postępów w inżynierii telekomunikacyjnej , obecność urządzeń elektronicznych stopniowo wzrastała w sieciach prądu przemiennego w kierunku coraz większej liczby urządzeń przełączających opartych na półprzewodnikach , powodując dalsze problemy z zakłóceniami elektromagnetycznymi z powodu emisji przewodzonych w bliskim i dalekim środowisku elektromagnetycznym . Sieć elektryczna postępuje w kierunku coraz bardziej nieliniowego systemu i rozwiązywane są nowe problemy związane z jakością energii.
Z technicznego punktu widzenia emisje przewodzone można opisać jako szum w prądzie lub napięciu elektrycznym wytwarzanym przez urządzenie elektryczne lub jego podatność na nie. Główna różnica między szumem sygnału a emisją polega na tym, że szum występuje w sygnale o skończonej energii, podczas gdy emisja występuje w sygnale o skończonej mocy. Ponieważ szumy w obwodach pomiarowych są filtrowane za pomocą filtrów , emisja musi być filtrowana w testowanym urządzeniu albo w sieci prądu przemiennego , albo w sieci prądu stałego, w zależności od zastosowania urządzenia. Źródło emisji może istnieć od źródła do receptora i przez obwód, w którym następuje przepływ elektronów . Zwykle urządzenie elektryczne musi być testowane fabrycznie zgodnie z normami emisji przewodzonej, jak wskazuje lista powszechnych norm testowych EMC . Co więcej, różni producenci posiadają różne wersje tych standardów, które najlepiej pasują do ich urządzeń i programów gwarancyjnych.
Emisje przewodzone w systemie zasilania elektrycznego można opisać jako nieliniowość lub odchylenia obserwowane w parametrach elektrycznych. W AC zmiany obserwuje się w harmonicznych , podczas gdy w DC są one obserwowane jako nieliniowość obserwowana w dziedzinie czasu i nieoczekiwane piki częstotliwości w dziedzinie częstotliwości. Wpływ emisji przewodzonych na jakość energii w sieciach prądu przemiennego jest dobrze ugruntowany w normach IEC , w szczególności w IEC Std 519-2014. Ponadto emisje przewodzone w prądzie stałym pochodzą z wielu źródeł, w tym z urządzeń elektronicznych, obciążeń nieliniowych i innych urządzeń z wirującym polem magnetycznym. W urządzeniach elektronicznych wynikają one głównie z interakcji w obwodzie RLC i częstotliwości przełączania . Gdy obciążenia, takie jak silniki i generatory, które mają pola magnetyczne prądu stałego, przewodzona emisja jest nieliniowa i trudna do przewidzenia. Ponadto wpływ emisji przewodzonych na jakość prądu stałego nie jest dobrze poznany i jest szeroko badany.
Wpływ na jakość energii elektrycznej
Jakość energii elektrycznej w sieciach prądu przemiennego jest dobrze rozwinięta i ustalona na podstawie danych empirycznych zbieranych przez ponad sto lat . Istnieje wiele parametrów służących do określania i obliczania harmonicznych wraz z szumem. Jeśli chodzi o sieci prądu stałego , wiele badań nad technologią prądu stałego do dystrybucji energii elektrycznej zostało porzuconych w latach dwudziestych XX wieku po tym, jak zdecydowano, że systemy przemiennego prądu przemiennego mają być stosowane na duże odległości. Jednak ze względu na niedawny rozwój systemów fotowoltaicznych i mniejszą liczbę etapów konwersji elektronicznej wymaganych między prądem zmiennym a stałym, naukowcy rozważają obecnie wykorzystanie prądu stałego do zasilania urządzeń gospodarstwa domowego przy niskim i bardzo niskim napięciu .
Harmoniczne w sieci prądu przemiennego
Ponieważ technologia prądu przemiennego jest dobrze ugruntowana we współczesnym świecie, parametr pomiaru emisji przewodzonych jest dobrze rozumiany i nazywa się całkowitym zniekształceniem harmonicznym (%THD). Mierzy jakość zasilania sieci prądu przemiennego dla różnych poziomów napięcia, zgodnie z opisem w powszechnych normach testowych EMC . Z definicji harmoniczna prądu przemiennego jest wielokrotnością wielkości elektrycznej (napięcia lub prądu) przy wielokrotnościach podstawowej częstotliwości systemu, wytwarzanej przez działanie nieliniowych obciążeń, takich jak prostownik , oświetlenie lub nasycone urządzenia magnetyczne. Częstotliwości harmoniczne w sieci energetycznej są częstą przyczyną problemów z jakością energii i mogą powodować zwiększone nagrzewanie się urządzeń i przewodów, przerwy zapłonu w napędach o zmiennej prędkości i pulsacje momentu obrotowego w silnikach. W zależności od częstotliwości harmonicznych, zanieczyszczenie harmoniczne dzieli się na problemy jakości energii elektrycznej (częstotliwość do rzędu harmonicznych 40), kompatybilność elektromagnetyczna (częstotliwość wyższa niż 150 kHz) i kompatybilność niskoczęstotliwościowa (częstotliwość między 2/3 kHz a 150kHz).
Harmoniczne w sieci prądu stałego
W przeciwieństwie do prądu przemiennego, prąd stały nie ma podstawowej częstotliwości ani okresu , a zatem nie może istnieć wielokrotność częstotliwości podstawowej, dla której można obliczyć harmoniczne. Ponadto zakres częstotliwości, w którym obliczane są harmoniczne prądu stałego, może różnić się od harmonicznych prądu przemiennego. Wiele badań dotyczących harmonicznych prądu stałego sugeruje użycie procentowego zakłócenia sinusoidalnego niskiej częstotliwości (%LFSD). Ta wielkość mierzy odchylenia wielkości DC (napięcia lub prądu) w określonym oknie pomiarowym lub oknie analizy w zakresie częstotliwości. Procent pierwiastka sumy kwadratów tych odchyleń daje całkowitą wartość %LFSD, która jest prawie odpowiednikiem wartości %THD w systemach AC. Ponadto harmoniczne DC są badane w dwóch pasmach częstotliwości, zgodnie z interferencją obserwowaną empirycznie.
Inne kwestie związane z jakością energii w sieciach prądu stałego dotyczą zakresu częstotliwości emisji przewodzonych w widmie elektromagnetycznym . W zakresie 0–2 kHz, powszechnie określanym jako pasmo śmieci, wielkość harmonicznych prądu stałego jest obliczana za pomocą analogu harmonicznych prądu przemiennego w dziedzinie częstotliwości. Jednak zgodnie z oczekiwanymi interakcjami między systemami AC i DC oraz ze względu na obecność energoelektronicznych i zasilaczy impulsowych , przedmiotem badań jest zakres częstotliwości 2–150 kHz, określany ostatnio jako Supraharmonics. Jest zrozumiałe przede wszystkim, że ze względu na obecność nieliniowych obciążeń przełączanych elektronicznie, obwody filtrów mają tendencję do wypychania emisji do wyższych pasm częstotliwości.
- Zespół śmieci
To pasmo częstotliwości mieści się w zakresie 0–2 kHz i odpowiada temu samemu zakresowi częstotliwości, co harmoniczne prądu przemiennego. Nazwa sugeruje, że dzięki postępowi w filtrach oczekuje się mniejszej ilości przewodzonych emisji. Wśród badaczy powszechnie przyjmuje się, że wartość %LFSD powinna być wystarczająca do uwzględnienia harmonicznych DC i odnosić się do %THD harmonicznych AC.
- Supraharmoniczne
To pasmo częstotliwości mieści się w zakresie 2–150 kHz i jest określane jako supraharmoniczne. Szerokość pasma częstotliwości była wcześniej ignorowana i była uważana za lukę między emisją promieniowaną a emisją przewodzoną. Obecne badania sugerują, że wiele wysiłku wkłada się w zrozumienie metod pomiaru emisji nadharmonicznych w celu dalszej standaryzacji jakości prądu stałego w celu uwzględnienia zwarć , wahań napięcia i innych czynników.
Według Thais.M.Mendes i in. skutki emisji nadharmonicznych ograniczają się do sąsiednich urządzeń i nie rozprzestrzeniają się na duże odległości. Zdefiniowanie okna pomiarowego i okna analizy jest jednym z właściwych sposobów standaryzacji prowadzonych emisji. Pomiary zgodnie z normami IEC 61000-4-7, IEC 61000-4-30, IEC-61000-4-19 i innymi CISPR pokazują, że każda metoda może być skuteczna, ale ma swoje ograniczenia. Ponadto, zgodnie z M.Klattt et al. okna pomiarowe powinny być stosowane w standaryzacji ram dla standardów supraharmonicznych. Ponadto V.Khokhlov i in. sugeruje, że wszystkie istniejące standardy mają ograniczenia, które można przezwyciężyć, łącząc analizę opartą na czasie z analizą w dziedzinie częstotliwości.