はじめに

配電システム上の照明製品の影響が懸念さに着目し 電力特性. 貧弱な電力品質は、エネルギーや電気システムの容量を無駄にすることができ; それは、配電システム、およびシステム上で動作するデバイスの両方を損傷する恐れがあります.

二つの主要なパラメータに影響電源システムには多くの要素があります; 力率と高調. 電気モーター, 一部の照明器具, 変圧器やその他の誘導性及び容量のアプライアンスは、システムへの無効電力を導入, 従って、力率を損傷することに関与. これらのコンポーネントは動作するように無効電力を必要とする.

UPSのような非線形負荷, コンピュータ·システム, 蛍光器具, CFLの, デジタルエレクトロニクス, 等. 電流波形を歪ませると電力系統に高調波を導入して.

電力品質とは何ですか?

配電システムのための, 電力品質は、線間電圧が一定の振幅の正弦波でどの程度である. 図 1 120ボルトの波形を示している (で), 60-ヘルツ (ヘルツ) 理想的な電力品質の線間電圧. 交流回路における, 電子は、サイクルの半分のために離れて他の半分のための電源から電源に向かって流れる.

に 60 ヘルツ, 電圧波形は、すべてのサイクルを完了 1/60^番目の 第二の, またはほぼ毎 17 ミリ秒 (1/50^番目の 第二の, または 20 （ミリ秒） 50 Hzのシステム). ユーティリティの発電機や配電システムの問題は、このような電圧降下や過渡などの深刻な電力品質の問題を引き起こす可能性があります, 照明システム及び他の電気機器の寿命を減少させることができるどちらも. 歪み、高レベル (正弦波からのずれ) 配信システムにおいても電気機器に害を与えることができる.

電圧が低下し、過渡とは異なり、, しかしながら, 歪みは、多くの場合、システム上で動作電気機器が原因で発生します.

特定の電気装置のための, 用語電力品質は、デバイスが電圧波形を歪ませ、電圧と電流の間の位相関係を変化させる両方の程度を説明して. 理想的な電力品質特性を有するデバイスは、電源電圧を歪ませることも、電圧 - 電流位相関係に影響を与えるいずれも.

図 1 – 120V用の電圧波形, 60理想的な電力品質とHzの電源

滑らかな正弦波は、歪みのない電圧の特性である. の周波数で 60 ヘルツ, 波はあらゆる繰り返される 16.7 MS. 振幅が170Vである; 二乗平均平方根 (RMS) 波の値は120Vである.

どのような照明システムは、電力品質に影響を与えるか?

図 2 – 高度に歪んだ電流波形

これらは、電圧波形と同相である正弦波電流波形を有するので、ほとんどの白熱照明システムは、分配システムの電力​​品質を低下させない (増加と同時に低下電流と電圧の両方).

蛍光, 高輝度放電 (HID), 低電圧白熱照明システム, 安定器や変圧器を使用している, 電流波形を歪めた可能性があります. 図 2 コンパクトな蛍光ランプのためのいくつかの電子安定器の典型的な高度に歪んだ電流波形の一例を示している. このような歪んだ電流波形を持つデバイスは、短いバーストで電流を引き出す (代わりに、スムーズに描画する), 電圧の歪みが作成される. これらのデバイスの電流波形は、電圧波形と位相がずれてもよい.

このような位相ずれは、交流回路の効率を低減することができる. で 図 3, 電流波形は、電圧波より遅れている.

電圧が負である間、サイクルの一部の間に電流が正である (またはその逆), 斜線部分に示すように、; お互いに対して、電流と電圧の作業, 無効電力を生成する. デバイスは、サイクルの非網掛け部分に代表される時間内に仕事を生成, 回路の有効電​​力を表す.

無効電力、電圧を歪めていません. しかしながら, それが重要です 電力特性 電力会社の配電システムのための懸念は、それが有用な作業を実現していないにもかかわらず、無効電力を伝送する能力を持っている必要があります.

照明メーカーやビルオーナーの両方が電力品質を向上させるための手順を取ることができます. フルサイズの蛍光ランプのためのほとんどの電子安定器は、電流歪みを低減するフィルタを持つ. 電球型蛍光灯のためのいくつかの電子バラストは、高い電流歪みを持っている, しかし低いため電源の電圧の歪みにはほとんど寄与し.

図 3 – 位相変位無効電力

蛍光灯やHIDランプ用磁気式安定器は一般的に電流を遅れている. いくつかの磁気安定器は、電流と電圧を再同期コンデンサが含まれている, 無効電力を排除する. ビルオーナーも遅れ電流で大きな負荷を補償するために、その建物の分配システム内のコンデンサをインストールすることができます.

高調波は何ですか?

高調波は、基本波の整数倍の周波数を持つ波である, または、主波. 任意の歪んだ波形が基本波に加えて一つ以上の高調波によって記述することができる, に示すように、 図 4. ゆがんだ 60 Hzの電流波形, 例えば, で高調波を含んでいてもよい 120 ヘルツ, 180 ヘルツ, とその他の倍数の 60 ヘルツ (で 50 HzのシステムこれらのCAN 100 ヘルツ, 150 ヘルツ, 他の複数の 50 ヘルツ).

その周波数は基本波の第二次高調波と呼ばれることの2倍である高調波; 三次高調波は、三回の基本周波数を有する, など.

図 4 – 高調波を示す

注意 – 中歪み波形 図4a 周波数を有する1つの正弦波の和で表すことができる 1 Hzおよび振幅 2 FT, 基本的には、これは, と周波数の二正弦波 3 Hzおよび振幅 1 FT, 三次高調波これは. 2成分の波がに示されている 図4b.

高度に歪んだ電流波形は、多くの高調波が含まれている. でも、高調波成分 (二次の, 四次の, 等) 互いの効果を相殺する傾向がある, しかし、奇数次高調波は、その波形の山と谷が頻繁に一致しているため、急速に歪みを増加する方法で追加する傾向がある. 照明業界では歪み全高調波歪みの最も一般的な指標を呼び出し (THD).

合計 高調波歪み (THD) 高調波係数

バラストメーカー, 電気事業, 標準的な組織が異なってTHDを定義, 照明業界でいくつかの混乱を引き起こしている. 例えばIEEEは、IEEEで与えられたTHDを定義 1035-1989 次のように:

どこ:

• 私は₁ 二乗平均平方根である (RMS) 基本波電流波形の
• 私は₂ 2次高調波電流波形の実効値である
• 私は₃ 三次高調波電流波形の実効値である, 等.

またはIECで定義されている 61000-2:

どこ 私は₁ 基本波電流波形であり、.

一方, ANSIおよびCSAは、THDを計算するには、以下の式を使用し:

どこ:

• 私は₁ 基本波電流波形の実効値である,
• 私は₂ 2次高調波電流波形の実効値である
• 私は₃ 三次高調波電流波形の実効値である, 等.

我々は見ることができるように, 第二の定義によれば, THDはいつもよりも少ない 100%. 下の表は、2つの定義の間にいくつかの変換を提供します.

ユーティリティは、通常よりも少ないと電圧を供給 2% THD. しかしながら, 電子デバイスのための電流THDが非常に高くてもよい, 多くの場合、オーバー 100%. テーブル 1 いくつかの照明負荷からの電流のTHDが一覧表示されます, NLPIPによって測定される. 高電流のTHDを持つデバイスは、建物の総負荷の彼らの割合に比例した電圧のTHDに貢献. こうして, ワット数の高いデバイスは、より低いワット数のデバイスよりも電圧のTHDを増やすことができます. 高調波歪みは、照明システムのための関心事である場合, NLPIPは指定子は、THDを最小限にするためのフィルタを電子安定器を使用することをお勧めします.

建物は、ユーティリティ分配システムとの接続個所が推奨される最大許容電圧THDはある 5% (IEEE 1992).

図 5 約半分の建物の負荷は、現在のTHDを有している場合、電圧高調波歪率がこの制限に達することを示してい 55%, または建物の負荷の約4分の1が、現在のTHDを有している場合 115%.

による電圧THD 55% と 115% 現在のTHD
技術的な記事の第2部につづく...