전력 품질 및 조명 (부분 1)

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전기 공학 포털
원본 소스: 울시, 로버트, 전원 품질, 음량 2, 수 2, 2월 1995 (조명 연구 센터 (LRC) 및 전력 품질)

소개

전원 분배 시스템에 대한 조명 제품의 효과에 대한 우려에 관심을 초점을 맞추고있다 전력 품질. 별로 전력 품질은 에너지와 전기 시스템의 용량을 낭비 할 수; 그것은 전기 배선 시스템과 시스템의 작동 장치를 모두 해칠 수.

많은 요소는 두 가지 주요 변수에 영향을 미치는 전력 시스템이; 역률 및 고조파. 전기 모터, 일부 조명기구, 변압기 및 다른 유도 성 및 용량 성 기기는 시스템에 무효 전력을 소개, 따라서 역률의 손상에 관여. 이러한 구성 요소가 작동하는 무효 전력을 필요로.

UPS와 같은 비선형 부하, 컴퓨터 시스템, 형광등기구, CFL을, 디지털 전자, 등. 전류 파형의 왜곡 및 전원 시스템에 고조파를 도입하고있다.

이 기술 문서에서는 더 나은 전력 품질을 이해 조명 지정자와 소비자를 도움이 될 것입니다, 그들은 더 자신있게 에너지 효율적인 조명 제품을 선택할 수 있도록.

전력 품질은 무엇인가?

전기 배선 시스템에 대한, 전력 품질은 일정한 진폭의 정현파 라인 전압하는 정도이다. 그림 1 120 볼트의 파형을 보여줍니다 (에), 60-헤르츠 (Hz에서) 이상적인 전력 품질 라인 전압. 교류 회로에서, 전자가 하나의 사이클의 절반과 멀리 나머지 절반에 대한 전원으로부터 전원을 향해 흘러.

에 60 Hz에서, 전압 파형은 모든 과정이 완료된 후 1/60 두 번째의, 또는 대략 매 17 밀리 초 (1/50 두 번째의, 또는 20 (밀리 초) 50 Hz에서 시스템). 유틸리티의 발전기 또는 분배 시스템의 문제는 전압 강하 및 과도 같은 심각한 전력 품질 문제가 발생할 수 있습니다, 그 중 둘은 조명 시스템의 수명 및 기타 전기 장비를 줄일 수 있습니다. 왜곡의 높은 수준의 (사인파의 편차) 분배 시스템도 전기 기기를 손상시킬 수 있습니다.

전압 강하 및 과도 달리, 그러나, 왜곡은 종종 시스템상에서 동작 및 전기 기기에 기인.

특정 전기 장치, 장기 전력 품질은 장치에서 전압 파형 왜곡과 전압과 전류 사이의 위상 관계를 변경하는 두되는 범위를 설명. 이상적인 전력 품질 특성을 가진 장치는 전원 전압이 왜곡되거나 전압 - 전류 위상 관계에 영향을 둘.

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그림 1 – 120V를위한 전압 파형, 60최적의 전력 품질과 Hz에서 전원 공급 장치

부드러운 사인파 왜곡 전압의 특징이다. 의 주파수 60 Hz에서, 물결은 모든 반복 16.7 MS. 진폭은 170V이며; 제곱 평균 제곱근 (RMS) 파의 값은 120V입니다.

어떻게 조명 시스템은 전력 품질에 어떤 영향을 줍니까?

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그림 2 – 매우 왜곡 된 전류 파형

그들이 전압 파형과 위상에 정현파 전류 파형 형태를 갖고 있기 때문에 대부분의 백열 조명 시스템은 분배 시스템의 전력 품질을 감소시키지 않는다 (증가와 동시에 감소 모두 전류 및 전압).

형광, 고강도 방전 (HID), 및 저전압 백열 조명 시스템, 안정기 또는 변압기를 사용하는, 전류 파형을 왜곡 한 수. 그림 2 소형 형광 램프에 대한 몇 가지 전자 밸러스트의 전형적인 매우 왜곡 된 전류 파형의 예를 보여줍니다. 이러한 왜곡 된 전류 파형을 가진 장치는 짧은 버스트 전류 소모 (대신 부드럽게 그리기), 전압 왜곡을 생성하는. 이 소자는 또한 전류 파형 전압 파형과 위상이 될 수있다.

이러한 위상 변위는 교류 회로의 효율을 감소시킬 수있다. 에 그림 3, 전류 파형은 전압 파형에 뒤쳐.

전압이 부정적 동안 사이클의 일부 동안 전류는 포지티브 (또는 그 반대), 음영 영역에 도시 된 바와 같이; 서로에 대한 전류 및 전압 작업, 무효 전력을 만드는. 장치는주기의 비 음영 부분이 나타내는 시간 동안 작업을 생성, 회로의 유효 전력을 표현하는.

무효 전력은 전압을 왜곡하지 않는다. 그러나, 그것이 중요 전력 품질 가 더 유용한 작업을 수행하지 않더라도 유틸리티 '유통 시스템은 무효 전력을 운반 할 수있는 능력이 있어야합니다 우려 때문에.

조명 제조 업체 및 건물 소유자 모두 전력 품질을 개선하기 위해 조치를 취할 수 있습니다. 전체 크기의 형광 램프에 대한 대부분의 전자식 안정기는 현재의 왜곡을 줄이기 위해 필터가. 소형 형광 램프에 대한 약간의 전자식 안정기는 높은 전류 왜곡이, 하지만, 때문에 그들의 낮은 전력의 전압 왜곡에 거의 기여.

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그림 3 – 위상 변위 무효 전력

형광등 및 HID 램프 용 자기 안정기는 일반적으로 전류를 지체 한. 일부 자기 밸러스트 전류 및 전압을 재 동기화 커패시터를 포함, 무효 전력을 제거하는. 빌딩 소유자는 보온재 큰 부하 전류를 보상하기 위해 건물 분배 시스템의 커패시터를 설치할 수도.

고조파는 무엇인가?

고조파는 기본 주파수의 정수 배수 인 주파수를 가진 물결, 또는 주 파. 상관 왜곡 파형은 기본 파와 하나 이상의 고조파에 의해 설명 될 수 있습니다, 도시 된 바와 같이 그림 4. 왜곡 60 Hz에서 전류 파형, 예를 들면, 에서 고조파를 포함 할 수있다 120 Hz에서, 180 Hz에서, 및 기타 배수 60 Hz에서 (에 50 이러한 수 Hz에서 시스템 100 Hz에서, 150 Hz에서, 다른 배수 50 Hz에서).

누구의 주파수를 두 번 그 기본의 고조파는 2 차 고조파라고합니다; 3 차 고조파 주파수를 기본의 세 배이, 등등.

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그림 4 – 고조파를 설명

주의 – 의 왜곡 된 파형 그림 4a 주파수 한 정현파의 합에 의해 설명 될 수 있습니다 1 Hz에서 진폭 2 피트, 기본이되는 것입니다, 및 주파수를 가진 제 사인파 3 Hz에서 진폭 1 피트, 3 차 고조파하는 것입니다. 이 컴포넌트는 파도에 나타낸다 도 4b.

매우 왜곡 된 전류 파형은 수많은 고조파를 포함. 짝수 고조파 성분 (2 차, 4 차, 기타) 서로의 효과를 상쇄하는 경향이, 하지만 홀수 고조파는 파형의 최고점과 최저점은 종종 일치하기 때문에 신속하게 왜곡을 증가시키는 방법으로 추가하는 경향이. 조명 산업은 왜곡 총 고조파 왜곡의 가장 일반적인 측정을 호출 (THD).

합계 고조파 왜곡 (THD) 고조파 요인

밸러스트 제조 업체, 전기 유틸리티, 표준 조직은 다른 THD를 정의, 조명 업계에 혼란을 야기시킨. 예를 들어 IEEE는 IEEE에서 제공 THD를 정의 1035-1989 다음과 같이:

1thd-formula-1

어디에서:

  • 나는1 평균 제곱근입니다 (RMS) 기본 전류 파형의
  • 나는2 2 차 고조파 전류 파형의 RMS이다
  • 나는3 3 차 고조파 전류 파형의 RMS입니다, 등.

또는 IEC에서 정의한 61000-2:

1thd-formula-2

어디에서 나는1 기본 전류 파형.

다른 한편으로는, ANSI 및 CSA는 THD를 계산하기 위해 아래의 공식을 사용하여:

1thd-formula-3

어디에서:

  • 나는1 기본 전류 파형의 RMS입니다,
  • 나는2 2 차 고조파 전류 파형의 RMS이다
  • 나는3 3 차 고조파 전류 파형의 RMS입니다, 등.

우리가 볼 수 있듯이, 두 번째 정의에 따라, THD는 항상보다 작 100%. 아래의 표는 두 정의 사이의 변환을 제공합니다.

THD (%) 로 일반적으로 제조 업체에 의해보고 (IEEE 1035-1989) THD (%) CSA 및 IEC에 의해 정의 된
5 5
20 19.6
32 30.5
50 44.7
100 70.7
150 83.2

유틸리티는 일반적으로보다 적은 전압을 공급 2% THD. 그러나, 전자 기기에 대한 전류 THD는 매우 높은 수 있습니다, 종종 이상 100%. 표 1 일부 조명 부하에서 전류 THD를 제공합니다, NLPIP 의해 측정. 높은 전류 THD가있는 장치는 건물의 전체 부하 자신의 비율에 비례하여 전압 THD에 기여. 그러므로, 더 높은 와트의 장치는 더 낮은 소비 전력 디바이스보다 전압 THD를 증가시킬 수 있습니다. 고조파 왜곡은 조명 시스템에 대한 우려 경우, NLPIP는 지정자 THD를 최소화하기 위해 필터와 전자식 안정기를 사용하는 것이 좋습니다.

건물 유틸리티 분배 시스템에 연결하는 지점에서 권장되는 최대 허용 전압의 THD는 5% (IEEE 1992).

그림 5 약 절반 건물의 부하 전류 THD가있을 때 전압 THD이 한계에 도달 것을 보여줍니다 55%, 또는 건물의 하중 약 1 분기의 현재 THD가있는 경우 115%.

1voltage-thd

으로 인해 발생하는 전압의 THD 55% 과 115% 현재 THD
기술 문서의 제 2 부에서 계속하려면 ...

참조:

• 국립 조명 제품 정보 프로그램;
• 미국 국립 표준 협회;
• 슈나이더 일렉트릭 - 전기 설치 안내

출처: 전기 공학 포털

원본 소스: 울시, 로버트, 전원 품질, 음량 2, 수 2, 2월 1995 (조명 연구 센터 (LRC) 및 전력 품질)