- 3 1.1.1 Sóng hài. - 6 1.1.4 Các thông số đặc trưng sóng hài. - 34 2.2 ẢNH HƯỞNG CỦA SÓNG HÀI ĐẾN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN. - 40 2.2.2 Máy biến áp và các thiết bị phân phối công suất khác. - 43 2.2.6 Thiết bị chuyển mạch. - 43 Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ 2.2.7 Rơle. - 44 2.2.10 Thiết bị đo, đếm điện năng. - 45 2.2.11 Các thiết bị khác. - 47 3.1.2 Đánh giá sóng hài ở hệ thống phân phối. - 47 3.1.3 Đánh giá sóng hài ở thiết bị người sử dụng. - 50 3.2.2 Lọc sóng hài. - 51 3.3.2 Trên các thiết bị của người sử dụng. - 51 3.4 CÁC THIẾT BỊ ĐIỀU CHỈNH HÀI. - 66 Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ 4.2 SỐ LƯỢNG, CHỦNG LOẠI THIẾT BỊ ĐIỆN CHÍNH. - (International Electrotechnical Commission) ANSI: Viện các tiêu chuẩn Mỹ (American National Standards Institute) NXB: Nhà xuất bản Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ DANH MỤC CÁC BẢNG STT Tên bảng 2.1 Bảng phân loại và tính chất của các hiện tượng điện từ hệ thống điện 3.1 Giới hạn méo điện áp hài ở tỉ lệ phần trăm điện áp tần số cơ bản định mức 3.2 Giới hạn méo dòng điện điều hoà tỉ lệ phần trăm của IL 3.3 Mức độ tương ứng cho mỗi điện áp hài trong mạng cung cấp điện áp thấp 3.4 Giới hạn điều hoà cho các thiết bị lớp A 3.5 Giới hạn điều hoà cho các thiết bị lớp C 3.6 Giới hạn điều hoà cho các thiết bị lớp D 3.7 Giới hạn điều hoà theo IEC Mức độ tương thích cho các điện áp điều hoà ở các hệ thống thấp áp và trung áp 3.9 Mức độ dự kiến cho các điện áp điều hoà ở các hệ trung áp 3.10 Mức độ dự kiến cho các điện áp điều hoà ở các hệ cao áp và siêu cao áp 4.1 Bảng kê các thiết bị điện chính 5.1 Bảng quan hệ giữa L, C và giá trị điện kháng của cuộn cảm XL. - 5.2 Một vài thông số khác và các trị số khác khi thay đổi các giá trị tụ điện 5.3 Bảng thông số cơ bản khi dùng hay không dùng lọc thông LC 5.4 Bảng thông số và chỉ số của điện áp khi dùng bộ lọc thông LC 10máy 5.5 Bảng thông số và chỉ số của dòng điện khi dùng bộ lọc thông LC 10máy 5.6 Bảng thông số cơ bản khi dùng hay không dùng lọc thông LC -12máy 5.7 Bảng thông số và chỉ số của điện áp khi dùng bộ lọc thông LC 12máy 5.8 Bảng thông số và chỉ số của dòng điện khi dùng bộ lọc thông LC 12máy Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ DANH MỤC HÌNH VẼ STT Tên hình Chương 1 1.1 Méo dòng gây ra bởi tải phi tuyến 1.2 Dạng sóng điều hòa không lý tưởng 1.3 Sóng tuần hoàn với tần số khác nhau 1.4 Điện áp hài gây ra bởi các dòng hài trong hệ thống 1.5 Nguồn công suất chế độ đóng cắt 1.6 Chỉnh lưu một pha dùng tụ lọc 1.7 Biểu diễn đường cong dòng điện và điện áp 1.8 Hình ảnh Tần số với những góc pha của dòng điện (Dòng THD=120%) 1.9 Bóng + Đế đèn tuýp dài 1,2m 1.10 Dòng pha của công tắc chuyển mạch cho bóng đèn tuýp 1.11 Công suất tác dụng và công suất biểu kiến 1.12 Đường cong dòng và áp với 10 máy tính 1.13 Dòng hài của 10máy tính 1.14 Đường cong dòng điện, điện áp với 12 máy tính 1.15 Dòng hài của 12máy tính 1.16 Sơ đồ điều chỉnh cầu 3pha 1.17 Sơ đồ điều chỉnh tốc độ ứng dụng PWM 1.18 Điện áp và dạng sóng hiện thời, vào buổi chiều 1.19 Điện áp và dạng sóng hiện thời, vào buổi tối 1.20 Điện áp và dạng sóng hiện thời, vào buổi tối 1.21 Điện áp pha Cơ bản (đỉnh) và Dòng điện pha (thấp nhất) 1.22 Đo dạng điện áp hài bậc 5 (nét sáng) và bậc 7 (nét tối) Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ 1.23 Đo điện áp hài bậc 5 (nét sáng) và bậc 7 (nét tối) khi có bộ lọc 1.24 Sơ đồ thay thế đơn giản của mạch cộng hưởng song song 1.25 Đáp ứng tần số hệ thống 1.26 Hệ thống với các tiềm năng cộng hưởng nối tiếp 1.27 Sơ đồ thay thế đơn giản của mạch cộng hưởng nối tiếp 1.28 Đáp ứng tần số của mạch cộng hưởng nối tiếp 1.29 Tác động của tải trở lên cộng hưởng song song 1.30 Các sóng bậc cao tác động vào hệ thống hỗn hợp 1pha, 3pha Chương 3 3.1 Các cấu trúc bộ lọc thụ động phổ biến 3.2 Bộ lọc thụ động nối tiếp 3.3 Sơ đồ nguyên lý của bộ lọc thông thấp LC cơ bản 3.4 Một ứng dụng bộ lọc thông thấp trong HTĐ công nghiệp 3.5 Mạch tương ứng cho các bộ lọc C Chương 4 4.1 Đồng hồ đo vạn năng 4.2 R232 nối máy tính Chương 5 5.1 Sơ đồ mạch lọc thông thấp 5.2 Sơ đồ tương đương của mạch lọc trong hệ thống 5.3 Bộ sản phẩm lọc thông thấp LC 5.4 Sơ đồ đấu bộ lọc thông thấp 5.5 Biểu diễn sóng dòng điện, điện áp và phổ dòng với 10 Máy Tính 5.6 Biểu diễn sóng dòng điện, điện áp và phổ dòng với 12 Máy Tính Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ 1 MỞ ĐẦU Ngày nay điện năng được sử dụng phổ biến như là một nhu cầu không thể thiếu của cuộc sống. - Các giải pháp có thể hạn chế sóng hài. - Như vậy Sóng hài là một dạng nhiễu không mong muốn, làm ảnh hưởng đến dạng hình sin của điện áp, dòng điện. - Điện áp hài, Dòng điện hài là điện áp, dòng điện có tần số là bội của tần số cơ bản. - 1.1.2 Điều hoà Điện áp, dòng điện. - Đầu vào là điện áp thì dòng điện thu được trong mạch sẽ tuần hoàn theo điện áp nhưng méo, điều này thoả mãn điều kiện Jordan-Dicrichlet là điều kiện cho phép một chuỗi hàm khai triển được thành chuỗi Fourier [1]: Hàm f(x) tuần hoàn với chu kì 2L, thoả mãn định lý Jordan-Dicrichlet trên đoạn [-L,L] f(x)=∑∞==π+π+n1nnn0)LnxsinbLnxcosa(2a Trong đó: ∫−=LL0dx)x(fL1a ∫−π=LLndxLnxcos)x(fL1a n π=LLndxLnxsin)x(fL1b n = 1,2,3… Hình 1.1 Méo dòng gây ra bởi tải phi tuyến [15] Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ 5 Thay các giá trị L = π, x = ωt f(x. - Các dòng hài khi qua trở kháng của hệ thống gây nên điện áp hài, ở Hình 1.4 méo điện áp sinh ra do các dòng điện bị méo khi qua các Tải. - Các dòng hài qua trở kháng của hệ thống gây ra các điện áp rơi trên đó, điều này làm cho các điện áp hài xuất hiện tại các Tải, giá trị điện áp hài này phụ thuộc vào trở kháng và dòng hài. - Mặc dù dòng hài khi qua Tải gây nên méo điện áp, nhưng nó không quyết định các giá trị điện áp méo, thực tế này là cơ sở để phân chia trách nhiệm quản lý sóng hài được định nghĩa theo một số tiêu chuẩn phổ biến trên thế giới [15. - Nếu dòng hài tồn tại trong hệ thống nằm trong giới hạn cho phép, thì các nhà Điện áp rơi Điện áp bị méo Điện áp sin Dòng tải méo Hình 1.4 Điện áp hài gây ra bởi các dòng hài trong hệ thống [15] Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ 7 cung cấp điện sẽ quản lý điện áp hài qua thay đổi các trở kháng của hệ thống. - 1.1.4 Các thông số đặc trưng sóng hài Các đại lượng điện áp, dòng điện hiệu dụng, công suất phản kháng, công suất tác dụng, và công suất biểu kiến, hệ số công suất cosϕ. - 1.1.4.1 Công suất 1.1.4.1.1 Công suất biểu kiến: Công suất biểu kiến có thể được biểu diễn qua quan hệ sau: .rms rmsSU I= Trong đó Urms : giá trị hiệu dụng của điện áp. - Irms : giá trị hiệu dụng của dòng điện Ở điều kiện sin lý tưởng điện áp và dòng điện chỉ chứa thành phần tần số cơ bản, vì thế các giá trị hiệu dụng có thể được biểu diễn đơn giản bằng công thức sau mUrmsU21= và mIrmsI21= Trong đó: Um, Im : là biên độ, giá trị cực đại của điện áp, dòng điện ở tần số cơ bản Ở điều kiện bất kỳ điện áp, dòng điện là dạng sóng tuần hoàn. - Giá trị hiệu dụng của điện áp và dòng điện được tính toán theo maxkkkkrmsUUUUUU. - Trong đó Uk và Ik là biên độ cực đại của điện áp và dòng điện ở điều hoà bậc k. - Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ 8 Đơn vị: W hay kW. - Khi đó thay u(t) và i(t) vào biểu thức tính P ta được : dttpitkuTPTpppkkk sin(()sin((1θωβω Trong biểu thức tính P đó thì + uk là biên độ cực đại của điện áp bậc k + ip là biên độ cực đại của dòng điện bậc p Xét trong một chu kì, thay giá trị x = ωt, x∈[-π,π] dxpxikxuPpppkkk∫∑∑−∞=∞=++=ππθβπ11))sin(()sin((21 Xét : ∫−++=ππφβdxpxikxuPppkkkp)sin().sin( Xét : A = )sin().sin(kpkxpxθβ++())]()cos[()]()cos[(21pkpkxpkxpkθβθβ. - ∑==max1coskkkrmskkrmsIUPϕ Trong đó : Urmsk và Irmsk là giá trị hiệu dụng của điện áp và dòng điện ở bậc thứ k ϕk là góc lệch pha của điện áp và dòng điện ở bậc thứ k kmax là bậc sóng hài cao nhất xét đến trong quá trình phân tích. - Nếu k#p Nếu k=p Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ 10 Phương trình tính công suất tác dụng P đúng cho cả điều kiện sin và không sin của các sóng hài. - Trong đó ϕ1 là góc lệch pha giữa điện áp và dòng điện ở tần số cơ bản. - Với trường hợp không sin, khi tính toán công suất tác dụng còn phải kể đến sự có mặt của các thành phần sóng hài. - Tuy nhiên các thành phần sóng hài có giá trị nhỏ. - Nhưng sự xấp xỉ này không được sử dụng khi tính toán công suất biểu kiến và công suất phản kháng bởi vì hai thành phần trên bị ảnh hưởng lớn do thành phần sóng hài gây nên. - ∑==maxk1kkrmskrmskφsinIUQ Trong đó Urmsk và Irmsk là giá trị hiệu dụng của điện áp và dòng điện ở bậc thứ k ϕk là góc lệch pha của điện áp và dòng điện ở bậc bậc thứ k kmax là điều hoà bậc cao nhất trong quá trình phân tích. - SPPF = Trong trường hợp sóng điều hòa có dạng hình sin lý tưởng thì hệ số công suất là: ϕcos==SPPF Trong đó ϕ là góc dịch pha giữa điện áp và dòng điện và gọi là hệ số công suất dịch DPF (Displacement power factor) [15]. - SPPF = Trong đó P là tổng công suất tác dụng của tất cả các thành phần điều hoà. - 1.1.5 Các chỉ số điều hoà Hai chỉ số thường xuyên được sử dụng khi đo đạc đánh giá độ méo của một dạng sóng hài là tổng méo điều hoà và tổng méo nhu cầu. - 1.1.5.1 Tổng méo điều hoà (THD) Là chỉ số đánh giá lượng méo các thành phần sóng hài so với thành phần sóng cơ bản. - được áp dụng để tính toán cho cả dòng điện và điện áp theo công thức sau [15]: 122maxMMTHDkkk. - Trong đó: Mk là giá trị hiệu dụng của thành phần sóng hài ở bậc thứ k. - Có thể đưa ra chỉ số về lượng năng lượng nhiệt tổn hao phụ khi cung cấp một điện áp bị méo cho một tải điện trở. - THD hầu hết được sử dụng để mô tả méo điện áp và dòng điện hài. - 1.1.5.2 Tổng méo nhu cầu (TDD) Chỉ số THD thường dùng để nhận biết mức độ méo của dòng điện, điện áp nhưng điều này cũng có thể dẫn đến những hiểu lầm. - Cách thứ nhất : Nguồn xoay chiều - Máy biến áp – chỉnh lưu – Điện áp một chiều: Mô hình này được sử dụng rất phổ biến trước đây, người ta dùng máy biến áp để Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ 14 biến nguồn điện áp xoay chiều mức cao ở đầu vào thành nguồn điện áp xoay chiều mức thấp hơn ở đầu ra sau đó đưa vào đầu vào bộ chỉnh lưu để tạo ra điện áp một chiều mong muốn ở đầu ra bộ chỉnh lưu. - Cách thứ 2: Nguồn xoay chiều - Chỉnh lưu – điều chỉnh – Điện áp một chiều : Tại Việt Nam do công nghệ điện tử phát triển mạnh mẽ vào cuối thế kỷ 20, những năm đầu thế kỷ 21 nên, để tạo ra được điện áp một chiều người ta đã sử dụng mô hình mới tiết kiệm hơn : Nguồn điện xoay chiều từ lưới điện được đưa vào đầu vào của các bộ Chỉnh Lưu nguồn điện xoay chiều, và tạo ra điện áp một chiều ở đầu ra (thường giá trị này nhỏ) sau đó ta đưa điện áp một chiều này qua bộ điều chỉnh để nâng điện áp lên bằng giá trị nguồn một chiều mong muốn. - Với nguồn này khi đóng, cắt sẽ tạo ra hài bậc 3 lớn, để hạn chế hài đó thường mắc thêm bộ lọc L2C2 120VACBộ điều khiển và đóng cắtDCHình 1.5 Nguồn công suất chế độ đóng cắtL1L2C2C Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ 15 Hình 1.6 – Chỉnh lưu một pha dùng tụ lọc – theo [11] Trên Hình 1.7 thể hiện đường cong dòng hài từ nguồn điện áp tới tải tiêu dùng (Tivi) Khi dùng bộ chỉnh lưu bằng điốt thì pha của dòng điện gần như trùng pha với điện áp, hệ số cosϕ gần như bằng 1. - Hình 1.7 Biểu diễn đường cong dòng điện và điện áp – theo [11] Trên Hình1.8 biểu diễn dòng điện với THDi = 120%, góc pha của mỗi sóng hài có biên độ tương tự nhau, nhưng các sóng hài bậc lẻ đều tồn tại. - Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ 16 Hình 1.8 - Hình ảnh Tần số với những góc pha của dòng điện (Dòng THD là Hệ thống chỉnh lưu Thyristor tạo ra được điện áp một chiều, người ta dùng biên độ và góc pha để đặc trưng, thông thường ta hay giả thiết chúng ở trường hợp lý tưởng. - Nhưng thực tế không như vậy các thành phần điện áp đó có kể đến các thành phần áp ở tần số cơ bản và các thành phần áp hài bậc cao, chúng phụ thuộc vào hệ thống điện một chiều và Loại Tải [11]. - Tổng công suất tiêu thụ (công suất tác dụng, công suất phản kháng) tạo ra có tính đến cả công suất do các dòng hài của Tivi tác động lên [11]. - Giống như tivi, máy tính là thiết bị có phát ra nguồn sóng hài tương đối lớn. - Với 10 Máy Tính trong 1phòng Ta thấy dòng điện và điện áp bị méo rất lớn thể hiện trên hình H1.12 Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ 19 Trên hình H1.13 là phổ dòng hài của 10Máy tính với THDi = 100. - Với 12 Máy Tính trong phòng Đường cong dòng điện và điện áp có dạng trên hình 1.14 H1.14 Đường cong dòng điện và điện áp với 12Máy tính Trên hình H1.14 là phổ dòng hài của 12Máy tính với THDi = 100% H1.15 Dòng hài của 12Máy tính Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ 20 Cũng qua các Hình 1.14, Hình 1.15 ta thấy các THDi của sóng hài là khá lớn (THDi3=38,19%. - Điện áp một chiều đầu ra của bộ chỉnh lưu được đưa vào bộ nghịch lưu, đầu ra của bộ nghịch lưu là điện áp xoay chiều đi vào động cơ, điều này cho phép ta sử dụng các thiết bị điện tử công suất để điều khiển tốc độ động cơ Hình 1.16 Sơ đồ chỉnh lưu cầu 3pha [2] Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ 21 không đồng bộ rôto lồng sóc do ưu điểm. - Như vậy các bộ điều chỉnh xoay chiều chủ yếu là sử dụng các thiết bị điện tử Điốt, Thyristor,...trong khi các thiết bị điện tử công suất lại sinh ra sóng hài rất lớn, đặc biệt là các sóng hài bậc 5 và bậc 7 [15]. - 1.2.2.2 Nguồn điện 1.2.2.2.1 Ở nguồn điện áp thấp Theo Johan Lundquist [11] ở điện áp thấp 0,4kV thì độ méo của dòng điện và điện áp khi sử dụng tải là TiVi được thể hiện trên Hình 1.18 và Hình 1.19 Hình 1.18 – Đường cong điện áp và dòng điện pha vào buổi chiều [11] Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ 22 Hình 1.19 - Điện áp và dòng điện pha vào buổi tối [11] Hình 1.20 - Điện áp và dòng điện pha vào buổi tối [11] Quan sát sự biến dạng của dòng điện, điện áp và trị số của nó được trên Máy Tính. - Theo Johan Lundquist [11], ông đã giám sát trên 12 giờ vào tháng 4 năm 2000, (từ buổi trưa cho đến nửa đêm) sự thay đổi điện áp, dòng điện được thể hiện trên Hình1.20, điện áp bị san phẳng một phần trên đỉnh, chủ yếu là do Tải được sử dụng ở đây là TiVi, độ méo của dòng và áp được thể hiện trên Hình 1.21. - Độ méo của áp tăng ở buổi tối, nguyên nhân là việc sử dụng TiVi ở vùng xung quanh, kết quả làm đỉnh dạng sóng của điện áp bị san phẳng. - Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ 23 Hình 1.21 Dao động Điện áp, dòng điện cao nhất và thấp nhất [11] Trên Hình 1.21, giá trị của dòng điện thay đổi dao động trong khoảng 20% nhưng độc lập với điện áp, trong khi ta thấy điện áp thay đổi trong khoảng 3% từ thấp nhất cho đến cao nhất. - Những mức điện áp nhảy cấp là do bởi các công tắc bật mở của hệ thống tụ bù và những máy biến áp có điện áp cao. - các thiết bị điện tử công suất này có khả năng làm phát sinh ra lượng sóng hài lớn và chúng đã được liệt vào loại Tải phi tuyến phổ biến nhất trong hệ thống điện. - Sự biến dạng của dòng điện đến sự biến dạng của điện áp, dòng điện giảm 10% thì điện áp tăng 0,25%. - Tivi là nguồn phát sóng hài cực lớn gây ảnh hưởng lớn đến Tải (từ Tải tiêu dùng đến tải công nghiệp), theo Johan Lundquist đã thống kê, đo đạc và tính toán thì chi phí tài chính cho tổn hao năng lượng khi bổ xung 6triệu TiVi và máy tính ở Thuỵ Điển xấp Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ 24 xỷ 0,6% tổng tổn hao [11]. - Dưới đây là thể hiện mức độ méo của điện áp và dòng điện ở hệ thống phân phối [11. - Công Nghiệp: Những thiết bị đơn lẻ (những bộ biến đổi) TTHD Một máy biến áp hạ thế ITHD =(15-25)% UTHD =(3-6)% Công cộng: Những dinh thự, điện áp thấp TTHD = (5-30)% Số lượng khách hàng lớn ITHD =(2-20)% Máy biến thế điện áp thấp ITHD =(2-15)% UTHD =(1-6)% Môi trường : Khách hàng đơn lẻ, điện áp trung bình ITHD =(2-20)% UTHD Ở nguồn điện áp lớn Độ méo của điện áp phụ thuộc vào Tải, chủ yếu là tại nơi tập chung đông dân cư sinh sống, các dịch vụ thương mại đi kèm và mức điện áp thấp, độ méo của điện áp không phụ thuộc vào sự tiêu thụ công suất điện trong công nghiệp [11]. - Trên hình 1.22 thể hiện với “những đỉnh truyền hình” vào các buổi tối, trong khi công nghiệp không ảnh hưởng nhiều vào độ méo của điện áp, tổng méo điều hoà của điện áp là THDu Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ 25 V Hình 1.22 Sự biến dạng điện áp hài bậc 5 (nét sáng) và bậc 7 (nét tối) [11] Cũng theo Johan Lundquist, các điện áp hài bậc 5 và bậc 7 tăng suốt trong thời điểm buổi tối từ đầu cho đến cuối tuần, tại những nơi có biên độ dao động lớn ta thấy nguyên nhân chủ yếu là ứng với thời điểm sử dụng truyền hình và máy tính nhiều, giá trị điện áp hài bậc 5 là 0,2% ứng thời gian trong ngày và có giá trị bằng 0,4% ứng vào thời điểm buổi tối nhưng lại tăng vào mỗi buổi sáng. - Khi sử dụng các bộ lọc hài, hay các bộ tụ bù thì dạng điện áp hài thay đổi rõ rệt [11]. - Hình 1.23 Đo điện áp hài bậc 5 (nét sáng) và bậc 7 (nét tối) khi có bộ lọc [11] Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ 26 Nguồn công suất hài tác dụng đi theo hướng tăng (Phía công nghiệp) sẽ làm tăng công suất tác dụng khoảng 11%. - Những tổn thất mà nguyên nhân gây ra là do độ méo của dòng điện và điện áp ở mức thấp. - Chuỗi điện áp hài và dòng điện hài bậc 3 hầu hết là do sự bão hoà mạch từ của máy biến áp gây ra 1.2.2.3 Mạch từ làm việc ở chế độ bão hòa Với các thiết bị điện từ thì bộ phận chính là mạch từ và dây quấn như : các máy biến áp và máy điện quay, các thiết bị điện từ khác. - Do tính chất phi tuyến của mạch từ, mà sóng hài được sinh ra. - 1.2.2.4 Mạch cộng hưởng song song Trong hệ thống điện, đối với mạch điện có chứa Tụ Điện và Cuộn Cảm thì đều có hiện tượng cộng hưởng tự nhiên xảy ra làm cho điện áp và dòng điện ở mức rất cao. - SVAR_C công suất phản kháng của tụ. - un là điện áp ngắn mạch phần trăm máy biến áp. - bỏ qua bậc vô cùng bé của điện trở, đặt XLeq/R =XC/R =Q ZP = Q.XLeq = Q.XC + Điện áp sinh ra do dòng cộng hưởng UP = ZP.Ih = Q.XLeq.Ih = Q.XLeq.Ih + Dòng cộng hưởng là Ih = UP/Xleq = UP/XC = Q.Ih Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ 28 Như vậy dòng cộng hưởng gấp Q lần giá trị dòng hài, mà giá trị Q thường rất lớn nên dòng điện cộng hưởng lớn có thể gây ra các hư hỏng cho các thiết bị điện. - Khi đó bậc của tần số cộng hưởng song song là: NguonTCpXXXh+= 1.2.2.6 Tác động của điện trở và tải mang tính chất trở Điện trở trong hệ thống thường có tác dụng làm giảm các điều hoà cộng hưởng trong mạch, ngăn chặn các tác hại của dòng điện và điện áp cộng hưởng. - Được thể hiện trên Hình 1.30 Hình 1.30 Các sóng bậc cao tác động vào hệ thống hỗn hợp 1pha, 3pha [11] Hình 1.29 Tác động của tải trở lên cộng hưởng song song Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ 31 + Sự ghép nối sao/tam giác của Máy biến áp, sự lan truyền những sóng hài (dòng hài bậc . - xuất hiện từ các máy biến áp làm việc với tải không giống nhau và ở điện áp thấp cũng làm xuất hiện các sóng hài, mặc dù khi qua máy biến áp có thể đã thay đổi dạng sóng và giảm được độ méo điều hoà (THD giảm). - 1.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 + Sóng hài là một dạng nhiễu không mong muốn, làm ảnh hưởng đến dạng hình sin của điện áp, dòng điện (điện áp, dòng điện ở tần số cơ bản là hàm điều hòa biến thiên theo quy luật hình sin. - Các nguồn phát sinh sóng hài trong lưới điện là rất lớn và các sóng hài làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng điện năng và cần phải có giải pháp hạn chế. - Với Barry W.Kennedy thì: Chất lượng điện năng có thể được định nghĩa theo hai quan điểm khác nhau tuỳ thuộc vào bạn đứng ở vị trí là người cung cấp hay người tiêu thụ điện và đưa ra định nghĩa của Gerry Heydt: Chất lượng điện năng “là biện pháp, sự phân tích, các cải thiện cho điện áp, thông thường là điện áp trên tải, để duy trì điện áp này ở dạng sin tại điện áp và tần số định mức ” [9. - Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ 33 - Vào năm 2000 IEC đã bắt đầu có bước khởi đầu khi định nghĩa về Chất lượng điện năng, kết quả là đưa ra một bản dự thảo và đề nghị việc định nghĩa Chất lượng điện năng theo cách sau: Chất lượng điện năng là một bộ các thông số xác định các đặc tính của nguồn cung cấp khi phân phối cho người sử dụng ở các điều kiện hoạt động bình thường dưới dạng nguồn cung cấp hoạt động liên tục và các tính chất của điện áp (sự đối xứng, tần số, biên độ và dạng sóng) [9]. - Hiện nay trên thế giới rất nhiều cơ quan quản lý điện hay các hãng sản xuất sử dụng bảng phân loại yếu tố chất lượng điện năng IEEE, ví dụ như Schneider, Siemens… Phân loại Tần số điển hình Khoảng thời gian điển hình Biên độ điện áp điển hình 1 Phi tuyến 1.1 Xung 1.1.1 Nano giây 5-ns tăng < 50 ns 1.1.2 Micro giây 1-µs tăng 50 ns-1ms 1.1.3 Mili giây 0.1-ms tăng >1ms 1.2 Dao động 1.2.1 Tần số thấp < 5kHz 0,3-50 ms 0-4 pu 1.2.2 Tần số trung bình 5-500kHz 20 µs 0-8 pu 1.2.3 Tần số cao 0,5-5 MHz 5 µs 0-4 pu 2 Các biến đổi thời gian ngắn 2.1 Tức thời (Instantaneous) 2.1.1 Ngắt 0,5-30 chu kì 1 phút 1,1-1,2 pu 4 Mất cân bằng điện áp Ổn định 0,5-2% 5 Méo dạng sóng 5.1 Khoảng một chiều Ổn định Điều hoà 0-100th điều hoà Ổn định 0-20% 5.3 Các nội điều hoà 0-6kHz Ổn định 0-2% 5.4 Notching Ổn định 5.5 Nhiễu Băng tần rộng Ổn định 0-1% 6 Dao động điện áp Tiêu chuẩn IEC-3-6 đưa ra các hướng dẫn đánh giá để xác định việc chấp nhận hay không một thiết bị trong các hệ thống trung và cao áp. - Sóng hài sinh ra chủ yếu từ các Tải phi tuyến làm ảnh hưởng đến các thiết bị điện của các hộ tiêu thụ điện cũng như hệ thống cung cấp điện, vì thế cần thiết phải đưa ra các giới hạn. - Nguồn cấp điện tuỳ thuộc vào người sử dụng máy may, nếu là tư nhân hay hộ gia đình thì chủ yếu là nguồn điện một pha với điện áp 220V – 50Hz, trong khi tại các doanh nghiệp thì chủ yếu sử dụng nguồn điện 3pha 380220dfUU= V, f = 50Hz. - Ở các hộ gia đình do nguồn điện chủ yếu là nguồn điện dân dụng 1pha với Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ 68 điện áp định mức Udm = 220V-50Hz, nên không thể dùng động cơ không đồng bộ 3pha mà chỉ sử dụng động cơ không đồng bộ 1pha, những động cơ này chủ yếu là loại động cơ không đồng bộ 1pha điện dung do nó có ưu điểm nổi bật hiệu suất, cosϕ và các đặc tính khác tốt hơn hẳn các loại động cơ 1pha khác. - Theo lý thuyết được nói đến ở các phần trên, thì Máy tính và các thiết bị văn phòng trên vừa là những thiết bị rất nhạy với sự thay đổi của nguồn điện (sóng hài), vừa lại là nguồn phát sinh sóng hài lớn. - 4.3.2 Khảo sát Tải Để khảo sát, đo và lấy số liệu tại vài vị trí của trường, để đánh giá mức độ méo điện áp và dòng điện, trong điều kiện của mình, tác giả đã sử dụng một vài thiết bị đo chuyên dụng là : Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ 73 + Đồng hồ đo đa năng ENERGY TEST 2020E Đồng hồ đo đa năng ENERGY TEST 2020E có thể đo được các chỉ số sau. - Kết quả thu được độ méo của điện áp và dòng điện là nhỏ, nó nằm trong mức chấp nhận được, với THDu = 6,2% và THDi = 3,0%, trong khi méo điều hòa của dòng hài bậc cao cũng không lớn, theo đó chỉ số méo điều hòa của dòng hài bậc 5 là cao nhất với THDi5=2,0%. - Chỉ số tổng méo điều hòa của dòng hài nhỏ do tại thời điểm khảo sát 03/7/2010 học sinh, sinh viên nghỉ hè, chỉ có các công ty cổ phần May hoạt động bình thường, các thiết bị điện hoạt động chủ yếu động cơ máy may, các đèn huỳnh quang, trong khi các thiết bị phát sóng hài khác (Tivi, máy tính. - Với kết quả này khẳng định một lần nữa là Máy Tính là Tải phi tuyến, là nguồn phát ra các sóng hài lớn. - Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ 75 + Với việc khảo sát, đo lấy số liệu tại vài vị trí tại Trường Cao Đẳng Công Nghiệp Dệt May – Thời Trang Hà Nội, ta thấy rằng Máy Tính là một dạng Tải phi tuyến, bản thân Máy Tính tạo ra sóng hài có giá trị. - 4.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 4 + Tác giả đã chọn Trường Cao Đẳng Công Nghiệp Dệt May – Thời Trang Hà Nội là cơ sở tác giả đang công tác để khảo sát sóng hài. - 5.1 CHỌN BỘ LỌC SÓNG HÀI 5.1.1 Lựa chọn phương án Xét tính chất của nguồn phát điều hoà với tải là các Máy Tính (để bàn) phát ra các thành phần sóng hài là rất lớn. - Do đó tác giả đã chọn giải pháp là lựa chọn bộ lọc thông thấp trong số các Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ 77 biện pháp lọc để giảm sóng hài Ưu điểm của bộ lọc thông thấp so với các bộ lọc thông khác là
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt