[Роспроект]

Ув. Mav спасибо за ссылку на дискуссию, очень интересно и познавательно! После ее прочтения, я переосмыслил понятия cosf и коэффициента мощности, для тех кто не желает читать всю ветку, приведу определения от участника дискуссии Алекс-a

Коэффициент мощности (КМ) равен отношению активной мощности к полной.
Условно считаем, что напряжение всегда гармоническое (синусоида), обычно искажениями его формы либо можно пренебречь, либо это хотя и усложняет дело, но не меняет его в принципе.
Так вот, если ток гармонический, то это отношение активной мощности к полной определяется фазовым сдвигом тока на угол φ, а именно КМ = cos φ.
Если ток не гармонический, то активная мощность равна мощности по первой гармонике тока, а КМ определяется долей высших гармоник (всех кроме первой) в потребляемом токе. Например, КМ=0,7 означает, что их доля 0,3. Т.е. при этом нагрузкой потребляется только первая гармоника тока, а высшие только греют провода.

Из всех вариантов нагрузок в общем и вкрупне бывает три крайних случая:
1) Нагрузка сдвигает фазу тока на угол φ, его форма гармоническая. В этом случае КМ = cos φ, и для его определения достаточно измерить соответствующим прибором угол φ.
2) Нагрузка сдвигает фазу тока на угол φ, но при этом ещё и искажает его форму, она не гармоническая. Этот случай крайний в смысле своей сложности и замороченности. Если упрощённо, то разница между активной мощностью и полной тут состоит из двух слагаемых - одно учитывает долю высших гармоник, другое фазовый сдвиг, причём имеется в виду фазовый сдвиг первой гармоники тока, остальные гармоники в другом слагаемом (замечание для дотошных).
3) Нагрузка не сдвигает фазу тока, а только искажает его форму. В этом случае КМ определяется только долей высших гармоник тока. И измеряется в этом случае уровень нелинейных искажений тока, для чего тоже есть соответствующие приборы.

Тут было правильное замечание, что реальный ток всегда негармонический, т.е. случай 2. Но реальные нужды всегда допускают некоторую приемлемую погрешность, и если нелинейные искажения тока всего несколько % (скажем менее 10%), то случай 2 можно привести к случаю 1 без большой ошибки, что обычно и делается ради простоты и удобства измерения. Конечно это можно не всегда, и что и как измерять и к какому случаю относиться сильно зависит от головы и здравого смысла измеряльщика, от его конкретных целей и задач, и насколько знаю, никакие стандарты даже не пытаются это собой подменить.
Теперь к нашим баранам.
Инверторные сварочные аппараты без PFC - это всегда случай 3 в очень чистом виде без натяжек. Они практически не сдвигают фазу тока (его первую гармонику - для дотошных), а их КМ определяется только искажениямы формы тока.

[Роспроект]

Про PFC почитайте в статье PFC (Power Factor Correction) - коррекция фактора мощности

[Vоlk]

Ув. Роспроект
На самом деле все ещё сложнее- есть ещё неканонич гармоники (которые очень сложно описать аналитич и которые бывают в т.ч. и в сварке), а искаженная кривая напруги приводит к тому, что передается активная мощность и на не только первой гармонике, что как раз имеет место нередко для мощных свароч преобразователей (ведь мощный несинус ток создает на линейном сопротивлении сети нелин потерю). Все это при попытке создать строгую мат модель крайне сильно усложняет её. Но с основными принципами как раз вы  познакомились

[Павел-В]

Тоже ознакомился с веткой Остметалла и освежил программу института по преобразовательной технике. Возникает сразу несколько вопросов - кто может разложить в ряд фурье функцию, график которой дан в сообщении N24? А именно, какая доля мощности приходится на каждую высшую гармонику? Имею робкую надежду, что такой такая форма тока для подавляющего поголовья сварочных инверторов стандартна. Тем более на никсе, такая же осциллограмма выложена.
Все это мне интересно потому что вот в конкретно данный момент у нас идет проектирование и закуп сварочной КТП на 2х2.5 МВА. Судя по дискуссии на остметал, ставить компенсирующие установки там не имеет никакого смысла, а вот без фильтровании хотя бы 3 гармоники (вроде на нее приходится львиная доля мощности высших гармоник) нулевые провода могут и расплавиться. Так что мое первоначальное утверждение о необязательном использовании четырехполюсных автоматов, уже мне самому кажется неверным. По крайней мере использовать кабели, в которых N и PE проводники меньшего, чем фазные сечения считаю нецелесообразным.

[Павел-В]

Сейчас подобрал в Маткаде коэффициенты, получил график, похожий на осциллограмму, получилось следующее.
Если брать за 100% величину первой гармоники, то на третью приходится 28-30%, на пятую 10%, на девятую 3%.
Вот и потери в 40-45%.
Вот и мощность фильтров стало можно прикинуть.

[Vоlk]

Павел-В

Возникает сразу несколько вопросов - кто может разложить в ряд фурье функцию, график которой дан в сообщении N24

- программы.

А именно, какая доля мощности приходится на каждую высшую гармонику?

- если допустить, что мощность сети бесконечная, а сопротивление ничтожное и, следовательно, напряжение-чистая синусоида, то все гармоники кроме первой - пустая перекачка энергии, мощность искажений и активная мощность (кроме нагрева проводов) на них не передается.

Судя по дискуссии на остметал, ставить компенсирующие установки там не имеет никакого смысла

более того, их установка с высокой степенью вероятности быстро приведет к их выходу из строя (за счет явлений резонанса).

Так что мое первоначальное утверждение о необязательном использовании четырехполюсных автоматов, уже мне самому кажется неверным.

- я тоже рекомендую для нелинейных нагрузок применять четырехполюсные аппараты защиты с защитой  в нулевом полюсе.

Однако, стоит отметить, что фильтрация третьей гармоники- очень неблагодарное занятие. Даже если вы идельно подобрали фильтр, просто представьте порядок мощности - до 30%. Это в случае приличных мощностей большие деньги, большие габриты, большие тепловыделения.

у нас идет проектирование и закуп сварочной КТП на 2х2.5 МВА

- стандартную, или специализированную? Ведь высокие частоты очень неплохо греют сталь, а потери в изоляции тоже увеличиваются.

[Павел-В]

программы.

Можно парочку? А то гугл молчит, зараза. Помню в институте нам выдавали карточки с графиками, а мы эти функции раскладывали и подбирали коэффициенты. Сейчас я стал ленив и мне проще в маткаде поковыряться, чем уравнения составлять и решать.

если допустить, что мощность сети бесконечная, а сопротивление ничтожное и, следовательно, напряжение-чистая синусоида, то все гармоники кроме первой - пустая перекачка энергии, мощность искажений и активная мощность (кроме нагрева проводов) на них не передается.

Это само собой разумеющееся. Я пытаюсь прикинуть мощность фильтра. Именно, чтобы эту гармонику прибить там,  а не палить нулевые жилы и греть сердечники.

более того, их установка с высокой степенью вероятности быстро приведет к их выходу из строя (за счет явлений резонанса).

Лет 7-8 назад ставили подстанции для питания инверторов мощных (не сварочных), так там за полтора года все УКРМ сгорели. Думаю не столько из-за резонанса, сколько из-за того, что их сопротивление для третьей гармоники в три раза меньше, чем для первой, поэтому ток в три раза выше, на что эти УКРМ не считаны. Хотя ху его ноуз?

я тоже рекомендую для нелинейных нагрузок применять четырехполюсные аппараты защиты с защитой  в нулевом полюсе.

Ну видимо и я буду.

Однако, стоит отметить, что фильтрация третьей гармоники- очень неблагодарное занятие. Даже если вы идельно подобрали фильтр, просто представьте порядок мощности - до 30%. Это в случае приличных мощностей большие деньги, большие габриты, большие тепловыделения.

Ну а завышать номиналы выключателей и трансформаторов тоже не дешевое занятие. Конечной целью моих изысканий хотелось бы иметь информацию, что дешевле - завышать мощности трансформаторов/выключателей или ставить фильтры. По моим прикидкам, на сварочную нагрузку достаточно 1.6 МВА трансформаторы, но никак не 2.5 МВА. Если брать косфи единица, КМ=0.65, то при нагрузке 1МВА, получим, что даже для аварийного режима одного трансформатора достаточно. Плюс прикинуть потери ХХ, которые у 2.5 МВА почти в два раза выше чем у 1.6МВА трансформатора, а это постоянные затраты непонятно на что.
Думаю большой разницы нет, где будут тепловыделения, в тр-ре или в фильтре, для вентиляции это параллельно. 30% от 1МВА, это 300 кВАр, т.е. можно где-то принять два фильтра по 200 кВАр с запасом.

стандартную, или специализированную? Ведь высокие частоты очень неплохо греют сталь, а потери в изоляции тоже увеличиваются.

Не понял вопроса. На этой КТП будет только сварка. Трансы стандартные сухие. Только при максимальной загрузке до 1 МВА, выбраны два тр-ра по 2.5 МВА, что спать мне не дает. Думаю, что и 1 МВА, это с запасом, т.к. с ПВ 100% будут работать далеко не все сварочники, а только несколько. Совпадение, что на время, необходимое на разогрев обмотки/сердечника включится достаточное количество сварочников, невероятное событие, но тем не менее принято уже то, что принято. Скорее всего при таком запасе трансам ничего не будет, учитывая контроль температуры сердечника и обмоток. На неделе пошукаю стоимость фильтров и сравню с удорожанием трансформаторов. Хотя при поломке фильтра все может встать. А транс на 2.5МВА гораздо более дуракоустойчив.

[Vоlk]

Можно парочку?

а я кроме маткада и сам толком не знаю. Вроде как в нем аппроксимация достойно проводилась? Знающие люди утверждали что вполне достойно справлялся вроде как. А так то инженерные методы конечно никто не отменял, но задача не самая простая - поэтому и писал про программы...Вообще, припоминаю, что в радиоэлектронике тоже были специализир программы лет десять назад, русскозычные, кстати.

так там за полтора года все УКРМ сгорели. Думаю не столько из-за резонанса, сколько из-за того, что их сопротивление для третьей гармоники в три раза меньше, чем для первой, поэтому ток в три раза выше, на что эти УКРМ не считаны. Хотя ху его ноуз?

Т.е., по-вашему, протекающий ток гармоники нагрузки резко уменьшает сопротивление параллельно включенного конденсатора?
Частота напруги-то промышленная. Поэтому о превышенном токе можно вести как раз на величину нелинейных потерь напряжения (гармоник напряжения), остальное-резонанс, диэлектрические потери, думаю.

Не понял вопроса

Существуют специальные трансформаторы, стойкие к высоким частотам. К-трансформторы и пр. Правда, сколько их будут делать и везти не знаю. Так же токи нейтрали уменьшают зигзаги, двойные зигзаги и пр. (схемы трансов). Еще, можно просчитать вариант с разбитием нагрузки на группы, где каждую группу пустить через разделительный транформатор (на которых третьи гармоники благополучно и останутся).

[Павел-В]

Т.е., по-вашему, протекающий ток гармоники нагрузки резко уменьшает сопротивление параллельно включенного конденсатора?

Не по-моему. Сопротивление конденсатора обратно пропорционально частоте тока.

Чем больше частота, тем меньше сопротивление. Для 9 гармоники, вообще, эти УКРМ - сплошное КЗ. Ну и для 3-й гармоники все то же самое. А где КЗ, там нагрев со всеми вытекающими. Расчитано то все на стандартную частоту. А тут и косфи почти единица. Толку от этих УКРМ - ноль.

К-трансформторы и пр. Правда, сколько их будут делать и везти не знаю. Так же токи нейтрали уменьшают зигзаги, двойные зигзаги и пр. (схемы трансов). Еще, можно просчитать вариант с разбитием нагрузки на группы, где каждую группу пустить через разделительный транформатор (на которых третьи гармоники благополучно и останутся).

Судя по всему для современной сварки нужно ставить нечто типа ТСЗП, а не ТСЗ. Этого опять ни в одной норме нету.

[Vоlk]

Нет- первое утверждение противоречит законам эл техники (ёмк сопротив опред частотой тока ЧЕРЕЗ ёмкость), во втором вы забываете о сердечнике (потери не только в изоляции)

[Павел-В]

Не я эту формулу придумал. В институте мне именно так объясняли. Для каждой частоты у одного и того же конденсатора сопротивление Хс разное.  Гугл, кстати, со мной согласен. У катушек наоборот, для маленькой частоты сопротивление Хl стремиться к нулю, а при увеличении частоты линейно увеличивается. ТОЭ вроде еще не отменяли.
Кстати, при чем здесь сердечник? Я про сопротивление конденсаторов укрм писал.

[Vоlk]

Ув. Павел-В
Я не ставлю под сомнение формулу, всего лишь ваше применение.
Нелинейные цепи так же подчиняются законам физики и электротехники. Вы утверждаете, что емкостное сопротивление линейной емкости, параллельно включенной с нелинейной нагрузкой на идеальном синусоидальном напряжении промышленной частоты сильно уменьшается, аргументируя формулой емкостного сопротивления. Однако, надеюсь, вы не будете спорить с тем, что в идеальном случае (пренебрегая сопротивлением сети, а так же  акк. батареи и искажением питающего напряжения) напряжение на зажимах емкости для нашего случая так же идеально синусоидальное. Причем, с частотой 50 Гц. А теперь, будьте добры, поясните - с чего это вдруг (пока про резонанс не будем)  обкладки линейного конденсатора должны перезаряжаться (выражаясь терминами для переменных величин - "через него потечет ток") на прочих частотах только от того, что в параллельной ему цепи потекает несинусоидальный ток? Вы зачем то связываете ток протекающий через нелинейную нагрузку и ток через линейный конденсатор. Если бы это было так, то нелинейный ток, протекая через линейный конденсатор приводил бы к нелинейной потере напряжения и питающее синусоидальное напряжение было бы равно нелинейному напряжению комплексной нагрузки. (повторюсь-искажение напряжения питающей сети за счет сильного нелинейного тока и потерь на конечных сопротивлениях сети пока опустим, считая сопротивление сети ничтожным). Дело в том, что говоря о емкостном сопротивлении, имеют ввиду сопротивление переменного тока ЧЕРЕЗ конденсатор, так же как для резистора или катушки (физически-изменение заряда на обкладках конденсатора под воздействием изменения напряжения). Но ток то через емкость синусоидальный и с частотой 50 Гц (пренебрегая резонансом и пр.). Для аналогии-+ это как если бы у вас были параллельно включены резистор и реальная катушка индуктивности, и вы бы утверждали, что из-за того, что ток в ветви  катушки отстает от напряжения, то и в ветви с резистором он так же будет отставать только по этой причине

А сердечник при том, что высокие частоты комплексной нагрузки при сильных искажениях приводят к нагреву стали трансформатора и поэтому только  усиления изоляции  может быть недостаточно

[Павел-В]

Вы совершенно не так поняли то, что я писал. Нелинейный ток в нашем случае, всего лишь сумма нескольких синусоид более высокой частоты. Нелинейный ток или напряжение, это суперпозиция нескольких синусоид с разной частотой, амплитудой и сдвигом фаз. На моем графики это вроде более чем наглядно изображено. Основная частотой 50 Гц и несколько нечетных гармоник бОльшей частоты. Я разложил в ряд Фурье кривую тока, полученную на осциллограмме в сообщении 24 на остметалле. Результаты выше по ветке у меня на графике. Там как раз четыре синусоиды в масштабе нарисованы. Чтобы узнать ток в цепи, нужно посчитать отдельно ток от каждой гармоники и потом все токи сложить. Мы получим какую то другую периодическую функцию для тока. Так все задачи с нелинейным напряжением решаются. Думаю для этого как раз и Фурье свое разложение придумал.
Вот тут как раз для каждой расчетной схемы для каждой частоты будет считаться разное сопротивление конденсаторов и катушек. Формулу для сопротивления конденсатора в зависимости от частоты сети я привел выше. Формулу расчета зависимости сопротивления катушки от частоты легко нагуглить.  Т. Е. Когда мы считаем сопротивление для первой гармоники, мы получим расчетную величину тока. На эту величину как раз укрм и расчитан.  Однако, когда мы будем считать ток в цепи для третьей гармоники, несмотря на то, что амплитуда третьей гармоники в три раза меньше, сопртивление конденсатора для этой гармоники будет тоже в три раза меньше, а ток соответственно почти равен по амплитуде току первой основной гармоники. Для девятой гармоники амплитуда в двадцать раз меньше основной, а сопротивление в 9 раз меньше, следовательно амплитуда тока девятой гармоники будет около 40% от амплитуды тока основной гармоники. В итоге, даже при учете трех гармоник, которых несомненно больше, получаем без малого ток в 2.5 раза превышающий расчетный. Вот это я считаю главной причиной раннего ухода укрм со службы. Поскольку для каждой частоты в цепи наблюдаются свои значения емкостных и индуктивных сопротивлений, то возникновения резонансов как токов, так и напряжений тоже не исключаю, но это относительно маловероятное событие.
Т. Е. для нашей цепи с инвертором получаем, что в сеть от инвертора выходят три гармоники с амплитудой достатоточной для порчи остальных ЭП, которые есть на моем графике. Это 3, 5 и 9 гармоники.  Причем у третьей гармоники амплитуда почти 30 % от первой.

[Vоlk]

Вы совершенно не так поняли то, что я писал.

я все понял верно, смотрите -

Нелинейный ток в нашем случае, всего лишь сумма нескольких синусоид более высокой частоты. Нелинейный ток или напряжение, это суперпозиция нескольких синусоид с разной частотой, амплитудой и сдвигом фаз. На моем графики это вроде более чем наглядно изображено.Основная частотой 50 Гц и несколько нечетных гармоник бОльшей частоты. Я разложил в ряд Фурье кривую тока, полученную на осциллограмме в сообщении 24 на остметалле. Результаты выше по ветке у меня на графике. Там как раз четыре синусоиды в масштабе нарисованы. Чтобы узнать ток в цепи, нужно посчитать отдельно ток от каждой гармоники и потом все токи сложить. Мы получим какую то другую периодическую функцию для тока. Так все задачи с нелинейным напряжением решаются. Думаю для этого как раз и Фурье свое разложение придумал.

- пока верно, обратите внимание на выделенное мною в вашем тексте

Вот тут как раз для каждой расчетной схемы для каждой частоты будет считаться разное сопротивление конденсаторов и катушек.

а вот здесь ВНИМАНИЕ! В какой цепи?!

Формулу для сопротивления конденсатора в зависимости от частоты сети я привел выше

частоты ТОКА ЧЕРЕЗ ЕМКОСТЬ! (а не тока в паралелльной цепи, т.е. в другой цепи,в  цепи нагрузки,  вам это не понятно? )
Ответье мне просто, какое напряжение на емкости-синусоидальное или нет? А если синусоидальное, то вспомните дифференциальную  формулу тока через емкость и покажите мне в ней, где там место внешнему для данной цепи току?

[Павел-В]

частоты ТОКА ЧЕРЕЗ ЕМКОСТЬ!

Зачем выражать частоту тока через емкость?

Ответье мне просто, какое напряжение на емкости-синусоидальное или нет?

Несинусоидальное, естественно. К синусоидальному напряжению добавляются гармоники более высоких частот от инвертора. В сумме эти гармоники дают несинусоидальную кривую. Это легко ловится осциллографом. Насколько мне не изменяет мой склероз, напряжение имеет приплюснутые верхушки у синусоиды.

А если синусоидальное, то вспомните дифференциальную  формулу тока через емкость и покажите мне в ней, где там место внешнему для данной цепи току?

Напряжение ничуть не синусоидальное. Его портят помехи от инвертора.

если Вы не зарегистрированы, то
пройдите регистрацию

[doctorRaz]

Питание ЩР сетевых насосов от ВРУ

автор: doctorRaz

11 Июля 2024 года, 20:50

Подключение трёх кабелей ВБбШвНГ 4х240 к авт...

автор: Перельман

09 Июля 2024 года, 08:26

Прокладка кабеля по мягкой кровле в ПВХ-труб...

автор: Евгений М.

08 Июля 2024 года, 19:30

Подключение нескольких ЭД к одному ПЧ. Особе...

автор: Госсть

08 Июля 2024 года, 11:48

Электроснабжение коммерческих помещений в мн...

автор: Максим R

04 Июля 2024 года, 10:27

Повторное заземление станков.

автор: Sasha 4312

04 Июля 2024 года, 08:16

ВЛ 0,4-10 кВ. Бесплатная программа для проек...

автор: РоманC

30 Июня 2024 года, 22:00

Наружное электроосвещение. Помощь с проектом

автор: ElectroLamp

30 Июня 2024 года, 19:25

Молниезащита блочно-модульного помещения

автор: УЦ РЕСУРС

30 Июня 2024 года, 15:31

Расчет нагрузок и изгибающих моментов на опо...

автор: Mav

28 Июня 2024 года, 19:52

Опоры наружного освещения. Стоимость опоры в...

автор: antininayakovleva

27 Июня 2024 года, 15:32

Установка на крыше молниеприёмной сетки. Как...

автор: УЦ РЕСУРС

25 Июня 2024 года, 08:11

Заземление для подстанции внутренней установ...

автор: Dmitrii_ID

24 Июня 2024 года, 18:21

Тип светильников в помещение с высотой потол...

автор: Перельман

17 Июня 2024 года, 10:33

Прокладка 18 кабелей от БКТП до ГРЩ-0,4 кВ. ...

автор: Ercin

11 Июня 2024 года, 14:31

[618]

Сейчас на форумах: гостей - 618, пользователей - 2 Имена присутствующих пользователей: Murad555, Alltta