Qualità dell'energia elettrica svolge un ruolo importante nella fornitura di elettricità in modo efficace ai consumatori. Poiché l'alimentazione diventa una risorsa più essenziale e preziosa per il mondo intero, è importante mantenerne la qualità a tutti i livelli di utilizzo per il funzionamento affidabile delle apparecchiature.
A causa dell'utilizzo di carichi non lineari e apparecchiature elettroniche di potenza nei settori di trasmissione, distribuzione e utilizzo del sistema di alimentazione, si verificano distorsioni nelle forme d'onda di tensione e corrente. Siamo già a conoscenza di Distorsione Armonica Totale tramite controllo di fase e controllo integrale della corrente alternata.
Oggi le società di distribuzione dell'energia elettrica stanno dimostrando una natura competitiva per migliorare la qualità dell'energia aumentando la preoccupazione per ottenere la redditività e la soddisfazione del cliente.
Cos'è la qualità dell'energia elettrica?
Se l'alimentazione fornita ai dispositivi o alle apparecchiature è insufficiente, le prestazioni sono scadenti. Una buona qualità dell'alimentazione fa funzionare correttamente l'apparecchiatura senza influire sulle prestazioni o sull'aspettativa di vita.
Qualità dell'energia elettrica
Lo standard IEEE definisce la qualità dell'energia elettrica come 'il concetto di alimentazione e messa a terra di apparecchiature elettroniche sensibili in un modo adatto per le apparecchiature con un sistema di cablaggio preciso e altre apparecchiature collegate'. È la deviazione della tensione e delle correnti dalle forme d'onda ideali o reali.
Deviazione delle forme d'onda dall'effettivo
Nella figura, l'alimentazione fornita alla rete è pura onda sinusoidale di corrente e tensioni. Mentre la potenza raggiunge il carico, non mantiene più la sua forma a causa di dispositivi di commutazione non lineari.
Come osservato, la forma deviava da quella ideale precedente. Questa deviazione causa gravi problemi alle apparecchiature elettriche come sfarfallio della luce, malfunzionamento di vari dispositivi, bassa velocità del motore, ecc.
Utilizzando analizzatori della qualità dell'energia possiamo stimare o analizzare la forma d'onda distorta.
Problemi di Power Quality
La qualità della potenza è decisa dagli utenti finali. Se l'apparecchiatura di alimentazione funziona in modo soddisfacente per una determinata alimentazione, l'alimentazione è di buona qualità. Se non funziona bene o non funziona, la qualità dell'alimentazione è pessima. Di seguito vengono discussi i motivi della cattiva qualità dell'alimentazione o problemi di qualità dell'alimentazione.
1. Disturbi della frequenza di alimentazione
a. La tensione si abbassa e aumenta
Cadute di tensione
Il calo o il calo di tensione è la diminuzione dei livelli di tensione dai valori nominali alla frequenza di rete. Dura da circa la metà di un ciclo a diversi secondi. Le basse tensioni sono dovute a diversi fattori come motori elettrici, forni ad arco, problemi di rete, sfarfallio, ecc.
Motori come diversi tipi di induzione i motori durante l'avviamento assorbono una corrente molto elevata, che si traduce in una drastica caduta di tensione.
Inoltre, i forni ad arco impiegano inizialmente grandi ampere per produrre alte temperature. Le utenze abbassano le tensioni per alcuni fattori come fulmini, contatto di alberi, uccelli e animali con le linee di alimentazione, operazioni di commutazione, guasti di isolamento, ecc.
la tensione aumenta
Gli sbalzi di tensione si verificano a causa del trasferimento di carichi da una sorgente all'altra, della reiezione improvvisa e dei carichi dell'applicazione. Lo sfarfallio è un problema a bassa frequenza che si verifica principalmente all'avvio o in condizioni di bassa tensione.
Lo sfarfallio è dovuto a tensioni o frequenze basse che possono essere osservate dall'occhio umano.
Cali di tensione e sbalzi di tensione provocano un malfunzionamento delle apparecchiature, perdita di efficienza dei motori, guasti dell'isolamento, fluttuazione dell'illuminazione della luce, intervento di relè e appaltatori, ecc.
I disturbi della frequenza di rete non sono facilmente curabili se sorgono a livello di sorgente perché si tratta di potenze elevate. Tuttavia, questi possono essere ridotti se si verificano internamente a causa dei carichi separando i carichi finali dai carichi sensibili.
b. Transitori elettrici
Transitori elettrici
I transitori sono disturbi del sottociclo che durano meno di un ciclo di Forme d'onda AC . A causa della risposta in frequenza o della velocità di campionamento limitate, il rilevamento e la misurazione dei transitori sono molto difficili.
Questi sono talvolta chiamati anche picchi, sovratensioni, impulsi di potenza, ecc. Si verificano a causa di disturbi atmosferici come illuminazione e brillamenti solari, interruzioni della corrente di guasto, commutazione dei carichi, commutazione di banchi di condensatori, commutazione di linee elettriche, ecc.
Soppressione dei transitori elettrici
Alcuni dispositivi sono progettati pensando ai transitori, ma la maggior parte dei dispositivi può gestire pochi transitori a seconda della gravità del transitorio e della durata dell'apparecchiatura. Questi transitori sono limitati da soppressori di protezione da sovratensioni, filtri e altri soppressori di transitori come mostrato nella figura.
c. Armoniche
La natura armonica della tensione e delle correnti è la deviazione dalle onde sinusoidali originali o pure. Le frequenze armoniche sono multipli integrali della frequenza fondamentale e sono molto comuni nei sistemi di alimentazione elettrica.
L'ordine delle armoniche le differenzia come tipi pari (2, 4, 6, 8, 10) e dispari (3, 5, 7, 9, 11). I principali carichi non lineari producono armoniche dispari e anche armoniche sono prodotte a causa di operazioni irregolari dei dispositivi elettrici come le correnti di magnetizzazione del trasformatore contengono componenti armoniche pari.
Armoniche
La frequenza di queste armoniche dipende dall'ordine delle armoniche poiché la frequenza della 2a armonica è 2 volte la frequenza fondamentale. Questi sono generati a causa di carichi non lineari, forni ad arco, motori elettrici, sistemi UPS, diversi tipi di batteria , attrezzature per saldatura, ecc.
La forma d'onda fondamentale è sovrapposta da armoniche dispari, che si traducono in forme d'onda distorte. Queste armoniche hanno gravi effetti su varie apparecchiature elettriche come surriscaldamento di cavi e apparecchiature, interferenze con le linee di comunicazione, errori durante l'indicazione dei parametri elettrici, probabilità di produrre condizioni di risonanza, ecc.
Questi possono essere facilmente misurati da analizzatori di armoniche e ridotti utilizzando vari filtri armonici come i tipi attivi e passivi.
2. Fattore di potenza
Il fattore di potenza è un altro fattore principale che influenza la qualità dell'energia elettrica. Il basso fattore di potenza causa diversi problemi come il surriscaldamento dei motori e la scarsa illuminazione. Inoltre porta a penalizzare gli utenti per soddisfare le richieste elettriche. Il fattore di potenza è il rapporto tra la potenza attiva e la potenza apparente e determina la quantità di utilizzo dell'energia elettrica.
Supponiamo che se il fattore di potenza è 0,8, indica che l'80% della potenza viene utilizzata e l'energia rimanente viene sprecata come perdite. Il basso fattore di potenza è dovuto a motori a induzione, elementi di potenza apparente nella rete del sistema di alimentazione elettrica, ecc.
Miglioramento del fattore di potenza tramite condensatore
Il basso fattore di potenza viene migliorato utilizzando dispositivi di correzione del fattore di potenza come banchi di filtri del condensatore, condensatori sincroni e altre apparecchiature di compensazione.
Miglioramento del fattore di potenza , con l'uso di condensatori, si traduce in una riduzione delle bollette elettriche. Qui la potenza apparente prelevata dall'alimentazione è ridotta dai condensatori che offrono una potenza di primo piano in natura.
3. Messa a terra
Una buona qualità dell'alimentazione include la sicurezza per gli apparecchi e per gli operatori. La messa a terra fornisce protezione del sistema e protezione delle apparecchiature. La Terra serve come potenziale di riferimento costante con un altro potenziale che verrà misurato.
Se il corpo dell'apparecchiatura non è adeguatamente collegato a terra, si possono verificare gravi scosse per le persone. La messa a terra del sistema protegge le varie apparecchiature da condizioni di guasto e altre condizioni anomale che si verificano nei sistemi di alimentazione elettrica.
Messa a terra di apparecchiature e sistemi
La terra di riferimento del segnale è completamente diversa dalla normale messa a terra poiché non fornisce alcuna protezione alle apparecchiature o alle persone. Ma è necessario che il corretto funzionamento di componenti o dispositivi elettronici fornisca un percorso o un riferimento a bassa impedenza.
Ci auguriamo che a questo punto abbiate una chiara comprensione della qualità dell'energia elettrica e delle sue cause. Ti ringraziamo per aver dedicato il tuo tempo prezioso alla lettura di questo articolo.Scrivi le tue opinioni e suggerimenti su questo articolo nella sezione commenti qui sotto.
Crediti fotografici:
Deviazione delle forme d'onda dall'effettivo di materiale elettrico
Le cadute di tensione aumentano compliance-club
Transitori elettrici di hersheyenergy
Armoniche di hersheyenergy
Miglioramento del fattore di potenza tramite condensatore di lesl
Messa a terra di apparecchiature e sistemi di 2.bp
