Wahania
napięcia
Wahaniami nazywane są
gwałtowne, powtarzające się zmiany napięcia.
Wahania napięcia mogą być opisane na dwa
sposoby:
o
jako ciąg bardziej lub
mniej regularnych zmian amplitudy, lub wartości skutecznej napięcia,
o
jako przebieg modulujący
nałożony na podstawową harmoniczną napięcia kształtujący obwiednię
napięcia zasilającego.
Na
podstawie uproszczonego schematu linii rys[1.21] można wykazać, że
napięcia na początku i na końcu linii różnią się od siebie.
Rysunek 1.21
Uproszczony schemat linii zasilającej
Rysunek 1.22
Wykres wskazowy do uproszczonego schematu linii zasilającej
Gdzie :
E – napięcie źródłowe
Xl - reaktancja zastępcza
linii zasilającej
Rl – rezystancja zastępcza
linii zasilającej
U0
– napięcie na zaciskach
rozważanego odbiornika
Ponieważ rezystancja linii jest dużo
mniejsza niż jej impedancja (Rl << Xl ) to na
podstawie wykresu wskazowego możemy wyznaczyć zależność:
gdzie:
P – moc czynna odbiornika
Q – moc bierna odbiornika
SZW – moc zwarcia w punkcie przyłączania
odbiornika
Zmianę napięcia DU można
podzielić, ze względu dynamikę przebiegu i przyczynę powstania, na:
spadek napięcia oraz wahania napięcia. Według [6] wahania
napięcia to seria zmian napięcia lub cykliczna zmiana obwiedni napięcia.
Taką cykliczną zmianę obwiedni o częstotliwości 10 [Hz] przedstawiono na
rys [1.23].
Rysunek 1.23
Sinusoidalne wahania napięcia o częstotliwości 10 [Hz]
Sinusoidalne wahania napięcia można opisać równaniem:
Um
- amplituda sygnału modulowanego,
w - pulsacja
sygnału modulowanego o częstotliwości sieciowej (50 Hz),
W - pulsacja
sygnału modulującego,
m
= DU/2U - gdzie
DU jest różnicą pomiędzy
minimalną a maksymalną wartościami skutecznymi napięcia w trakcie wahań,
zaś U jest wartością skuteczną napięcia wygładzoną przez filtr o
jednominutowej stałej czasowej.
Wahania napięcia charakteryzuje:
-
kształt wahań napięcia (jest to obwiednia wartości
szczytowych napięcia przedstawiona w funkcji czasu)
-
amplituda zmian napięcia ( jest to maksymalna i minimalna
wartość skuteczna lub szczytowa napięcia występująca podczas zaburzenia)
-
częstość wahań napięcia ( liczba zmian napięcia
występująca w jednostce czasu)
Jak
wynika z zależności podstawową przyczyną zmian napięcia, w tym również
wahań jest zmienność w czasie mocy biernej odbiorników. Jednym z
najbardziej zaburzających odbiorników jest piec łukowy. Podobny wpływ
mają zmiany wywołane pracą napędów elektrycznych dużej mocy. Wahania
napięcia są także powodowane przez rozruchy silników asynchronicznych,
prace spawarek elektrycznych, źle pracujące regulatory mocy, procesy
łączeniowe baterii kondensatorów, pompy, bojlery, młoty i piły
elektryczne, windy i dźwigi, czyli ogólnie przez źródła o zmiennym
obciążeniu, których moc jest znaczna w relacji do mocy zwarcia w punkcie
ich przyłączania do systemu zasilającego.[3]
Dla
przykładu można podać pracę spawarki elektrycznej. W momencie dotknięcia
elektrody do metalu następuje proces spawania i transformator
spawalniczy pobiera duży prąd. Powoduje do większe spadki napięć na
rezystancji i impedancji linii i w konsekwencji zmniejszenie napięcia na
odbiorniku. Można to przedstawić na wykresach czasowych.
Zagrożenie płynące z wahań w różnym stopniu odbija się na pracy
dołączonych do zaburzonego napięcia urządzeń. Większe, kilkunasto
procentowe zmiany wartości skutecznej napięcia zasilającego mogą być
groźne dla każdego urządzenia. Tymczasem, jeśli chodzi o urządzenia
oświetleniowe (np. żarowe), mogą być one odporne na większe zmiany
napięcia sieci, podczas, gdy już niewielkie rzędu 1%, zmiany napięcia
powtarzające się z małą częstotliwością (od kilku do kilkunastu Hz)
wywołują zauważalne zmiany luminancji emitowanego światła. Zjawisko to
nosi nazwę migotania światła. [4]
