Искажающая электрическая мощность переменного тока в простейшей цепи с диодом

Развитие электроэнергетики сопровождается увеличением количества потребителей, имеющих в своем составе нагрузки с нелинейными характеристиками. Возникающая проблема искажения электрической энергии при работе указанных потребителей частично решается применением средств повышения качества электрической энергии. Увеличение доли малых генерирующих установок, размещаемых в узлах потребителей, усугубляет взаимодействие нелинейных нагрузок, образуя дополнительные параллельные потоки электрической энергии. Искаженная электрическая энергия не является учетным показателем. Существующие взгляды на искажающую мощность поддаются критике. В известных работах обоснованы предложения по оценке мощности с использованием ее квадратичной нормы и квадратичных норм ее компонент. Для анализа процессов формирования компонент электрической мощности рассмотрена схема простейшей цепи, содержащая последовательно соединенные источник электродвижущей силы, резисторы и диод, с условным разделением схемы на источник и потребитель. Используя выражения тока и напряжения как периодических функций, представленных посредством тригонометрической формы рядов Фурье, выполнен анализ формирования мощности каждого элемента схемы. Разделены компоненты мощности с использованием известного взаимодействия гармонических составляющих тока и напряжения различного порядка. Для элементов схемы выделены компоненты мощности, образованные гармониками тока и напряжения одного порядка, компоненты мощности, образованные гармониками тока и напряжения разного порядка, в которых, в свою очередь, выделены компоненты мощности, имеющие такой же порядок, как и первые. Предложено мощность, образованную действием последней группы, отнести к искажающей мощности, а ее действие учитывать соответствующей квадратичной нормой. С использованием указанного распределения компонент мощности выполнен численный расчет. Временными диаграммами проиллюстрирован процесс взаимодействия компонент мощности, что в случае диода приводит к отсутствию изменений мощности во времени.

1. Жежеленко, И. В. Основные направления повышения эффективности производства, передачи и распределения электрической энергии / И. В. Жежеленко // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2018. Т. 61, № 1. С. 28–35. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2018-61-1-28-35

2. Toups, T. N. Advanced Metering Infrastructure's Measurement of Working Reflected and Detrimental Active Power in Microgrids / T. N. Toups, L. S. Czarnecki // 2014 IEEE Green Energy and Systems Conference (IGESC), Long Beach. CA, 2014. Р. 41–46. https://doi.org/10.1109/igesc.2014.7018638

3. Gallo, D. Power Meter Verification Issue: Reactive Power Measurement in Non-Sinusoidal Conditions / D. Gallo, C. Landi, M. Luiso // 2015 IEEE International Instrumentation

4. and Measurement Technology Conference (I2MTC) Proceedings. Pisa, 2015. Р. 1255–1260. https://doi.org/10.1109/i2mtc.2015.7151453

5. Волошко А. В. Влияние качества электроэнергии на точность показаний электросчетчиков: обзор исследований / А. В. Волошко Д. В. Филянин // Вiсник Кременчуцького Нацiонального Унiверситету iменi Михаила Остроградського. 2014. Т. 87, № 4. С. 38–43.

6. Учет неактивных составляющих полной мощности / Ю. А. Сиротин [и др.] // Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Системний аналіз, управління та інформаційні технології. 2017. № 22. С. 71–76.

7. Сендерович, Г. А. Определение долевого участия субъектов в ответственности за нарушение симметрии напряжений / Г. А. Сендерович // Наукові праці Донецького Національного технічного університету. Серія “Електротехніка і енергетика”. Донецьк: ДонНТУ. 2011. Вип. 11 (186). С. 330–335.

8. Bialobrzheskyi, O. Electric Energy Power in the Series Circuit with a Static Resistance Element and a Diode / O. Bialobrzheskyi, A. Gladyr // Jornal of Electrical Engineering. 2018. No 1. Р. 220–226.

9. Jeltsema, D. Budeanu's Concept of Reactive and Distortion Power Revisited / D. Jeltsema // 2015 International School on Nonsinusoidal Currents and Compensation (ISNCC). Lagow, 2015. Р. 1–6. https://doi.org/10.1109/isncc.2015.7174697

10. Жемеров, Г. Г. Зависимость дополнительных потерь в трехфазных системах электроснабжения от реактивной мощности и пульсаций мгновенной активной мощности / Г. Г. Жемеров, Д. В. Тугай // Техническая электродинамика. 2015. № 4. C. 66–70.

11. Survey about Classical and Innovative Definitions of the Power Quantities Under Nonsinusoidal Conditions. International / G. Bucci [et al.] //Journal of Emerging Electric Power Systems. 2017. Vol. 18, No. 3. Р. 1–16. https://doi.org/10.1515/ijeeps-2017-0002

12. Bialobrzheskyi, О. Power Components of Electric Energy for Technical and Commercial Electricity Metering / О. Bialobrzheskyi, D. Rod’kin, A. Gladyr // Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2018. No. 2. Р. 70–79. https://doi.org/10.29202/nvngu/2018-2/10