전력 품질 및 조명 (2 부)

전력 품질 및 조명

1 부에서 계속 : 전력 품질 및 조명 (파트 1)

역률은 무엇입니까?

역률은 장치가 입력 전류 및 전압을 유용한 전력으로 얼마나 효율적으로 변환시키는지를 측정 한 것입니다. 수학적으로 다음과 같이 정의됩니다.

역률 삼각형

어디에 피 유효 전력이며 에스 명백한 힘이다.

종종 다음과 혼동됩니다.

어디에 피₁ 기본 및 유효 전력 에스₁ 그것의 명백한 힘이다.

cosφ 독점적 근본 문제따라서 고조파가 설비 내에 존재할 때 역률과는 다르다. 위상 변위로부터의 전류 THD와 무효 전력의 결합 효과를 설명합니다. 역률이 1.0 인 디바이스는 0 %의 전류 THD와 전압에 동기 된 전류 소모를 갖는다. 백열등과 같은 저항성 부하에는 단일 요소의 역률이 있습니다.

장치는 고 역률 (HPF)힘이 0.9 이상인 경우. 0.5와 0.9 사이의 역률은 정상 역률 (NPF)이라고합니다. 형광 램프 용 자기 및 전자식 안정기는 HPF 또는 NPF 중 하나 일 수 있습니다. HPF 안정기에는 일반적으로 위상 변위를 줄이기 위해 고조파 및 커패시터를 줄이기위한 필터가 있습니다.

평균적으로 이러한 추가 구성 요소는 밸러스트의 소매 비용에 약 16 %를 추가합니다 (Dorret al. 1994).

역률 표

NLPIP는 몇 가지 유형의 조명 부하 및 일반적인 사무실 장비의 역률을 측정했습니다. 이 데이터는 표 2 이하.

다양한 전기 부하에 대한 샘플 전력 품질 특성

표 2 - 다양한 전기 부하에 대한 전력 품질 특성 샘플

전력 품질 저하로 인해 어떤 문제가 발생합니까?

전력 품질이 좋지 않으면 배포가 손상 될 수 있습니다.시스템 및 시스템에서 작동하는 장치. 드문 경우이지만, 전력 품질이 낮 으면 3 상 회로에서 중성 도선에 위험한 과부하가 발생할 수 있습니다. 이러한 유형의 회로에서 3 개의 전원 공급선은 하나의 접지 된 회로 도체 (중성 도체)를 공유합니다. THD가없는 시스템에서 중립 선은 전류를 전달하지 않습니다. 고전류 THD 디바이스는 홀수의 3 배 고조파 (3 차, 9 차, 15 차 등)를 서로를 상쇄하지 않는 전압 공급 장치로 보낼 수 있습니다. 그것들은 중성선에 합쳐지며, 전류가 전선의 등급을 초과하면 중성선이 과열되어 화재의 위험이 있습니다.

전압 왜곡은 또한 수명을 단축시킬 수 있습니다.유틸리티 변압기를 차단하고 커패시터 뱅크를 고장 나게한다. 유틸리티 서비스가 고객 사이트에 연결될 때 측정되는 역률이 특정 값 아래로 떨어지면 많은 유틸리티가 고객에게 벌금을 부과합니다.

무효 전력은 분배 시스템의 용량을 사용하여 유틸리티가 제공 할 수있는 유효 전력량을 제한합니다. 수요가 많은 기간에는 문제가 될 수 있습니다.

전압 THD가 IEEE 제한 인 5 %를 밑도는 경우,대부분의 장치에는 문제가 발생하지 않습니다. 백열 램프와 같은 저항성 부하는 실제로 전압 고조파를 줄입니다. 모터 부하는 고조파를 줄이지 만 전압 왜곡이 증가함에 따라 모터가 과열 될 수 있습니다. 5 차 고조파는 특히 부정적인 영향을줍니다. 사이클의 일부에서 정상과 반대되는 토크를 발생시켜 모터의 효율을 급속히 저하시킵니다.

고주파 전자 안정기는주파수 범위는 20 내지 60 킬로 헤르츠 (kHz)이다. 이 안정기에 의해 생성되는 고조파는 상응하는 높은 주파수에서 발생하며 라디오, 인터콤 및 무선 전화를 포함한 일부 통신 장비를 방해 할 수 있습니다. 에너지 관리 시스템을 구축하기 위해 동기화 된 클럭 및 제어 모듈과 같은 전력선 캐리어 신호를 사용하는 장치는 반송파 신호에 가까운 주파수에서 고조파가 존재하는 경우 문제가 발생할 수 있습니다.

현재의 THD 및 역률의 한계는 조명 산업에서 사용됩니까?

표준기구는 역률을 설정하지 않았습니다.제조자가 제품에 고 역률이 있다고 주장 할 때 역률이 0.90 이상이어야한다는 요건을 제외하고 조명 제품에 대한 제한 사항. 조명 디자이너, 건축가 및 기타 조명 지정자는 종종 병원과 같은 민감한 장비가있는 건물에 HPF 안정기를 지정합니다.

ANSI에 따르면 현재 최대 THD 한계는풀 사이즈 형광 램프 용 전자식 안정기의 경우 32 %가 설정됩니다. 또한 3 차 고조파의 진폭을 기본 진폭의 30 %로 제한하고 모든 고차 고조파 (11 차 이상)의 진폭을 기본 파의 7 %로 제한합니다. CSA, IEC 및 IEEE는 전자식 안정기에 대해 20 % 전류 THD 제한을 설정합니다. 현재 4 피트 T12 및 T8 램프에 사용할 수있는 거의 모든 전자식 안정기는 20 % 미만의 전류 THD로 높은 역률을 나타냅니다.

일부 소형 형광 램프 (CFL)에는현재 THD는 100 % 이상이지만, 개인용 컴퓨터와 같은 다른 높은 THD 제품에 비해 낮은 활성 전력을 가지고 있으므로 표준기구는 CFL에 대한 전력 품질 요구 사항을 설정하지 않았습니다.

일부 유틸리티는 현재 THD 요구 사항을조명 인센티브 프로그램의 제품 예를 들어, 노스 캐롤라이나의 듀크 파워 (Duke Power)와 뉴 잉글랜드 일렉트릭 시스템즈 (New England Electric Systems)는 풀 사이즈 형광 램프의 전자 안정기에 대한 전류 THD를 20 %로 제한합니다.

또한 New England Electric Systems는 CFL의 현재 THD를 25 %로 제한합니다.