Повна потужність та коефіцієнт корисної дії трифазної чотирипровідної системи живлення

Несиметрія навантаження трифазних трипровідних систем живлення призводить до погіршення якості електричної енергії в точках загального під’єднання, що проявляється у появі пульсацій миттєвої потужності та додаткових втрат на опорах ліній електропередач, а також у несиметрії напруг живлення. Ефективна компенсація асиметрії навантаження можлива лише за допомогою силових активних фільтрів, при цьому паралельні активні фільтри характеризуються меншими втратами потужності, ніж послідовні. Функція паралельного активного фільтру полягає у тому, щоб генерувати у навантаження неактивні компоненти струму, що потребує нелінійне навантаження. Тоді від джерела буде споживатися активний струм з мінімальними втратами, одиничним значенням коефіцієнта потужності та максимальним значенням коефіцієнта корисної дії системи живлення. Проте у визначенні коефіцієнта потужності фігурує повна потужність, яка зазвичай розраховується за формулою Бухгольца у вигляді добутку середньоквадратичних значень лінійних струмів і фазних напруг. Незалежність повної потужності в формулі Бухгольца від співвідношення опорів лінійних проводів та нейтралі свідчить про її неадекватність для чотирипровідних систем з ненульовим нейтральним струмом. В роботі була продемонстрована різниця між формулою повної потужності Бухгольца та запропонованою формулюванням у випадку трифазної чотирипровідної системи живлення. Показано, що інтеграл напруг в запропонованій формулі повної потужності є величиною втрат потужності в активних опорах силового кабелю, обумовленою фазними напругами джерела в режимі короткого замикання навантаження. Був встановлений новий фізичний зміст повної потужності: це геометричне середнє значення потужності короткого замикання трифазного джерела на силовий кабель і потужності втрат, викликаної лінійними струмами та струмом нейтралі. Таке визначення повної потужності трифазної системи живлення повністю еквівалентно стандарту IEEE. Знайдено умови досягнення одиничного значення коефіцієнта потужності та максимального значення коефіцієнта корисної дії трифазної чотирипровідної системи живлення з паралельним активним фільтром. Виведено формулу для визначення коефіцієнта корисної дії трифазної чотирипровідної системи живлення для незбалансованого несинусоїдного режиму з заданим коефіцієнтом потужності і відомим коефіцієнтом навантаження. Комп'ютерне моделювання в MATLAB Simulink показало хороший збіг експериментальних даних з теоретичними кривими коефіцієнта корисної дії як за наявності паралельного активного фільтра, так і без нього. Бібл. 8, рис. 5, таб. 1.