Harmoniky, účinník a THDi pri nabíjaní elektromobilov

DC nabíjačka sa mriežke prezentuje ako veľká nelineárna záťaž. Neodoberá prúd úmerne napäťovému priebehu; prepína, urovnáva a reguluje a prúd, ktorý ťahá, má vlastný tvar. Všetko, čo nasleduje v tejto téme, je dôsledkom tohto tvaru.

Slovná zásoba okolo neho je malá, ale často zneužívaná. Celkové harmonické skreslenie a celkové harmonické skreslenie prúdu sú rôzne merania rôznych vecí. Účinník má dve definície, ktoré dávajú rôzne čísla pre rovnaké zariadenie. Vedieť, ktorý je kto, premení položku v datasheete na špecifikáciu, ktorú si môžete overiť.

Prečo usmerňovač odoberá nesínusový prúd

Jednoduchý usmerňovač vedie iba vtedy, keď prichádzajúce napätie prekročí napätie na jeho DC strane. Prúd tečie v krátkych pulzoch okolo vrcholov prívodnej vlny namiesto plynulého priebehu celého cyklu. Tieto impulzy obsahujú energiu, ktorú záťaž potrebuje, a zároveň obsahujú frekvencie, ktoré sú násobkami frekvencie napájania. Tieto násobky sú harmoniky.

Moderné nabíjačky pridávajú korekčný stupeň pred usmerňovač. Tvaruje vstupný prúd tak, aby nasledoval napäťový priebeh, čo výrazne znižuje harmonické. Preto je téma menej dôležitá ako pri starších zariadeniach a prečo stále záleží: korekcia nie je dokonalá a musí platiť v celom rozsahu zaťaženia, nie len v konštrukčnom bode.

Ak je korekcia zle vykonaná alebo je pri ľahkom zaťažení zle vykonaná, harmonické sa vrátia. Prevádzka viacerých jednotiek pri nízkom výstupe preto môže vykazovať horšie skreslenie prúdu než tá istá lokalita s menším počtom jednotiek pri vysokom výstupe, čo je neintuitívne a často sa pri uvádzaní do prevádzky prehliada.

THD a THDi nie sú rovnaké čísla

Celkové harmonické skreslenie, zapísané bez indexu, zvyčajne označuje napätie. Popisuje to, o koľko sa vlnový priebeh napájacieho napätia odchýlil od čistého sínusu. Celkové harmonické skreslenie prúdu, zapísané s i, opisuje tvar prúdu, ktorý zariadenie odoberá.

Tieto dve veci sú prepojené, ale nie zameniteľné, a vzťah závisí od impedancie zdroja. Nabíjačka s vysokým prúdovým skreslením pripojená k pevnému zdroju vytvára len malé napäťové skreslenie. Tá istá nabíjačka na slabom zdroji, na konci dlhého kábla, vytvára oveľa väčší nabíjač. Preto môže produkt spĺňať svoju hodnotu skreslenia prúdu a stále spôsobiť problém s napätím na konkrétnom mieste.

Praktické pravidlo je, že špecifikácia zariadenia popisuje, čo zariadenie robí, a prieskum lokality popisuje, čo lokalita zažíva. Citát, ktorý uvádza len jedno z týchto dvoch čísel, odpovedá na polovicu otázky.

Dve definície faktora

Faktor výkonu je reálna sila delená zdanlivým výkonom. Keď sú napätie aj prúd sínusové, tento pomer sa rovná kosínusu fázového uhla medzi nimi a obe definície sa zhodujú. Keď je prúd skreslený, rozchádzajú sa.

Faktor posunu zohľadňuje iba základné zložky a ignoruje skreslenie. Skutočný výkonový faktor, niekedy nazývaný celkový výkonový faktor, zahŕňa skreslenie a je preto nižší. Jednotka môže hlásiť výkonový účinník veľmi blízky jednotke, zatiaľ čo jej skutočný účinník je výrazne nižší, a rozdiel je prenášaný harmonickými prúdmi, ktoré musia stále pretekať cez napájanie.

Tento rozdiel je dôležitý na merači a na transformátore. Účty za energie sú založené na skutočnom účinníku, či už sa to tak nazýva alebo nie. Špecifikácia uvádzajúca výkonový účinník nie je nesprávna, ale odpovedá na inú otázku, než ktorú kladie zákon.

Čo harmonické robia s transformátormi a neutrálnymi vodičmi

Harmonické prúdy spôsobujú v transformátore dodatočné straty nad rámec tých, na ktoré bol navrhnutý. Vírivé prúdy v jadre a povrchový efekt vo vinutiach rastú s frekvenciou, takže skreslený prúd ohrieva transformátor viac než sínusový prúd rovnakej strednej druhej hodnoty. Praktickým dôsledkom je znižovanie hodnoty: transformátor slúžiaci silne deformujúcej záťaži nemôže dodať svoju menovku bez prekročenia teplotných limitov.

Neutrálny vodič je druhý a prekvapivejší problém. V vyváženom trojfázovom systéme s lineárnymi záťažami sa základné prúdy v nuláku rušia a neprenáša takmer nič. Trojité harmoniky — tretia, deviata a pätnásta — sa nerušia. Pridávajú neutrálny vodič, ktorý môže viesť viac prúdu, než sa očakávalo od ktoréhokoľvek jednofázového vodiča.

Na nabíjacom mieste je toto zriedka viazané obmedzenie, pretože nabíjačky sú zvyčajne trojfázové záťaže s účinnou korekciou. Stáva sa dôležitým, keď sa jednofázové AC rozvody inštalujú vo veľkom množstve na zdieľanej distribučnej doske, čo presne robia pracoviská a obytné parkoviská.

Tretí efekt je na samotnom napájacom napätí a cez neho na všetko ostatné na mieste. Skreslené napätie spôsobuje dodatočné zahrievanie motorov, môže narušiť citlivé zariadenia a môže spôsobiť neočakávanú prevádzku ochranných relé. Preto sa susedný nájomca môže sťažovať na inštaláciu nabíjačky, ktorá sa zdá byť funkčná.

kedy by mala stránka znovu merať

Meranie vykonané pri uvádzaní do prevádzky opisuje lokalitu tak, ako bola postavená. Päť situácií odôvodňuje absolvovať ďalšiu.

Keď sa pridávajú nabíjačky, pretože skreslenie stránky škáluje s počtom pripojených usmerňovačov. Keď sa napájanie zmení, pretože iný transformátor alebo dlhší kábel mení impedanciu a tým aj napäťové skreslenie pri rovnakom prúdovom skreslení. Keď iné zariadenia na mieste začnú zlyhávať, pretože to je príznak, ktorý si budova všimne ako prvé. Keď energetická spoločnosť kladie otázku na mieste pripojenia, zvyčajne to znamená, že meranie je požadované, nie ponúkané. A keď sa mení vzor využitia lokality, pretože prevádzka s ľahkou záťažou môže spôsobiť iné skreslenie než v prípade návrhu.

Samotné meranie má požiadavku, ktorá sa často prehliada: musí byť vykonaná pri známom zaťažení. Meranie vykonané pri jednej nabíjačke bežiacej na nízky výkon takmer nič nehovorí o lokalite v špičke. Užitočný záznam uvádza počet jednotiek v relácii, ich kombinovaný výstup a miesto v inštalácii, kde bol prístroj pripojený.

Čo uviesť v špecifikácii

Tri detaily premieňajú marketingovú figúrku na overiteľnú požiadavku.

Najprv uveďte bod načítania. Skreslenie a účinník výkonu sa líšia podľa výstupu, takže hodnota bez uvedenej záťaže nie je špecifikáciou. Po druhé, uveďte, ktorá definícia účinníka je myslená, posunutie alebo pravda. Po tretie, uveďte, či sa hodnota skreslenia prúdu meria na svorkách jednej jednotky alebo na mieste pripojenia, pretože ide o rôzne merania s rôznymi hodnotami.

Produkty v tejto triede zvyčajne uvádzajú svoje hodnoty pri menovitom zaťažení, čo je podmienka, za ktorej korekčná fáza pracuje najtvrdšie a čísla vyzerajú najlepšie. Jednosmerná jednotka, ktorá uvádza účinník na úrovni 0,99 alebo viac a skreslenie prúdu na alebo pod päť percent pri plnej záťaži, opisuje dobre korigovaný návrh; Štýl 120 a 180 kW stanice a 480 kW hub hostiteľ uvádza svoje hodnoty pri plnej záťaži práve z tohto dôvodu

Otázka, ktorú stojí za to pridať do tendra, je, čo sa deje pri plnom zaťažení. Korekčná fáza, ktorá udržiava výkon v celej rade, je iného dizajnu než taká, ktorá spĺňa číslo na vrchu a degraduje sa pod ňou, a rozdiel sa prejavuje na miestach, kde vozidlá väčšinu jazdy používajú čiastočný výkon.

Pre väčšinu inštalácií to nie je problém. Korekčné stupne sú účinné a dobre navrhnuté miesto s dostatočnou kapacitou transformátora bez problémov absorbuje zvyškové skreslenie. Výnimky sú sústredené na troch miestach: veľké lokality s viacerými jednotkami na jednom transformátore, miesta s výraznou jednofázovou AC záťažou na zdieľaných doskách a miesta na konci dlhého alebo slabého zdroja, kde impedancia zosilňuje to, čo nabíjačky produkujú.

Tieto tri prípady stojí za to identifikovať pred úpravou návrhu, pretože riešenia — väčší transformátor, aktívne filtrovanie, iné usporiadanie rozdeľovania — sú všetky lacnejšie na plánovanie než dodatočné úpravy. Protokol merania a požadované údaje sú zhrnuté v technickej dokumentácii na na stiahnutie.