Суммарный коэффициент гармонических искажений (THD)

Материал из Руководство по устройству электроустановок

Перейти к: навигация , поиск
Общие правила проектирования электроустановок
Подключение к распределительной сети высокого напряжения
Подключение к низковольтной распределительной сети
Руководство по выбору архитектуры сети высокого и низкого напряжения
Распределение в системах низкого напряжения
Защита от поражения электрическим током
Выбор сечения и защита проводников
Низковольтная распределительная аппаратура
Защита от перенапряжений в низковольтных сетях
Энергоэффективность в электрических сетях
Компенсация реактивной мощности и фильтрация гармоник
Управление гармониками
Особые источники питания и нагрузки
Электроустановки жилых помещений и коттеджей
Электромагнитная совместимость (ЭМС)

Содержание


Термин «суммарный коэффициент гармонических искажений» THD (коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения (см. ГОСТ 13109-97)) широко применяется при определении уровня содержания гармоник в знакопеременных сигналах.

Определение THD

Для сигнала y коэффициент THD определяется как:

THD=\sqrt {\frac{\displaystyle \sum_{h=2}^\infty Y_h^{\ 2} }{Y_1} }

Это согласуется с определением, приведенным в стандарте МЭК 61000-2-2.

Отметим, что это значение может превышать 1.

Согласно указанному стандарту, параметр h можно ограничить числом 50. Коэффициент THD позволяет одним числом выразить степень искажений, влияющих на ток или напряжение в любом месте электроустановки.

Обычно THD выражается в процентах.

Суммарный коэффициент искажений по току или напряжению

Для гармоник тока эта формула имеет вид:

THD_i=\sqrt {\frac{\displaystyle \sum_{h=2}^\infty I_h^{\ 2} }{I_1} }


Ниже представлена эквивалентная формула, которая является более наглядной и удобной в применении, если известно полное действующее значение:

THD_i= \sqrt{\left (\frac{Irms}{I_1}\right)^2 - 1}

Для гармоник напряжения формула имеет вид:

THD_u=\frac{\sqrt {\displaystyle \sum_{h=2}^\infty U_h^{\ 2} } }{U_1}

Связь между коэффициентом мощности и THD

(рис. M13)

Коэффициент THD, отражающий одним значением степень искажения формы тока или напряжения, является важным показателем. Спектр отображает отдельные гармоники, влияющие на искаженный сигнал (коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения (см. ГОСТ 13109-97).


 P\approx P_1=U_1 \cdot I_1 \cdot cos\phi_1


Следовательно: PF=\frac{P}{S}\approx\frac{U_1 \cdot I_1 \cdot cos \phi_1}{U_1 \cdot I_{rms} }\ ,


так как: \frac{I_1}{I_{rms} }=\frac{1}{\sqrt {1 + THDi^2} }\ ,


отсюда: PF\approx \frac{cos \phi_1}{\sqrt {1 + THDi^2} }


На рис. M13 представлен график зависимости   \frac{PF}{cos\phi}   от THDi.


Рис M13.jpg


Рис. M13 : Изменение   \frac{PF}{cos\phi}   в функции THDi для случая, когда THDu = 0