Αντιστάθμιση αέργου ισχύος βιομηχανικού καταναλωτή τροφοδοτούμενου από δίκτυο με αρμονική παραμόρφωση τάσεως

Σε κάθε Σύστημα Ηλεκτρικής Ενέργειας η ηλεκτρική ισχύς έχει δύο συνιστώσες: Την ενεργό, η οποία σχετίζεται με το παραγόμενο έργο και την άεργο, η οποία δε σχετίζεται με την παραγωγή έργου, αλλά συνεισφέρει σε απώλειες και πτώση τάσεως. Για να αποφύγουμε αυτά τα αρνητικά, στοχεύουμε στη μείωση της αέργου ισχύος, επιτυγχάνοντας έτσι βελτίωση του συντελεστή ισχύος. Με την πάροδο του χρόνου, τα επίπεδα αρμονικών τάσεων και ρευμάτων αυξάνονται συνεχώς, δημιουργώντας έντονα προβλήματα στα Συστήματα Ηλεκτρικής Ενέργειας. Λαμβάνοντας υπ’ όψιν στην ανάλυση ροής ισχύος ενός κυκλώματος την επίδραση των ανώτερων αρμονικών τάσης και ρεύματος, η βελτίωση του συντελεστή ισχύος γίνεται πολύπλοκη διαδικασία, ειδικά στην περίπτωση μη ιδανικής πηγής (μη μηδενική εσωτερική σύνθετη αντίσταση). Σκοπός της διπλωματικής εργασίας είναι η αναζήτηση τεχνικών περιορισμού της αέργου ισχύος, αφού πρώτα συσχετισθεί με τις ανώτερες αρμονικές τάσεως και ρεύματος. Γενικά, το πρόβλημα περιγράφεται και αναλύεται με διάφορες θεωρίες ισχύος και λύνεται με την τοποθέτηση κυκλωμάτων που επιτυγχάνουν αντιστάθμιση της αέργου ισχύος. Αρχικά αναφέρεται η περίπτωση βελτίωσης του συντελεστή ισχύος θεωρώντας ιδανική πηγή (μηδενική εσωτερική σύνθετη αντίσταση) με ημιτονοειδή τάση εξόδου και γραμμικό φορτίο. Σε αυτή την απλή περίπτωση, ένας πυκνωτής είναι ικανός να αντισταθμίσει πλήρως την καταναλούμενη από το φορτίο άεργο ισχύ. Στη συνέχεια εξετάζονται τα περιθώρια βελτίωσης του συντελεστή ισχύος σε συστήματα με: • Ιδανική, μη ημιτονοειδή πηγή τροφοδοσίας και γραμμικό φορτίο • Μη ιδανική, μη ημιτονοειδή πηγή τροφοδοσίας και γραμμικό φορτίο Στην πρώτη περίπτωση, η τοποθέτηση απλά ενός πυκνωτή παράλληλα προς το φορτίο μπορεί να βελτιώσει το συντελεστή ισχύος του φορτίου μέχρι ενός σημείου, ο οποίος λαμβάνει εν γένει τιμές μικρότερες της μονάδας. Υπάρχει δυνατότητα βελτίωσης του συντελεστή ισχύος μέχρι και τη μονάδα, χρησιμοποιώντας έναν πιο πολύπλοκο αντισταθμιστή. Στην πρώτη αυτή περίπτωση, η τιμή του αντισταθμιστή μπορεί να βρεθεί και αναλυτικά, ενώ στη δεύτερη περίπτωση η τιμή του πυκνωτή αντιστάθμισης υπολογίζεται μόνο με τη βοήθεια ενός επαναληπτικού αλγορίθμου.