Изучение гармоники высшего порядка в сети питания при подключении энергосберегающих ламп

7 Эксперимент

Данный прибор подключался через адаптер HZC815, питающего светодиодные светильники. Прибор в цифровом виде фиксировал изменения параметров электрической сети (изменения частоты, значений тока и напряжения фаз, а также показателей синусоидальности напряжения).





Рисунок 8.1 Анализатор электропитания на испытание
В таблице №1 и №2 показаны общие параметры нагрузки включенного в сеть 220 В через адаптер HZC815.
Таблица №1 Общие параметры лампы накаливания CLAS A CL 100W 230 E27

Parametr	Average	Min	Limit Min	Max	Limit Max	Result
Mains Voltage RMS:	225.75 V	225.27 V	215.60 V	226.13 V	224.40 V	FAIL
Voltage CF:	1.362	1.360	1.400	1.364	1.420	FAIL
Current RMS:	0.4306 A	0.4305 A	N/A	0.4307 A	N/A	PASS
Current Fundamental:	0.4297 A	0.4297 A	N/A	0.4299 A	N/A	N/A
Real Power:	97.2075 W	97.1500 W	N/A	97.2726 W	98.3000 W	PASS
Power Factor:	1.000	1.000	N/A	1.000	N/A	N/A

Таблица №2 Общие параметры LED лампы LM-LBL 10W E27

Parametr	Average	Min	Limit Min	Max	Limit Max	Result
Mains Voltage RMS:	226.06 V	222.22 V	215.60 V	234.01 V	224.40 V	FAIL
Voltage CF:	1.362	1.356	1.400	1.383	1.420	FAIL
Current RMS:	0.0659 A	0.0653 A	N/A	0.0664 A	N/A	PASS
Current Fundamental:	0.0445 A	0.0441 A	N/A	0.0449 A	N/A	N/A
Real Power:	9.4428 W	9.4367 W	N/A	9.4490 W	10.0000 W	PASS
Power Factor:	0.634	0.631	N/A	0.637	N/A	N/A

Измерения общих параметров нагрузок, подтвержает существование реактивной составляющей у LED лампы это подтверждается прямым измерением фактора мощности равным 0,634 против 1,00 у лампы накаливания и значений разницы текущих токов на величину 0,0214 у LED лампы. Данные показывают общую тенденцию к росту высокочастотных гармоник до 40 порядка у LED ламп, в связи с использованием нелинейных элементов преобразования переменного напряжения и стабилизации постоянного тока. Таблица №3 Токи гармоник лампы накаливания

Order	Average [A]	Maximum [A]	Limit1 [A]	Limit2 [A]	Result
2	0.000077	0.000089	0.008597	0.012896	PASS
3	0.023505	0.023580	0.128954	0.193431	PASS
5	0.012773	0.012843	0.042986	0.064479	PASS
7	0.001326	0.001368	0.030090	0.045135	PASS
9	0.004424	0.004492	0.021493	0.032240	PASS
11	0.001136	0.001296	0.012896	0.019344	PASS
13	0.000732	0.000885	0.012896	0.019344	PASS

Таблица №4 Токи гармоник LED лампы

Order	Average [A]	Maximum [A]	Limit1 [A]	Limit2 [A]	Result
3	0.035961	0.036173	0.032127	0.048190	FAIL
5	0.023768	0.024076	0.017953	0.026930	FAIL
7	0.014948	0.015171	0.009449	0.014173	FAIL
9	0.011560	0.011924	0.004724	0.007087	FAIL
11	0.008448	0.008739	0.003307	0.004961	FAIL
13	0.004592	0.004805	0.002798	0.004198	FAIL

На рис. 1 приведены коэффициенты гармонических составляющих по току для разных ламп

ГОСТ 32144-2013 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения» [3] ограничивает величину гармоник напряжения и не ограничивает величину гармоник тока. Однако большие токовые гармоники могут приводить к весьма негативным последствиям, дополнительным потерям в электрических сетях [4, 5, 6]. Мы видим, что для LED ламп за счет их большой нелинейности ток для нечетных гармоник под номерами 3,5,7,13 имеет очень большое значение. Предельные значения эмиссионных гармонических токов определены в стандарте IEC61000-3- 2-2017 «Нормы эмиссии гармонических составляющих тока»[7]. По данному стандарту осветительные лампы должны удовлетворять условиям описанному для класса С (осветительное оборудование). Лампы накаливания вполне удовлетворяют данным условиям. Однако, LED лампы не удовлятворяют данному условию и по нелинейности и составу электронных компонентов их следует отнести классу D (персональные компьютеры и мониторы персональных компьютеров). Ввиду вышесказанного следует пересмотреть стандарты норм эмиссии гармонических составляющих токов и следует учитывать максимальное разрешенное значение ток а для таких нелинейных нагрузок каким являются LED лампы.

6.14 Экономическая эффективность измерений помех

Согласно данных оборудования и приятой схемы организации измерений кондуктивных помех оборудования для оценки технико-экономической эффективности измерений необходимо:
• произвести расчет капитальных затрат;
• рассчитать доходы от оказания услуг радиоизмерений;
• рассчитать затраты на производство радиоизмерений;
• определить показатели абсолютной экономической эффективности;
• оценить экономическую эффективность инвестиций.
Капитальные затраты, складываются из следующих составляющих и определяются по формуле:
К = К_оборуд. + КЗРИ,
где К_оборуд. капитальные затраты на оборудование;
КЗРИ капитальные затраты на радиоизмерительные установки. В данной разделе мы произведем расчет, в соответствии с проектным заданием и выбранным оборудованием, капитальных затрат на организацию тестирования на кондуктивные помехи различных зарядных устройств. Расчет производится согласно данных, полученных в ходе преддипломной практики. Капитальные затраты рассчитываются подробно по сметам. Расценки приведены согласно дистрибьюторских цен на 2023 год. В данном случае капитальные затраты рассчитываются укрупнено. Источником инвестиций будут собственные затраты предприятия и сторонние фонды. Годовые эксплуатационные расходы складываются из следующих основных затрат:

• 
  годовой фонд оплаты труда (ФОТ) и выплата во внебюджетные социальные фонды;
  
• 
  амортизационные отчисления;
  
• 
  расходы на материалы и запасные части, электроэнергию;
  
• 
  прочие расходы.
  

Амортизационные отчисления на полное восстановление ОПФ определяются, исходя из стоимости ОПФ и норм амортизации на полное восстановление по формуле:
(4)
где Ф_осн. – стоимость основных производственных фондов iго вида;
n_i – норма амортизации, %.
Нормы амортизации определяются в соответствии с постановлением Правительства РУз. Налоги в Узбекистане на 2023 год: НДС снизился до 12%, унифицировалась ставка налога с оборота, предоставляются льготы по налогу на прибыль. На 2023 год сохраняются действующие ставки по налогу на прибыль (15%, для отдельных категорий — 20%), налогу на доходы физических лиц (12%), налогу на имущество юридических лиц (1,5%), земельному налогу за земли сельскохозяйственного назначения (0,95%), социальному налогу (бюджетные организации — 25%, остальные — 12%). На 2023 год имеются следующие нормы амортизационных отчислений:
здания – 5%; сооружения – 10%; трубы, линии электропередач и телекоммуникации – 5%; машины и оборудование – 20%; компьютеры и периферийное оборудование – 40%.
Табл. 3 Амортизационные отчисления

Виды ОС	Нормы амортизации, %	Стоимость ОС, USD	Ежегодные амортизационные отчисления, USD
машины и оборудование	20	4560,9	912,5

Доля амортизационных отчислений в общих затратах для проекта измерения кондуктивных помех лежат в интервале 5-7%. Таким образом, можно оценить расходы на эксплуатацию в укрупненном виде, для верхней и нижней границы доли амортизации в затратах. Таким образом, при стоимости оборудования показанной в следующей таблице №6
Табл. 4 Общие затраты на оборудование измерения ЭМС

Наименование товара/название фирмы, марка, тип	Кол-во	Цена в USD	Общая сумма в USD
Анализатор спектра FPC1500	1	3550	3550
Двухпроводный эквивалент пиатания ENV216	1	2700	2700
Дополонительное сооружение для радиоизмерений	1	478	478
Общая сумма расходов на оборудование			6728

Эффективность использования оборудования R&S® экономически выгодна.

5.