Результаты экспериментальных и расчетных исследований электромагнитных помех, генерируемых электрооборудованием судовых энергетических установок и их элементов с нелинейными характеристиками

Показано, что использование в судовых энергетических установках и их элементах полупроводниковой преобразовательной техники и электротехнологий с нелинейными характеристиками обуславливает в судовых электроэнергетических системах электромагнитные помехи, основу которых составляют высшие гармоники. Приведен и дан анализ показателей качества электроэнергии, регламентирующих гармоники напряжения и тока в системах электроснабжения. С целью разработки решений и подходов по обеспечению электромагнитной совместимости электрооборудования судовых энергоустановок и их элементов выполнены экспериментальные исследования электромагнитных помех, обусловленных работой судового электрооборудования, реализованного на основе элементов с нелинейными характеристиками, а также расчетные исследования на математической модели распространения высших гармонических тока и напряжения по элементам судовой электроэнергетической системы. Исследования высших гармонических были проведены в электроэнергетической системе учебного парусного судна "Крузенштерн". Анализ результатов исследований судового электрооборудования – полупроводниковых преобразователей, силовых трансформаторов, частотно-регулируемых электропроводов, светодиодных светильников и др. – показал, что при их работе имеет место эмиссия нечетных гармоник тока от третьей и выше в судовую электроэнергетическую систему. Приведены результаты исследований распространения высших гармонических и связанных с ними эффектов на математической модели, разработанной на основе схемы замещения судовой электроэнергетической системы для высших гармоник нечетного порядка, некратных трем. На математической модели оценен вклад на суммарный коэффициент гармонических составляющих по напряжению от полупроводниковых преобразователей, питающих нагрузку постоянного тока. Установлена взаимосвязь от влияния высших гармонических на работу асинхронных электродвигателей.

1. Управление качеством электроэнергии: учеб. пособие для вузов / И. И. Карташев, Р. Г. Шаманов, А. Ю. Воробьев, Ю. В. Шаров, В. Н. Тульский; под ред. Ю. В. Шарова. М.: Издательский дом МЭИ, 2006. 360 с.

2. Российский морской регистр судоходства. Правила классификации и постройки морских судов. Часть XI "Электрическое оборудование". НД № 2-020101–138. Санкт-Петербург, 2021. URL: http://www.normacs.ru/Doclist/doc/1unh4.html (дата обращения: 05.06.2022).

3. ГОСТ 32144-2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. Введ. 2014-07-01. М.: Стандартинформ, 2014. 19 с.

4. Арриллага Дж., Брэдли Д., Боджер П. Гармоники в электрических системах. М.: Энергоатомиздат, 1990. 320 с.

5. Белей В. Ф., Брижак Р. О. Теоретический анализ электромагнитных помех, обусловленных работой электрооборудования судовых энергетических установок и их элементов // Известия КГТУ, 2021. № 63. C. 103–115.

6. Жежеленко И. В. Высшие гармоники в системах электроcнабжения промпредприятий. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1984. 160 с.

7. Шидловский А. К., Жаркин А. Ф. Высшие гармоники в низковольтных электрически сетях; под ред. И. Л. Макаренко И. Л. Киев: Наукова думка, 2005. 211 с.