Net vervuiling meetbaar?

De harmonische vervorming zal dus iets van 70% bedragen.

Hier is een documentje wat je misschien iets meer info kan verschaffen.

http://www.elec.uow.edu.au/iepqrc/files/technote3.pdf

Trouwens sterkstroom moet toch echt niet moeilijk zijn voor een electronicus lijkt mij.
De spanningen en stromen hebben alleen maar een wat hogere waarde, voor de rest blijft de theorie hetzelfde.

En wat zegt je stagebegeleider erover? Hij zou hier voldoende van af moeten weten. Of tenminste iemand anders binnen het bedrijf.

Op 15 februari 2005 12:17:32 schreef Xenobinol:
De harmonische vervorming zal dus iets van 70% bedragen.

Hier is een documentje wat je misschien iets meer info kan verschaffen.

http://www.elec.uow.edu.au/iepqrc/files/technote3.pdf

Trouwens sterkstroom moet toch echt niet moeilijk zijn voor een electronicus lijkt mij.
De spanningen en stromen hebben alleen maar een wat hogere waarde, voor de rest blijft de theorie hetzelfde.

dankje ik ga het gelijk doorlezen~!

Op 15 februari 2005 12:19:06 schreef Franky:
En wat zegt je stagebegeleider erover? Hij zou hier voldoende van af moeten weten. Of tenminste iemand anders binnen het bedrijf.

mijn begeleider is er nog niet, als hij terug komt en ik weet het antwoord nog niet, zal ik het hem vragen.
Zijn nog wel andere mensen, maar heb er niet veel vertrouwen in dat deze mij wel verder zouden kunnen helpen.

De hoge harmonische stroomen in L3 kunnen er voor zorgen dat de leidingen te heet
worden. Bij het berekenen van de leidingen wordt geen rekening gehouden met deze stroomen. Hierdoor kunnen de leidingen of zelfs de hoofdverdeler in de brand vliegen. Daarom is de verzekeraar niet blij met een situatie als deze.

Asimilatie verlichting is berucht om deze verschijnselen. Er zijn diverse goede en minder goede oplossingen om deze vervuiling tegen te gaan. Een goede installateur
die veel in de glastuinbouw werkt weet je misschien meer te vertellen. Of anders het energiebedrijf of de fabrikant van de verlichting.

Er is een boekje van een of andere instelling over de voorschriften voor dit soort apparatuur in een energienet. Ik zal op mijn werk even zoeken naar de titel en instelling waar deze van daan komt.

Op 15 februari 2005 18:55:58 schreef ArjanB:
De hoge harmonische stroomen in L3 kunnen er voor zorgen dat de leidingen te heet
worden. Bij het berekenen van de leidingen wordt geen rekening gehouden met deze stroomen. Hierdoor kunnen de leidingen of zelfs de hoofdverdeler in de brand vliegen. Daarom is de verzekeraar niet blij met een situatie als deze.

Om precies te zijn heeft dat niet specifiek met hogere harmonischen te maken, het komt eerder door de lage arbeidsfactor (niet te verwarren met de cos phi).
De stroom wordt niet evenredig opgenomen over de hele fase.
Maar meestel enkel over een korte duur van de pieken van de spanning, het hele opgenomen vermogen moet tijdens deze pieken geleverd worden!!!
Dit zorgt inderdaad voor forse I^2 * R verliezen (koperverliezen).
Oververhitting kan hierbij inderdaad optreden, brandt??? dat weet ik zo niet, misschien bij oude en slecht onderhouden (lees: beroerde contactweerstanden) of ondergedimensioneerde installaties.
De energieleveranciers zijn er in ieder geval helemaal niet blij mee, ook de verliezen in hun distributienet neemt behoorlijk toe (net als bij een lage cos phi het geval is, maar dit effect wordt dan veroorzaakt door de reactieve stromen), net als de asymetische belasting van het net (en dus ook de generator).
Schakelende voedingen zijn o.a. zeer beruchte veroorzakers van dit fenomeen (zitten die soms in assimilatie lampen?).
Daarom gelden er tegenwoordig voor een hoop apparaten normen voor de arbeidsfactor (lees: er wordt een beperking gesteld aan de harmonische samenstelling van de stroomopname uit het net), "power factor correctie" is een manier om aan deze normen te kunnen voldoen.

In assimilatielampen zitten gewoon lampbalasten (spoel en condensator).
Deze zorgen voor de harmonische vervuiling. Alle lampen hebben wel een
zelfde voorschakelapparaat maar door fabrikage verschillen zijn deze niet gelijk.
Hierdoor ontstaan dus een vervuilende belasting. Ik heb bij een klant wel eens gezien
dat de kabels uit de goot smolten door de te hoge harmonische stroomen alleen veroorzaakt door assimilatieverlichting. Powerfactor correctie is in dit geval niet mogelijk. De harmonische stroomen moeten worden weggewerkt. Danwel in een
filter waar deze in worden kortgesloten (veel energie verlies) of door bijvoorbeeld
de derde (en alle andere oneven harmonische) in een driehoekswikkeling van een
transformator te laten rond lopen.

assimilatielampen.... wietplantage?

Op 15 februari 2005 18:55:58 schreef ArjanB:
De hoge harmonische stroomen in L3 kunnen er voor zorgen dat de leidingen te heet
worden. Bij het berekenen van de leidingen wordt geen rekening gehouden met deze stroomen. Hierdoor kunnen de leidingen of zelfs de hoofdverdeler in de brand vliegen. Daarom is de verzekeraar niet blij met een situatie als deze.

Okay, dat klopt.. zelf heb ik nog wat verder geinformeerd en het in brand vliegen van kabels of een hoofdverdeler, dan is er wel heel wat voor nodig. Deze stromen waar ik nu mee te maken heb, zullen dat niet kunnen veroorzaken is mij verteld. De verzekeraar probeerd zich naar mijn weten zo ver mogelijk in te dekken, en te zorgen dat wij een filter plaatsen. Maar dat gaat de klant teveel geld kosten, aangezien het ook nog eens een lelie kweker is, waar dus een natte ondergrond gebruikt wordt, het doek of planten minder snel zullen ontvlammen.
Mijn taak is de klant (en verzekeraar) ervan te overtuigen, dat het onderzoek die uitgevoerd is door een extern buroals als overdreven te laten beschouwen.

Op 15 februari 2005 18:55:58 schreef ArjanB:
Er is een boekje van een of andere instelling over de voorschriften voor dit soort apparatuur in een energienet. Ik zal op mijn werk even zoeken naar de titel en instelling waar deze van daan komt.

Als je die aan mij door zou willen geven, graag!

Op 15 februari 2005 20:37:48 schreef Xenobinol:
[...]Om precies te zijn heeft dat niet specifiek met hogere harmonischen te maken, het komt eerder door de lage arbeidsfactor (niet te verwarren met de cos phi).
De stroom wordt niet evenredig opgenomen over de hele fase.
Maar meestel enkel over een korte duur van de pieken van de spanning, het hele opgenomen vermogen moet tijdens deze pieken geleverd worden!!!
Dit zorgt inderdaad voor forse I^2 * R verliezen (koperverliezen).

Inderdaad, al vind ik de cos phi nog wel nettjes deze hangt rond de 0,98.
Zelf heb ik ook met een soort scoopmeter de sinus (vd stroom) gemeten. Deze zag er redelijk uit.

Op 15 februari 2005 20:58:42 schreef ArjanB:
In assimilatielampen zitten gewoon lampbalasten (spoel en condensator).
Deze zorgen voor de harmonische vervuiling. Alle lampen hebben wel een
zelfde voorschakelapparaat maar door fabrikage verschillen zijn deze niet gelijk.
Hierdoor ontstaan dus een vervuilende belasting. Ik heb bij een klant wel eens gezien
dat de kabels uit de goot smolten door de te hoge harmonische stroomen alleen veroorzaakt door assimilatieverlichting. Powerfactor correctie is in dit geval niet mogelijk. De harmonische stroomen moeten worden weggewerkt. Danwel in een
filter waar deze in worden kortgesloten (veel energie verlies) of door bijvoorbeeld
de derde (en alle andere oneven harmonische) in een driehoekswikkeling van een
transformator te laten rond lopen.

De installatie stamt uit 1999, zonder filtering. Er zou wel een centraal filter zijn, maar uit metingen van het buro schijnt deze niet aanwezig te zijn.

Wel heb ik onderzocht waardoor de meeste tuinbouw branden door zijn ontstaan, meestal toch door een domme mensenlijke fout: spijker als vervanging van zekering...
Maar ook is een aantal keren een assimilatielamp ontploft, deze viel gloeiendheet op de kurkdroge grond en doek (meestal een paprika of tomatenteler i.v.m. drogegrond) hierdoor vatte deze vlam.

Op 15 februari 2005 21:34:27 schreef Jeroen Boere:
assimilatielampen.... wietplantage?

Sssttttt, niet zo hard

Op 16 februari 2005 12:28:45 schreef Lanoxious:

[...]Sssttttt, niet zo hard

Je wietplantage zal maar vlam vatten
"moeten we nie blusseh? nee man relaxxxxx......"

Het op het oog bekijken van de stroomvorm is niet afdoende. Als je zegt: "Deze zag er redelijk netjes uit", betekend dus dat de stroom niet sinusvormig is. Als de sinus vervorming vertoond houd dit in dat er als snel een flink aandeel harmonischen in zit. De exacte waarden en frequenties kun je alleen zien aan het frequentie spectrum.

Het probleen van de hogere harmonischen zit hem in het skin-effect. Bij leidingen waar redelijk grote stromen door vloeien, en dus een grote diameter hebben, hoeft de frequentie niet eens zo groot te zijn om schadelijke invloed van de harmonischen te ondervinden.

Voor hogere frequenties wordt het effectieve oppervlak van de draad kleiner door het skin-effect. Je mag voor deze frequenties niet meer rekenenen met de normale koperweerstand. Deze is nu een stuk groter. Met als gevolg dat harmonische stromen in de leidingen onevenredig hoge verliezen en warmteontwikkeling veroorzaken.

Bij schone netfrequenties (50 Hz) wordt het skineffect al merkbaar bij kabels of strips die een grotere diameter (of dikte) hebben dan 10 mm.

Op 16 februari 2005 13:36:42 schreef Freddy:
Het op het oog bekijken van de stroomvorm is niet afdoende. Als je zegt: "Deze zag er redelijk netjes uit", betekend dus dat de stroom niet sinusvormig is. Als de sinus vervorming vertoond houd dit in dat er als snel een flink aandeel harmonischen in zit. De exacte waarden en frequenties kun je alleen zien aan het frequentie spectrum.

Het probleen van de hogere harmonischen zit hem in het skin-effect. Bij leidingen waar redelijk grote stromen door vloeien, en dus een grote diameter hebben, hoeft de frequentie niet eens zo groot te zijn om schadelijke invloed van de harmonischen te ondervinden.

Voor hogere frequenties wordt het effectieve oppervlak van de draad kleiner door het skin-effect. Je mag voor deze frequenties niet meer rekenenen met de normale koperweerstand. Deze is nu een stuk groter. Met als gevolg dat harmonische stromen in de leidingen onevenredig hoge verliezen en warmteontwikkeling veroorzaken.

Bij schone netfrequenties (50 Hz) wordt het skineffect al merkbaar bij kabels of strips die een grotere diameter (of dikte) hebben dan 10 mm.

Okee skin-effect, prima... maar hoeveel verlies geeft dat dan voor de 3e harmonische van 50Hz, voor een koperkabel van 10mm rond?

skindiepte in meters.
q=wortel(p/pi.f.u)
u= permeabiliteit 4pi*10^-7 H/m
p= soortelijke weerstand in Ohm.m, 17*10^-9 Ohm.m

geeft voor koper :
q=0,066/wortel f
als q groter als de radius van de draad (r) is de dc weerstand gelijk aan de wisselspanningsweerstand.
voor 50hz > 0,0093m of 9,3 mm
voor 150hz > 5,4 mm
voor 250hz > 4,1 mm
Gaat dus pas spelen bij de 5de harmonische.

dc weerstand van een draad :
R=p.l/(pi.r^2)
l lengte in meters.
r in meters
Wisselstroom weerstand als q<r:
R=p.l/(2pi.q.r - pi.q^2)
Zoals je ziet klopt dat als q=r er de zelfde weerstand uitrolt als bij dc.
Even invullen 1 meter draad diameter 10mm r=5mm
dc:
2,1645 .10^-4 Ohm
voor 250 hz skindepth 4,1 mm of 0,0041 m:
2,2369 .10^-4 ohm
1,033 keer zoveel. een toename van 3 %

Nog even voor de elfde harmonische omdat die nogal groot was hierzo.
550 hz, skindiepte: 2,81 mm
2,6783 .10^-4 ohm.
23% toename.
Bij een draad van 5 mm geld hier ook gewoon de dc weerstand.

EnergieNed: “Richtlijnen voor toelaatbare harmonische stromen geproduceerd door apparatuur met een vermogen groter dan 11 kVA”; januari 1996

G. Blom: “Beperking van harmonische stromen in installaties voor assimilatieverlichting”; KEMA rapport 28 juli 1998

Hier zoals beloofd de namen van de richtlijnen / rapporten.
Als je zoekt met google op "assimilatieverlichting" "harmonische" kun je een samenvatting van het kema rapport vinden.

Op 16 februari 2005 12:28:45 schreef Lanoxious:
[...] De verzekeraar probeerd zich naar mijn weten zo ver mogelijk in te dekken, en te zorgen dat wij een filter plaatsen. Maar dat gaat de klant teveel geld kosten, aangezien het ook nog eens een lelie kweker is, waar dus een natte ondergrond gebruikt wordt, het doek of planten minder snel zullen ontvlammen.
Mijn taak is de klant (en verzekeraar) ervan te overtuigen, dat het onderzoek die uitgevoerd is door een extern buroals als overdreven te laten beschouwen.

de klant overtuigen zal nog wel gaan maar een verzekeraar....die kan gewoon als eis stellen dat de harmonischen onder de 1% blijven anders geen verzekering.
en dan kan je hoog en laag springen de verzekering bepaald.

als jij aan de NEN1010 voldoet is dat fijn maar als de verzekering aanvullende eisen stelt trek jij aan het kortste eind.

Op 16 februari 2005 22:05:35 schreef ArjanB:
EnergieNed: “Richtlijnen voor toelaatbare harmonische stromen geproduceerd door apparatuur met een vermogen groter dan 11 kVA”; januari 1996

G. Blom: “Beperking van harmonische stromen in installaties voor assimilatieverlichting”; KEMA rapport 28 juli 1998

Hier zoals beloofd de namen van de richtlijnen / rapporten.
Als je zoekt met google op "assimilatieverlichting" "harmonische" kun je een samenvatting van het kema rapport vinden.

Dankje hiervoor.

Op 16 februari 2005 22:47:01 schreef The Headhunter:
[...]de klant overtuigen zal nog wel gaan maar een verzekeraar....die kan gewoon als eis stellen dat de harmonischen onder de 1% blijven anders geen verzekering.
en dan kan je hoog en laag springen de verzekering bepaald.

als jij aan de NEN1010 voldoet is dat fijn maar als de verzekering aanvullende eisen stelt trek jij aan het kortste eind.

Aanvullende eisen, deze staan contractueel niet vastgelegd, dus volgens mij staan wij sterker. De installatie voldoet trouwens aan de NEN1010 eisen.

Op 16 februari 2005 13:28:27 schreef Xenobinol:
[...]

Je wietplantage zal maar vlam vatten
"moeten we nie blusseh? nee man relaxxxxx......"

Sorry voor de late reactie, maar ik kon geen tijd vinden om de sommetjes goed op papier te zetten.

Fry, ik kon niet goed zien wat je daar had uitgerekend, maar de harmonische op 150 Hz is goed voor een verlies toename met 40%. De verliezen door de 550 Hz harmonische is verwaarloosbaar omdat de stroom hier erg klein is.

Verder heb ik wel eens iets gelezen dat de harmonische stromen in driefase systemen vooral problemen veroorzaakt in de nul-leider. Dit had iets van doen met faseverschuivingen van de harmonische stromen.
Typisch gevalletje van de klok horen luiden, maar de klepel links laten liggen.

Die formule die ik gebruikte om van indringdiepte tot ac weerstand tekomen kom je toch vaak tegen.
Het verbaasde me eigenlijk al dat, als de indringdiepte kleiner is als de straal van de geleider er geen effect op de weerstand zou zijn. Er is dan toch stroomverdichting aan de huid en neemt kwadratitisch deel aan de verliezen.
Mooie uitwerking heb je gemaakt. Die formule die ik heb gebruikt en al erg vaak eerder heb gezien blijkt niet eens een fatsoenlijke benadering tezijn.

Stromen met hoge frequenties veranderen in weze niets aan de weerstand van de geleider. (Hoewel ik mezelf vaak ook op deze bewering betrap).
Het skineffect wordt veroorzaakt door wervelstromen in de geleider die worden opgewekt door de wisselstroom die daardoor vloeit. Hoe hoger de frequenties, hoe sterker de wervelstromen. In het centrum van de draad zijn de wervelstromen tegengesteld gericht aan de hoofdstroom, en aan de buitenkant vloeien de wervelstromen in dezelfde richting als de hoofdstroom.

Zoals je zelf al zegt: er vind stroomverdringing plaats. De gehele hoofdstroom zal toch door de draad moeten. Bij wisselstroom zal de stroomdichtheid aan de rand hoger zijn dan in het centrum. De verdeling van de stroom kan daarom beter in stroomdichtheid verdeling worden uitgedrukt.

Ik ken die vergelijkingen om de AC weerstand ten gevolge van het skineffect te berekenen ook. Zoals jij al aangaf komen hier vaak vreemde resultaten uit. Die vergelijking berekend in weze een scherp begrenst laagje waardoor de stroom vloeit. Met het hieruit resulterende oppervlak wordt de AC weerstand berekend. Omdat er geen scherp begrenste laag is, resulteerd dit in onnauwkeurigheden.

Zoals ik al liet zien is het beter om te berekenen hoe de stroomverdeling er uitziet.

Ik was wel nieuwschierig wat het verschil is tusen de complexe berekeningsmethode en de welbekende simpele berekening. Dus even m'n sommetjes wat omgegooid.

Ik bereken hier de equivalente AC weerstand als gevolg van het skineffect. De draad heeft hier een diameter van 1 mm en een lengte van 1 meter.
De AC weerstand wordt berekend in het frequentiegebied van 1 Hz tot 100 MHz.

Zoals verwacht is de weerstandsberekening voor lage frequenties niet meer betrouwbaar. Maar het valt mij op dat de twee berekeningen voor hoge frequenties consequent een factor twee uit elkaar liggen.
Wat klopt hier niet?

De blauwe lijn Rac2 heb ik nagerekend die klopt in iedergeval. Eigenlijk geldt alleen het gedeelte rechts van het punt waar hij de dc weerstand raakt. Pas dan is de indringdiepte kleiner als de straal. Links van dat punt geldt de dc weerstand, volgens de simpele benadering dan. De formules die jij gebruikt zijn exact dezelfde als die ik gebruikte trouwens. 2.r.q-q²=r²-(r-q)²

De berekening van Rac1 kan ik niet goed genoeg volgen om tezien of er ergens een foutje in zit.
Als je er van uit gaat dat die factor 2 fout is zie je wel mooi dat als de indringdiepte kleiner is als de straal het effect toch mee speelt.
Zal morgen nogeens kijken of ik uit jouw uitwerking kom..

Bueh, ziet er correct uit volgens mij... Maar ik moet eens opzoeken wat de stroomdichtheid Jmax is van koper

Ik denk dat ik het gevonden heb.
Volgens mij moet je de integraal van -0,005 tot 0,005 nemen.
Als je in de eerste post het grafiekje, Stroomdichtheid op radius bekijkt zie dat er duidelijk minder stroom loopt in geval Ja(a)₀ tov. J₀. Ik denk dat je de fout in gaat door de halve doorsnede van de draad te beschouwen. Als je bij a van 0 tot 0,005 de stroom van 0 tot -0,005 optelt kom je wel netjes uit op het gemiddelde schat ik zo.
Ik geloof ook niet dat het stroom verloop in de draad zo'n knik vertoont. Bedenk dat bij dc alles netjes verdeelt is. Hoe hoger de frequentie hoe meer het exponentieel toeneemt naar de huid en afneemt van af de andere kant, maar daar gebeurt dat ook.

Dat verschil in stroom kwadrateert in de rms berekening, volgens mij kom je dan grof weg een factor 2 hoger uit in verliezen.

Voor de duidelijkheid, volgens mij bereken je als of het stroom verloop in de hele draad eruit ziet als zwart van -2 tot 0 dan blauw van 0 tot 2, ik denk dat het eruit ziet als rood van -2 to 2. f(rood)=f(zwart)+f(blauw).

Wat betreft de te grote stromen in de nulleider bij die vorm van belichting is er nog een ander probleem:

Voor normale ohmse, capacitieve of indictieve belastingen zijn de 50Hz stromen in de nulleider 120° in fase verschoven. Als in alle drie de fasen een even grote stroom loopt zal dat ervoor zorgen dat er een zeer kleine stroom door de nulleider loopt. Theoretisch is die stroom zelfs 0Amp. Dat kun je bewijzen door de stromen bij elkaar op te tellen als 3 vectoren die 120° in fase verschoven zijn.

De assimilatielampen hebben een zeer sterke derde harmonische en die zijn alle drie in fase, dat betekent dat er in de nuleider zeer grote 150Hz stromen lopen (3 maal de stroom van de derde harmonische) en daar is de nulleider niet op berekend.

Ik meen wel eens gehoord te hebben dat ze het probleem oplossen met 380V lampen tussen de drie fasen zodat er geen nulleider meer is. Er ontstaat dan nog wel een enorme netvervuiling maar er is geen uitbrandende nulleider meer.