Detail předmětu

Kvalita elektrické energie a EMC

FEKT-MPQ1Ak. rok: 2018/2019

Kvalita elektrické energie charakterizovaná stabilním sinusovým, ve třífázové soustavě souměrným napětím s nominální velikostí a kmitočtem, není dána pouze kvalitou její výroby, ale i kvalitou spotřeby. Zpětné působení jednotlivých prvků výkonových systémů a jejich slučitelnost a spolupráce jak v sítích průmyslových, tak i energetických je náplní tohoto kurzu. Na příkladech konkrétních zařízení jsou demonstrovány mechanismy nízkofrekvenčního rušení a dopady na elektrické spotřebiče a jednotlivé prvky elektrizační soustavy. Dále jsou řešeny prostředky a technická opatření pro zmírnění důsledků a zajištění elektromagnetické kompatibility. Nedílnou součástí je i měřící technika a hodnocení kvality napětí.

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je schopen:
- vysvětlit mechanizmy vzniku vybraných nízkofrekvenčních rušení,
- identifikovat zdroje nízkofrekvenčního rušení,
- popsat případy elektromagnetické interference,
- kvantifikovat důsledky a dopady,
- popsat principy šíření nízkofrekvenčních rušení,
- diskutovat základní principy a mechanizmy zajištění elektromagnetické kompatibility,
- vyjmenovat zásady, opatření a prostředky pro potlačení příčin a důsledků elektromagnetické interference v oblasti nízkofrekvenčních rušení šířených po vedení,
- vyjmenovat procedury měření ukazatelů kvality napětí,
- popsat charakteristiky kvality napětí dodávané elektrické energie,
- definovat kvalitu napětí dle platných standardů,
- zvolit správnou měřící techniku pro analýzu sítí a monitorování kvality napětí.

Prerekvizity

Předpokládají se znalosti z oblasti všeobecně silnoproudé elektrotechniky, konkrétněji z distribuce elektrické energie, výkonové elektroniky a měničů, teorie měření a zpracování signálů. Obecně jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia.

Doporučená nebo povinná literatura

Vaculíková, P. a kol. Elektromagnetická kompatibilita elektrotechnických systémů. Grada Publishing, Praha 1998, 504 stran. (CS)
Soubor platných norem a předpisů pro oblast EMC (ČSN EN, EN, IEC, IEEE, ANSI, CISPR).
Drechsler, R. Měření, hodnocení a kvalita odběru elektrické energie v provozu tyristorových zařízení. SNTL, Praha 1982. (CS)
Kůs, V. Vliv polovodičových měničů na napájecí soustavu. BEN, Praha 2002, 184 stran, ISBN 80-7300-062-8 (CS)
Soubor sylabů přednášek Kvalita elektrické energie a EMC 1 (CS)
KORENC, V., HOLOUBEK, J. Kompenzace jalového výkonu v praxi. IN-EL, Praha 1999, 123 stran, ISBN 80-86230-07-4 (CS)
BOLLEN, H.,J. Understanding Power Quality Problems. Voltage Sags and Interruptions. IEEE Press, John Wiley and Sons, ISBN 0-7803-4713-7 (EN)
Dugan, R., et al. Electrical power systems quality. McGraw-Hill, 2003, ISBN 0-07-138622-X (EN)
Arrillaga, J., Watson, N.,R. Power System Harmonics. Wiley, 2003, ISBN 0-470-85129-5 (EN)
Tlustý, J. a kol. Návrh a rozvoj elektroenergetických sítí. ČVUT v Praze: Praha 2011, ISBN 978-80-01-04939-6 (CS)

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT. Metody vyučování zahrnují přednášky, numerická cvičení, počítačová svičení, domácí cvičení a laboratoře. Předmět využívá e-learning (Moodle).

Způsob a kritéria hodnocení

Bodové hodnocení laboratorních a počítačových cvičení, domácích úkolu a závěrečné zkoušky podle pravidel FEKT. Laboratorní cvičení hodnocena na základě odevzdaných protokolů maximálně 30 body, minimum pro udělení zápočtu je 15 bodů. Počítačová cvičení a domácí úkoly jsou v obou případech hodnoceny maximálně 5 body. Závěrečná zkouška je provedena ústní formou s maximálním počtem bodů 60, přičemž pro úspěšné složení je nezbytné dosáhnout alespoň 20 bodů.
Výsledné hodnocení předmětu je dle planých pravidel FEKT. Požadavky na zakončení předmětu mohou být dle potřeb upravovány formou vyhlášky garanta předmětu vydané před zahájením semestru.
Závěrečná zkouška je zaměřena na orientaci a znalosti v oblasti dodávky kvalitní elektrické energie, na mechanizmy a zdroje nízkofrekvenčního rušení šířeného po vedení, principy a postupy zajištění slučitelnosti spotřebičů s napájecí sítí a měření a vyhodnocení ukazatelů kvality napětí.

Jazyk výuky

čeština

Osnovy výuky

Elektromagnetická kompatibilita ve výkonových systémech, definice a význam EMC, kompatibilní úrovně, kvalita elektrické energie.
Základní legislativa česká, evropská, mezinárodní.
Rozdělení typů nízkofrekvenčního rušení, obecný přehled zpětných vlivů spotřebičů na napájecí síť.
Harmonické zkreslení. Definice, popis, zdroje, výpočty.
Šíření harmonických proudů, frekvenční charakteristiky elektrických sítí, rezonance.
Důsledky harmonických, vliv na funkci zařízení, deformace napětí.
Měření harmonických, kompatibilní úrovně, zajištění EMC z hlediska harmonických, omezování harmonických.
Meziharmonické a subharmonické frekvenční složky. Definice, popis, původ, zdroje, důsledky, kompatibilní úrovně, zajištění EMC.
Velikost napětí a pomale změny. Popis, mechanizmus změny, kompatibilní úrovně, napěťové profily a jejich časové změny, regulace velikosti napětí.
Kolísání napětí. Definice, popis, původ vzniku, zdroje kolísání napětí, rušivý vliv kolísání napětí – blikání světelných zdrojů, měření míry vjemu blikání.
Šíření kolísání napětí, kompatibilní úrovně, zajištění EMC z hlediska kolísání napětí, omezování kolísání napětí a blikání.
Asymetrie napětí. Definice a popis, příčiny vzniku, zdroje, důsledky a dopady, měření, kompatibilní úroveň, zajištění EMC, technická opatření a prostředky.
Napěťové události (zvýšení, poklesy a přerušení napětí). Definice, popis a třídění, původ napěťových událostí, měření a vyhodnocení.
Šíření napěťových událostí, důsledky a dopady, odolnost spotřebičů na krátkodobé poklesy a výpadky, prostředky a technická opatření pro zmírnění dopadů a jejich koordinace.
Charakteristiky napětí. EN 50 160.
Analyzátory sítí, monitory kvality napětí a měření v oblasti nízkofrekvenčního rušení. Převodníky napětí a proudů.

Cíl

Cílem předmětu je seznámit studenty s typy a zdroji nízkofrekvenčního rušení, s elektromagnetickou kompatibilitou spotřebičů v nízkofrekvenční oblasti, s jejich zpětnými rušivými vlivy, měřením v oblasti nízkofrekvenčního elektromagnetického rušení šířeného po vedení a související kvalitou elektrické energie a se způsoby zajištění elektromagnetické kompatibility z hlediska všech řešených rušivých jevů.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu. Obecně je výuka nepovinná, kromě laboratorní výuky, která je povinná. Řádně omluvené odůvodněně zmeškané laboratorní cvičení lze po domluvě s vyučujícím nahradit, dle možností avšak v průběhu řádného semestru.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-M1 magisterský navazující

    obor M1-EEN , 1. ročník, letní semestr, 5 kreditů, volitelný oborový
    obor M1-SVE , 1. ročník, letní semestr, 5 kreditů, volitelný mimooborový

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1. ročník, letní semestr, 5 kreditů, volitelný oborový

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Cvičení odb. zák.

2 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Cvičení na poč.

4 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Laboratorní cvičení

20 hod., povinná

Vyučující / Lektor