30146(1).pdf

Andrzej KASPRZAK, Marek ORLIKOWSKI, Dariusz BRODECKI

Politechnika Łódzka, Katedra Elektrotechniki Ogólnej i Przekładników

O pewnych aspektach EMC dotyczących powszechnego

wprowadzenia świetlówek energooszczędnych

Streszczenie. W artykule porównano wymagania norm dotyczących odbiorników o identycznej mocy i konstrukcji – tzn. grupy świetlówek i

komputera. Wskazano niekonsekwentne podejście wynikające z normy PN-EN 61000-3-2.

Abstract . In the paper, the requirements of EMC standards for equipment of the same physical nature and power – the group of compact

fluorescent lamp (CFL) and PC computer have been compared. Non – consequent approach of the PN-EN 6100-3-2 standard has been suggested.

( On some EMC aspects of widespread usage of compact fluorescent lamps ).

Słowa kluczowe : świetlówka kompaktowa, EMC, emisja, harmoniczne.

Keywords : compact fluorescent lamp (CFL), EMC, emission, harmonics.

Wstęp

Z doniesień prasowych wynika, że nadchodzi moment

wprowadzenia dyrektywy unijnej zalecającej powszechne

stosowanie energooszczędnych źródeł światła. „Wszystkie

żarówki, nawet te w prywatnych mieszkaniach, mają być

zastąpione energooszczędnymi” – zadecydowali przywódcy

państw UE na szczycie w Brukseli. Obradujący premierzy i

prezydenci 27 unijnych państw postanowili zmniejszyć

zużycie energii w UE i chronić środowisko przed

negatywnymi skutkami brudnych technologii

energetycznych. Dyrektywa w sprawie wymiany żarówek w

biurach i na ulicach ma zostać przyjęta najpóźniej w 2008 r.

Do 2009 r. Komisja Europejska ma przedstawić propozycje

legislacji nakazujące „wymianę żarówek w prywatnych

domach.” – to cytat z tekstu: Czas oszczędności – sukces

kanclerz Merkel na brukselskim szczycie UE.

Wśród wielu różnych źródeł światła dostępne są na

rynku - świetlówki elektroniczne (tzw. kompaktowe), których

budowa układu elektronicznego jest bardzo zbliżona do

budowy układu zasilaczy komputerowych (rys.1).

Tego rodzaju nieliniowe odbiorniki powodują wzrost

poziomu odkształcenia napięcia, co wpływa na pracę

innych urządzeń zasilanych z tejże sieci, lub nawet skutkuje

możliwością ich awarii.

Wymagania

formalne

zgodne

aktualnie

obowiązującymi normami

Obowiązujące aktualnie regulacje mają na celu ochronę

sieci n.n. przed wzrostem poziomu emisji harmonicznych.

Dopuszczalne poziomy emisji harmonicznych prądu

reguluje norma PN-EN 61000-3-2 [3].

Norma ta formułuje oddzielne wymagania dla urządzeń

klasy D (komputery, monitory, telewizory), oraz dla

urządzeń klasy C (sprzęt oświetleniowy). Jednak dla

świetlówek kompaktowych określono specyficzne

wymagania, które jak się wydaje, mogą budzić wątpliwości.

Uzasadnieniem dla tych wątpliwości są badania

przeprowadzone przez autorów w laboratorium EMC

Politechniki Łódzkiej.

układy prostownicze

układy kluczujące

prostownik wyjściowy

Określenie problemów, które budzą wątpliwości i

wyniki pomiarów

W związku z możliwością masowego stosowania

świetlówek energooszczędnych, u odbiorcy energii

elektrycznej może się pojawić np. 10 sztuk świetlówek w

jednym mieszkaniu. Taki zestaw świetlówek z punktu

widzenia wartości mocy jest porównywalny z zasilaczem

komputerowym, monitorem lub odbiornikiem telewizyjnym.

układy prostownicze

układy kluczujące

lampa

Rys.1. Uproszczone schematy blokowe zasilacza komputerowego

(a) i świetlówki kompaktowej (b)

Zgodnie z normą [3] świetlówka o mocy < 25W jest

urządzeniem klasy C, przy czym do jej oceny używać

należy alternatywnie następujących wymagań:

Należy jednak pamiętać, że większość świetlówek

kompaktowych dostępnych na naszym rynku zawiera dość

proste układy zasilania, co wiąże się z silnym

odkształceniem prądu [1][2]. Przykładowe przebiegi prądów

zasilania świetlówki i zasilacza komputerowego

przedstawiono na rysunku 2.

a) nie przekroczenia limitu harmonicznych dla urządzeń klasy D

(tak jak dla komputerów, monitorów, czy telewizorów) lub ;

b) spełnienia następujących warunków (cytat z normy [3]):

- prąd trzeciej harmonicznej, wyrażony w procentach

składowej podstawowej nie powinien przekroczyć 86 %,

- prąd piątej harmonicznej nie powinien przekroczyć 61 %;

- kształt przebiegu czasowego prądu wejściowego powinien

zaczynać się przed lub przy 60°, mieć ostatnią wartość

ekstremalną (jeżeli w półokresie występuje kilka wartości

ekstremalnych) przed lub dla 65° i nie powinien przestać

płynąć przed 90°, przy założeniu, że 0° odpowiada przejściu

przez zero składowej podstawowej napięcia zasilającego.

świetlówka

zasilacz komputerowy

u(t)

i(t)

Rys.2. Kształt prądu i napięcia zasilania

104

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN 0033-2097, R. 83 NR 9/2007

Do badań zastosowano AC Power Source/Analyzer typu

HP 6813B firmy Hewlett-Packard. Pojedyncza świetlówka

nie spełnia wymagań normy wg punktu a) (patrz rys.3), ale

spełnia wymagania normy wg punktu b) (patrz tab.1).

przytoczono przykładowe wyniki badań dla komputera

przedstawione na rysunku 5.

Harmoniczne w amperach

(moc komputera 200W)

Harmoniczne w amperach

(moc świetlówki 20W)

Harmoniczne w % limitu

Rys.5. Wyniki badań dla komputera (wg limitu dla klasy D).

Rys.3. Wyniki badań dla 1-ej świetlówki wg punktu a) wymagań.

Wątpliwości budzi fakt, że odbiorniki o podobnym

charakterze i mocy, oraz podobnych właściwościach z

punktu widzenia emisji harmonicznych traktowane są przez

normy inaczej, tzn.:

- komputery muszą spełniać ostre wymagania emisji

harmonicznych dla urządzeń klasy D;

- świetlówki kompaktowe są traktowane w sposób

szczególnie łagodny (wymagania dla urządzeń klasy C

wg punktu b).

Tabela 1. Wyniki badań dla jednej świetlówki wg punktu b)

wymagań.

Prąd

1harm.

I 1 [A]

Prąd

3harm.

I 3 [A]

Prąd

5harm.

I 5 [A]

I 3 / I 1

[%]

I 5 / I 1

[%]

limit 86%

limit 61%

0,0995

0,0777

0,0535

Dodatkowo wykonano takie badania dla grupy dwóch,

trzech, czterech, pięciu i dziesięciu świetlówek – traktując je

jako łączne obciążenie o mocy sumarycznej porównywalnej

z mocą typowego komputera lub odbiornika telewizyjnego.

Przykładowe wyniki badań dla 10 świetlówek przedstawiono

na rysunku 4 i w tabeli 2.

Podsumowanie

• Zakładając wprowadzenie ustaleń wymuszających

użytkowanie źródeł energooszczędnych i mając na

uwadze ochronę sieci niskiego napięcia staramy się

rozpowszechnić na szerszym forum opisane wątpliwości.

• Uważamy, że konieczne jest przeprowadzenie

analizy regulacji zawartych w normach przez uprawnione

instytucje w wyniku, której można się spodziewać:

Harmoniczne w amperach

(moc zestawu 10 świetlówek 200W)

- ograniczenia ilości używanych świetlówek

elektronicznych lub

- zmian w normach, np. zaostrzenia dopuszczalnych

poziomów dla pojedynczej świetlówki, co ewentualnie

zmusi producentów do wprowadzenia układów

elektronicznej korekcji współczynnika mocy lub

wprowadzenia innych rozwiązań.

Harmoniczne w % limitu

Rys.4. Wyniki badań dla 10-ciu świetlówek (wg limitu dla klasy D)

LITERATURA

[1] Kasprzak A., Orlikowski M., Brodecki D., O pomiarach emisji

harmonicznych prądu zasilaczy komputerowych z układami

PFC, Zeszyty naukowe PŁ – ELEKTRYKA, (2005), n.103, 211-

219

[2] Starzak Ł., Bek S., Olszewski A., Poprawa parametrów

energetycznych układów zasilania lamp fluorescencyjnych,

Zeszyty naukowe PŁ – ELEKTRYKA, (2005), n.103, 129-138

[3] PN-EN61000-3-2, Kompatybilność Elektromagnetyczna (EMC)

Część 3-2: Dopuszczalne poziomy Dopuszczalne poziomy

emisji harmonicznych prądu (fazowy prąd zasilający odbiornika

≤ 16A)

Autorzy : dr inż. Andrzej Kasprzak, Politechnika Łódzka, Katedra

Elektrotechniki Ogólnej i Przekładników, ul. Stefanowskiego 18/22,

90-924 Łódź, E-mail: andkaspr@p.lodz.pl ;

dr inż. Marek Orlikowski, Politechnika Łódzka, Katedra

Elektrotechniki Ogólnej i Przekładników, ul. Stefanowskiego 18/22,

90-924 Łódź, E-mail: marekorl@p.lodz.pl ;

dr inż. Dariusz Brodecki, Politechnika Łódzka, Katedra

Elektrotechniki Ogólnej i Przekładników, ul. Stefanowskiego 18/22,

90-924 Łódź, E-mail: darekb@p.lodz.pl ;

Tabela 2. Wyniki badań dla 10 świetlówek wg punktu b).

Prąd

1harm.

I 1 [A]

Prąd

3harm.

I 3 [A]

Prąd

5harm.

I 5 [A]

I 3 / I 1

[%]

I 5 / I 1

[%]

limit 86%

limit 61%

0,9465

0,7782

0,5235

Z badań wynika, że dowolny zestaw świetlówek nie

spełnia wymagań normy wg punktu (a), ale spełnia

wymagania normy wg punktu b). Dla porównania

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN 0033-2097, R. 83 NR 9/2007

105

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: