УДК 621.311

АНАЛІЗ ГАРМОНІЧНОГО СКЛАДУ ВХІДНИХ СТРУМІВ ТА ЕНЕРГОЕФЕКТИВНОСТІ ЕНЕРГОЗБЕРІГАЮЧИХ КОМПАКТНИХ ЛЮМІНЕСЦЕНТНИХ ЛАМП

        Відомо, що кількість електроенергії, яка споживається освітлювальними навантаженнями, складає в Україні близько 15 % від загального енергоспоживання. Враховуючи безперервне зростання тарифів на електроенергію, які найближчим часом можуть досягти рівня промислово розвинених країн (до 10 центів за 1 кВт·год), задача підвищення енергоефективності джерел світла є актуальною. Для вирішення цієї задачі розробляються нові енергозберігаючі джерела світла, зокрема, компактні люмінесцентні лампи (КЛЛ), які мають низку споживчих переваг перед лампами розжарювання. В той же час відомо, що КЛЛ по відношенню до мережі живлення є нелінійним навантаженням та споживають суттєво несинусоїдальні струми. Очевидно, що їх масове використання призведе до загострення проблеми якості електроенергії в низьковольтних електричних мережах будівель з відомими негативними наслідками.
        Для визначення кількісних характеристик згаданого вище впливу на мережу живлення було проведено дослідження гармонічного складу вхідних струмів ряду енергозберігаючих КЛЛ потужністю до 25 Вт, які відповідають величині світлового потоку лампи розжарювання потужністю 100 Вт. Реєстрація електричних параметрів здійснювалась двоканальним осцилографом TDS-2002 фірми Tektronik. З використанням програми Microsoft Excel отримані криві струмів і фазних напруг розкладались в ряди Фур’є. Для оцінки енергоефективності КЛЛ було проведено розрахунки споживаних активної та повної потужностей.
        Аналіз спектральних характеристик вхідних струмів КЛЛ показав, що вони містять ряд значних непарних гармонік, амплітуди яких монотонно зменшуються з підвищенням їх порядкового номера. Слід зауважити, що величина емісії вищих гармонік регламентується національним стандартом ДСТУ ІЕС 61000-3-2. Порівняльний аналіз нормативних значень та фактичних результатів гармонічного аналізу показав, що для всіх КЛЛ тільки величини третьої гармоніки відповідають вимогам стандарту. Для гармонік з більш високими порядковими номерами їх значення перевищують вимоги норм стандарту. Розрахункові значення коефіцієнта спотворення синусоїдальності кривих вхідних струмів КЛЛ знаходяться в межах від 82 до 94 % залежно від типу лампи.
        В свою чергу значні рівні вищих гармонік призводять до виникнення неактивних складових повної потужності, сумарна величина яких порівнянна з величиною активної потужності. Таким чином, фактично КЛЛ споживають значно більше електроенергії, ніж це декларується в рекламних заявах, а її фактична економія на 10…15 % менша від зазначеної у рекламі. Крім того, у випадку використання КЛЛ, які мають низький коефіцієнт потужності (менше 0,7), споживач недоплачує енергопостачальній організації за фактично використану електроенергію. Проведений аналіз показав, що з урахуванням діючих в Україні тарифів (0,2436 грн. за 1 кВт·год) та заявлених термінів служби (6…8 тис. год) недоплата споживачів складає близько 15 грн. за кожну КЛЛ.
        Подальші наукові дослідження мають бути спрямовані на пошук методів усунення виявлених конкретних недоліків енергозберігаючих КЛЛ, зокрема, на розробку технічних засобів покращення гармонічного складу вхідних струмів та збільшення коефіцієнта потужності.