Laboratorium zaawansowanej elektroniki i automatyki 73

 Laboratorium zaawansowanej elektroniki i automatyki 73

 Na zdjęciach są chipy Intela procesora 8086  (1978) i prawie identyczna podróbka z ZSRR z 1987 roku. Schemat i rozkład elementów są identyczne. Inny jest kształt części rezystorów. Podrobienie procesora zabrało więc radzieckim 9 lat a Intel w 1987 roku od dwóch lat produkował już 80386.   

 Wyprodukowanie w latach siedemdziesiątych mikroprocesorów to z  jednej strony doskonalenie i opanowanie technologii a z drugiej strony mocna optymalizacji architektury (mimo wzorowania się na komputerach ), optymalizacja logiki i szczegółów projektu i to w sytuacji bardzo twardych ograniczeń stwarzanych przez technologie.
Pamięć mikroprogramu procesora 8086 to efektywnie 512 słów 21 bitowych czyli 10752 bitów ale zorganizowanych jak 128 słów 84 bitowych. Komputer IBM 360/50 ( pierwszy w 1965 roku, wydajność 0.2 MIPS a praktycznie mniej )  miał pamięć mikroprogramu 2816 słów po 90 bitów czyli 253 440 bitów czyli 23.6 raza więcej niż 8086 ! 

 Nauka w komunistycznej PRL była słaba i zbiurokratyzowana. Ale w III RP nauka stała się całkowicie zbędna. Dominujący w neokolonii obcy przemysł ma własne, rodzime instytuty i ośrodki badawcze oraz wdrożeniowe. Polskie są mu zbędne. Polskie firmy technologie w 100% importują.
Szklanka z uchem w środku jest symbol polskiej nauki i tak zwanych naukowców. „Nauka” stałą się oszustwem i przekrętem.
https://edgp.gazetaprawna.pl/e-wydanie/58848,3-lutego-2023/75690,Dziennik-Gazeta-Prawna/810995,Jak-zbudowac-fawele.html
„Jak zbudowano "intelektualną fawelę". Rzecz o pozornym sukcesie polskich naukowców
Konieczność zdobywania punktów i grantów nie zrobi z adepta naukowca. A co innego robi przeciętny polski akademik?

Bardzo często słyszy się opinie polskich uczonych, że niedawna reforma nauki miała swoje wady i są one nawet momentami bardzo poważne, ale przynajmniej spowodowała jeden ogromny przełom – nasza nauka „zaistniała w świecie”. Nastąpił wysyp publikacji polskich autorów w międzynarodowych pismach naukowych, zaczęły rosnąć indeksy cytowań naszych uczonych. Przyznają to z pewnym żalem ci, którzy uznają siebie samych za przegranych tej reformy i należących do odchodzącej epoki. Szczycą się tym młodzi, którzy z przepastnej poczekalni polskich akademickich karier wypływają teraz na szczyty widoczności, sławy i instytucjonalnej mocy.
Tymczasem dla osób systematycznie aktywnych od dłuższego czasu w tak zwanym międzynarodowym życiu naukowym sytuacja ta jawi się bynajmniej nie jako sukces i zwycięstwo polskiej akademii, lecz jako kolejna – być może fatalna w skutkach – porażka. Fundusze, które zostały przeznaczone na wejście naszej nauki do międzynarodowych pism, to ogromne kwoty pochodzące z portfela polskiego podatnika. A i to „wejście” jest bardzo pozorne. I nawet niektórzy celebrujący je zaczynają powoli dostrzegać, jak bardzo słabe są często teksty, które publikują, jak słabo są napisane, fatalnie przetłumaczone i… jak dużo to kosztuje. Niezwykle drogi jest sowicie wynagradzany wydawcom open access (otwarty dostęp, bez konieczności wnoszenia opłat przez czytelnika) wykupywany dla całych książek, które owszem, będą ściągane z sieci, ale przez polskich podwładnych autorów i studentów, którzy w innych czasach zyskaliby (taniej) dostęp do manuskryptów lub wersji plików przedpublikacyjnych. W rozmowach kuluarowych krążą robiące na niebogatych akademikach wrażenie kwoty, jakie wiążą się z zamieszczeniem tekstu w międzynarodowym piśmie. Jednak ci, którzy publikują w poważanych tytułach z zakresu nauk społecznych, wiedzą, że pisma te nie pobierają opłat, a sam wymóg wnoszenia tychże jest sygnałem, że pismo nie cieszy się szacunkiem w międzynarodowym środowisku naukowym i być może jest wręcz uznawane za „drapieżne”, czyli będące przedsięwzięciem jedynie komercyjnym, bez naukowych aspiracji ani możliwości.
O rozmowie

Środowisko zaczyna się też powoli orientować, jak mało ten urodzaj publikacyjny wnosi. Teksty spotykają się ze słabym odzewem. Polscy autorzy powołują się nawzajem na siebie, co sprawia, że indeksy idą w górę. Jedno, czego system nauczył się natychmiast, to rozgrywanie parametryzacji, czyli dokładnie to, co jest chyba najpoważniejszą jej patologią, bowiem jak dowodzi Jerry Z. Muller w książce „The Tyranny of Metrics” – a co o wiele wcześniej Witold Kieżun opisał w „Autonomizacji jednostek organizacyjnych” jako zjawisko przesunięcia celów – uczelnie i uczeni zajmują się czymś innym niż ich właściwa praca. Starą miarą oceny był jakościowy wkład w naukę. A co właściwie wnoszą te artykuły, co mówią takiego, co nie zostało powiedziane wcześniej? By tekst był częścią wielkiego, żywego systemu zwanego nauką, musi być głosem w istniejącej rozmowie naukowej, która krystalizuje się w większe – spójne i niespójne – idee, które wzajemnie ze sobą polemizują, tłumaczą lepiej lub gorzej elementy i dynamikę świata, w którym żyjemy. Zbyt często efekty wysypu polskiej, poreformowej produktywności nie są takim głosem, lecz jedynie indywidualną wypowiedzią, monologiem.

Wydane na tę klęskę publikacyjnego urodzaju pieniądze mogłyby wesprzeć dogorywające polskie wydawnictwa naukowe, które mogłyby przywrócić dawny tryb działania, zatrudnić redaktorów prowadzących, zająć się popularyzacją i dystrybucją. A do tego, ten, kto za to płaci, mógłby zobaczyć efekty tej działalności. Tymczasem za następnym zakrętem historii prawdopodobnie stoi już podatnik odmawiający finansowania przekrętu zwanego „nauką”."

Obecnie wychodzą na jaw ciężkie oszustwa z wyłudzaniem przez ludzi związanych z władzą wielomilionowych grantów na nieokreślone bliżej „badania”. Jeden z obdarowanych podał nieistniejący adres na polu bowiem przy ulicy nie ma żadnej zabudowy. Podmiot powstał tuż przed obdarowaniem. „Szukaj wiatru w polu”
Milionowe dotacje dla "swoich" fundacji i Willa plus to nie żadna nowość. To praktyczna  realizacja  od 1989 roku marzeń o "ojczyźnie dojnej".
Media zaczynają identyfikować i odsłaniać  sieć nepotyzmu i korupcji. Skala jest monstrualna. To po prostu cały system.

Zresztą „polska” „nauka” zaczyna śmieszyć. "Proszę zobaczyć, jak Szatan rozlewa tę swoją działalność. Przecież to, co jest na ulicach, ta wulgarność, to są orgie satanistyczne" - Tadeusz Rydzyk jako szef szkoły wyższej . Dywersyjną nutę  podchwycił Ramzan Kadyrow dowodzący bandą Czeczenów na Urainie  - "Walka z satanizmem musi trwać w całej Europie, a przede wszystkim w Polsce"

„Reprezentacja Polski nie zagra na Narodowym! Stadion nie nadaje się do użytku”
Gdy polityce uprą się wziąć łapówkę to nic ich nie zatrzyma. Gdy budowano Stadion Narodowy ( =Basen Narodowy ) wiadomo było że ten typ dachu zupełnie nie nadaje się do naszego klimatu i trzeba dać dach jak w innych krajach o podobnym klimacie, gdzie w miesiącach zimowych roztopy przeplatają się z mrozem, a co za tym idzie z zamarzaniem i rozsadzającym lodem oraz gromadzeniem się lodu. Ale pierwowzorem naszego stadionu był tego typu obiekt z upalnej RPA.

W Polsce ( także w części krajów Europy ) brakuje obecnie leków. Sprywatyzowane dawne Polfy zostały sprymitywizowane i tylko konfekcjonują gotowe substancje aktywne- leki. Substancje aktywne - leki sprowadza się  Chin, które od pewnego czasu bardzo podniosły ceny i niektórzy rezygnują z zakupów. Chiny nie muszą napadać na Tajwan i może o tym nie wiedzą. Wystarczy że zatrzymają sprzedaż   leków, a świat odda im go w ofierze. Gdy zacznie się wojna z Chinami to kompletnie już niczego w aptekach nie będzie. Polska od dziesięcioleci uzależnia się też od opakowanych leków z zagranicy.

 Dotychczasowe przyczyny upadku unii walutowych  w historii ( unie były pochodną polityki imperialnej )  wynikały  z nieuczciwości działań w zachowaniu wartości wspólnej waluty. Gdy pieniądz był metalowy poszczególni uczestnicy unii walutowej bijąc wspólną monetę zaniżali udział kruszcu a nawet wagę monety.
W latach 2007- 18 suma bilansowa Europejskiego Banku Centralnego poprzez „dodruk” wzrosła z równowartości 1,6 bln dolarów  do 5,3 bln dolarów, co Reuters odnotował jako światowy rekord. Ktoś dostał ogromne darmowe pożyczki i nie wiadomo czy kiedykolwiek je zwróci ale raczej ich nie zwróci. Druk pieniądz wywołuje inflacje obciążająca wszystkich. Zatem dochodzi do rażąco nierównego traktowania podmiotów i pasożytowania uprzywilejowanych.
Monstrualny „druk” dolara hegemona w USA wywołuje inflację w całym świecie a korzyść mają tylko USA

 Tajwan biorąc pod uwagę lekcje z wojny na Ukrainie i potencjalne zagrożenie ze strony Chin Kontynentalnych przyspiesza rozwój dronów wojskowych, poinformowało ministerstwo obrony wyspy. Część polityków Chin i Tajwanu chce ze sobą rozmawiać uważając wojnę za bezsens. 
Wiceprzewodniczący Kuomintangu (KMT), głównej partii opozycyjnej Tajwanu, odwiedzi w lutym 2023  Chiny Kontynentalne i spotka się z czołowymi decydentami chińskim zajmującymi się kwestiami Tajwanu, poinformowała partia.

 Możliwy konflikt zbrojny USA z Chinami wydaje się sprzeczny z żywotnymi interesami gospodarczymi obu państw. Ich wzajemny handel ma astronomiczne rozmiary i ciągle rośnie !

Nierzadkie są sytuacje gdy małżeństwo się rozwodzi a po kilku latach z rozpaczą stwierdzają – co ja zrobiłam/em !
I i II Wojny Światowe bardzo zaszkodziły Europie. II Wojna byłą dogrywką I Wojny. Perfidna Anglia mogła zapobiec wybuchowi I Wojny ale ta wojna wydawała  się jej korzystna. Pamięć o tym sprawia że Niemcy i Francja z dystansem podchodzą do wojny w Ukrainie. Nikt nie wierzy w przyszłą odbudowę Ukrainy.
Carl von Clausewitz: "A ten, kto przeoczy możliwość, zapatrzywszy się na niemożliwość, jest głupcem."

Dotychczas rozwój Zielonej Energetyki napędzany był potężnymi dotacjami na koszt społeczeństwa. Dotacje miały się skończyć po rozwinięciu technologi i umasowieniu produkcji.
Rząd Niemiec w 2023 roku zmniejszył dopłaty z 6000 + 3000 Euro do 3000 Euro do kupowanego EV i do 4500 Euro dla pojazdu na wodów.  W I-2023 zakupy nowych EV spadły nagle do 18 tysięcy sztuk ze 104 tysięcy w XII-2022.
Warto przypomnieć że wiatraki masowo powstawały w USA już podczas pierwszego kryzysu energetycznego. Gdy wycofano dotacje wszystkie porzucono. 

Czy i kiedy ruszy sprzedaż w Polsce takich „Zielonych” smakołyków trudno powiedzieć. Potrzeba trochę reklamy i parę paczek gratis. Najłatwiej będzie chyba przekonać dzieci.

Archiwum. Harmoniczne i moc bierna:
Współczesna cywilizacja z energią elektryczną.
I. Potrzeba wzrostu gospodarczego, który jest zwykle mocno skorelowany z szeroko pojętym wzrostem konsumpcji i poziomem życia, nie jest w świecie kwestionowana.
Energia elektryczna była nie tak dawno towarem tylko dla najbogatszych. Na „Kresach” przedwojennej Polski za dniówkę robotnika można było kupić tylko 2 kilowatogodziny prądu ! Oczywiście tylko w niewielu miejscach  gdzie w ogóle była sieć energetyczna i elektrownia.
Popularyzacja napędu elektrycznego w świecie nie była szybka.
W Stanach Zjednoczonych nowe lokalne napędy elektryczne maszyn wypierały scentralizowany  napęd  (moc rozprowadzona po fabryce długimi wałami ) silnikiem cieplnym, ponad dwie dekady. Towarzyszyła temu gruntowna modernizacja technologiczna przemysłu.
Paliwa i energia odpowiadają za 3 - 15 % całkowitych kosztów produkcji w zależności od sektora gospodarki.

Energie elektryczną z energii mechanicznej w elektrowniach cieplnych, atomowych i hydroelektrowniach ( także pompowo – szczytowych ) wytwarzają potężne generatory synchroniczne. Moc ich sięgnęła 1500 MW gdy w 1950 roku ledwie przekraczała 100 MW. 
Moc ta dla generatorów o częstotliwości F=50 Hz i jednej parze biegunów o obrotach 3000 na minute jest limitowana wytrzymałością mechaniczną beczki rotora, której średnica dla najlepszych obecnie materiałów nie przekracza 1250 mm z długością 7 metrów dla mocy 1300 MW.
Indukcja magnetyczna w szczelinie przywirnikowej generatora wzrosła z 0.93 T w generatorze 200 MW do 1 T w generatorze 1500 MW
Efekt skali w generatorach jest silny tak samo jak w transformatorach . Beczka rotora generatora o mocy 200 MW ma średnicę 1050 mm i długość 4.6 metra czyli nie jest dużo mniejsza niż potężnego generatora 1500 MW.
Na tle wszystkich maszyn wielkie generatory synchroniczne mają niesamowicie wysoką sprawność. Generator mocy 200 MW ma typowo sprawność 98.5% a mocy 1500 MW 99%. Osiągnęły one bardzo wysoki poziom doskonałości.
Wzrost mocy generatorów osiągnięto poprzez optymalizacje projektu i zastosowanie opracowanych lepszych materiałów.
Gro postępu dokonało się w latach siedemdziesiątych ale prognozy przekroczenia mocy 3000 MW okazały się nietrafne choć dla generatorów o dwóch parach biegunów dla F=60 Hz i obrotach 1800 na minute jest to możliwe.
Gęstość prądu w uzwojeniu generatora dla chłodzenia wodorem wynosi 3-5 A/mm2 a dla chłodzenia wodnego 5-10 A /mm2.
Reaktancje synchroniczna,  zwarcia, przejściowa  i podprzejściowa muszą zapewnić stabilną pracę generatora w systemie i dać odporność na zwarcie bez pogorszenia sprawności jednostki.
Napięcia wyjściowe potężnych generatorów wydają się stabilizować na poziomie 25 KV. Tendencją jest podnoszenie współczynnika mocy cos phi do 0.9 czyli ograniczenie zadania generacji / absorpcji mocy biernej przez generator. W wielkim generatorze, napięcie 220 V powstaje na przewodzie uzwojenia długości poniżej 4 metrów a gęstość prądu jest znaczna. Efektywność generacji mocy biernej Q jest więc duża. Dla optymalnej pracy systemu generator winien przy dużej mocy conajmniej pokryć straty połowy mocy biernej w linii przesyłowej zaś przy małym obciążeniu zaabsorbować nadmiar mocy generowanej przez linie przesyłową. Tendencja podnoszenia współczynnika mocy generatora musi więc być równoległa z ograniczeniem poboru mocy biernej Q przez linie przesyłową co z drugiej strony przy małym obciążeniu wymaga załączenia na końcu linii dławika absorbującego moc bierną wytwarzaną przez linię przesyłową. 
W wirniku generatora synchronicznego znajduje się zwarta klatka tłumiąca oscylacje kąta ( kąt jest całką z prędkości !) działająca na zasadzie silnika asynchronicznego. Asymetria napięć tożsama ze składową przeciwną ( jej pole wiruje w kierunku przeciwnym ) wywołuje moment hamujący podobnie jak harmoniczne. Hamowanie to powiększa straty mocy w generatorze !

 Moc generatorów  można dalej podnieść stosując nadprzewodnictwo i kriogenikę ale jej wzrost raczej nie jest już potrzebny i celowy a uzyskany wzrost sprawności jest wysoce wątpliwy.

Efekt skali występuje też w reaktorach jądrowych ale w reaktorach PWR z uwagi na rozmiary zbiornika reaktora i wytrzymałość specjalnych stali trudno jest sięgnąć wyżej niż 1200-1600 MWe mocy.
Zbiornik radzieckiego reaktora jądrowego WWER 1000 MWe ma średnice 4.29 m i wysokość 10.8 metra. Grubość ścianek wynosi ca 15 cm. Jest on zatem zbliżony do wcześniejszego zbiornika reaktora PWR Westinghouse 1100 MWe – 4 m x 12 m.
Natomiast zbiornik starszego słabszego reaktora WWER 440 MWe ( takie 4 będą pracować w elektrowni w Żarnowcu ) ma średnice 3.84 m i wysokość 11.8 m czyli ma wymiary zbliżone do reaktora dużo mocniejszego.
Cały zespół reaktora WWER 1000 ma wysokość 21 m a słabszego WWER 440  aż 23.1 m czyli zespół silniejszego reaktora jest mniejszy !

Literatura
1.Walker J. H., Large Synchronous Machines. Clarendon Press, Oxford, 1981.

2.Glebow I.A., Danilewicz Ja.B., Naucznyje osnowy projektirowania turbogienieratorow. Nauka, Leningrad, 1986.

3.Bumby, J.R., Superconducting Rotating Electrical Machines, Clarendon Press, Oxford, 1983

4.Masche G., Elektrownia z reaktorem PWR. Ośrodek informacji o energii jądrowej. Warszawa, 1974


II.Okresowa akumulacja energii w zmiennym polu elektrycznym ( kondensatora )  i magnetycznym ( transformatora, silnika, dławika) daje w efekcie przepływ mocy biernej Q i to również na duże odległości. Linia przesyłowa ma pole elektryczne i magnetyczne jednocześnie !
Choć energie kinetyczną, potencjalną, sprężystości....  można przechować to daleki przepływ mocy biernej występuje tylko w układach elektrycznych.
Z idei pracy silnika asynchronicznego i transformatora wynika równoległy do mocy czynnej pobór mocy biernej Q.
Moc bierna wywołuje straty mocy czynnej w generatorze i wszystkich liniach energetycznych oraz transformatorach. W Związku Radzieckim w latach pięćdziesiątych wprowadzono użyteczne pojęcie równoważnika energetycznego mocy biernej do mocy czynnej.
I tak w generatorze synchronicznym wytwarzana  moc bierna powoduje straty w uzwojeniu ale trzeba też dostarczyć więcej mocy do wzbudzenia gdzie jest ona zamieniona w ciepło. Gdy generator absorbuje moc pojemnościową występuje nagrzewanie części skrajnych a zatem bardzo niepożądana lokalizacja mocy strat.
Ale oprócz równoważnika energetycznego  jest jeszcze początkowy koszt inwestycyjny w generator ze wzbudzeniem i infrastrukturę przesyłową i dystrybucyjną.

N.B. Czymś podobnym jak szkodliwy przepływ mocy biernej w systemie energetycznym  może być w systemie gospodarczym i społecznym przepływ pieniądza. Wpierw pieniądz jest odbierany podmiotom w podatkach a potem arbitralnie zwracany w dotacjach i świadczeniach. Stratami są tu m.in. zmniejszenie sprawności gospodarki, bankowe koszty operacyjne i koszt pracy aparatu biurokratycznego.     

 W ciągu doby występuje dzienny szczyt poboru mocy P i Q lub szczyty i nocna dolina. Dobowa zmienność dla dni świątecznych jest inna niż dla dni roboczych. Zadanie ekonomicznie optymalnego Centralnego przydziału generacji z ograniczeniami eksploatacyjnymi  dla bloków energetycznych  nazwano Loadsharing. Zwykle dotyczy on tylko mocy czynnej P natomiast regulator napięcia generatora synchronicznego AVR ( Automatic Voltage Regulator ) stabilizuje napięcie za generatorem lub lepiej za transformatorem blokowym i pośrednio generowaną moc bierną Q. Zatem regulacja generacji mocy biernej Q jest rozproszona a nie Centralna.
Zresztą szybka regulacja generacji mocy czynnej P również jest rozproszona jako że każdy turbogenerator ma czuwający regulator obrotów i  gdy przy zadanej centralnie mocy częstotliwość nie mieści się w pasmie nieczułości +-0.05 Hz wokół nominalnych  50/60 Hz regulator turbiny się aktywuje podnosząc  lub obniżając moc turbiny.  

AVRy wzmacniają kołysania generatorów synchronicznych w sieci i jego wzmocnienie w funkcji częstotliwości  modyfikowane jest tak ( funkcjonalność Power System Stabilizer – PSS ) aby w zakresie częstotliwości kołysań miał on małe wzmocnienie [1-5].
Natomiast w Związku Radzieckim stosuje się AVR o małym wzmocnieniu z nastawianym ręcznie offsetem dla wzbudzenia.
Lepszy PSS może też skutecznie użyć  sygnałów P i F lub w.
Pionierem analizy stabilności systemu energetycznego z generatorami synchronicznymi był Rudenberg [3]. Doceniając ją, w języku angielskim jego książkę z 1923 roku wydano po wojnie w 1950 roku. Temat stabilności jest już znany ale dalej eksplorowany.


Literatura
1.Larsen, E.V. and Swan, D.A.  Applying power system stabilizers, Parts I, II and III. IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, PAS-100, 3017–46, 1981

2.Lee, D.C., Beaulieu, R.E. and Service, J.R.R.  A power system stabilizer using speed and electrical power inputs - design and field experience. IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, PAS-100, 4151–67, 1981

3.Rudenberg, R.  Elektrische Schaltvorgange und verwandte Storungserscheinungen in Starkstromanlagen, Julius Springer, Berlin, 1923

4.Pai, M.A. Power System Stability: Analysis by the direct method of Lyapunov, North-Holland, Amsterdam, 1981

5.Arrillaga, J., Arnold, C.P. and Harker, B.J.  Computer Modelling of Electrical Power Systems, John Wiley & Sons, Ltd, 1983


III. Minimalna moc generowana przez blok cieplny ( typowo >40% Pn ) wynika ze stabilności płomienia w kotle. Konstruktorzy nowych kotłów energetycznych starają się to minimum obniżyć aby unikać niekorzystnego (= wynikowo kosztownego ) odstawiania bloku na noc i powtórnego jego rozruchu.
Elektrownie Pompowo – Szczytowe także pozwalają uniknąć odstawiania bloków cieplnych  na noc. Są wysoce dyspozycyjne i korzystne w systemie. Są kluczowe dla reanimacji upadłego systemu.
Jeszcze mniejszy zakres regulacji mocy mają bloki jądrowe i w zasadzie pracują przez długi czas ze stała mocą. Po awaryjnym zrzucie mocy następuje „zatrucie” reaktora ksenonem i powtórny bezpieczny rozruch jest możliwy dopiero po 20-24 godzinach.
Gdy w systemie wystarczających jest N bloków ale maksymalna generacja bez jednego z nich jest za mała to ze względów niezawodnościowych musi pracować najmniej N+1 bloków.      

 Produkcja Energii Elektrycznej  Per Capita w Polsce 3246 KWh rocznie ( Dział międzynarodowy w  roczniku statystycznym GUS )  sytuuje nas w grupie krajów o średnim poziomie bogactwa i średniej  sile nabywczej. Oczywiście jest ona mała przy Norwegii (22218) czy USA (10152) ale niedaleko nam do Wielkiej Brytanii (4887) i potężnej Japonii (4952) i trochę dalej do potężnej RFN (6015). Biorąc pod uwagę WB i Japonię widać jak „energochłonna” jest nasza gospodarka.

Kraje RWPG mają przestarzały przemysł ciężki, który w sporej części pracuje sam na siebie ! Ponieważ pracuje tam propagandowo awangarda klasy robotniczej, przemysł ten jest nierentowny z powodu wysokich ( ponad dwukrotna średnia krajowa) wynagrodzeń.
Stąd poprawa funkcjonowania tego przemysłu a w nim energetyki ma wielkie znaczenie dla krajów.

Skutkiem częstego stosowania dotacji zakłócających ceny w gospodarce  oraz niewymienialności złotego ceny w Polsce są oderwane w poziomie i proporcjach od systemu światowego. W takiej sytuacji ekonomiczne rozprawianie o energochłonności ma niewielki sens poza stwierdzeniem że jest ona ścisłe zależna od użytej technologii produkcji i projektu produktu. Po szoku naftowym faktycznie zachodnie koncerny opracowały wiele rozwiązań oszczędnych energetycznie i szybko zastosowano je w zachodniej gospodarce. Jednak rozwiązania energooszczędne są znacznie droższe od podstawowych czyli są dobre w rozwiniętych gospodarkach obfitych w wolny, zakumulowany kapitał.
Przykładowo:
-Ilość energii elektrycznej zużytej na określoną obróbkę skrawania zależy od własności obrabianego materiału, parametrów obróbki  i materiału narzędzia ale … skrawamy tym mniej im lepszy jest wykonany odlew.
-Ilość energii elektrycznej zużytej w procesie spawania zależy od sprawności zasilacza ale tez od użytego procesu spawania i jego parametrów. Spawarki są uciążliwymi odbiornikami energii elektrycznej.  Mały jest współczynnik mocy, duże zniekształcenia pobieranego prądu i zmienność poboru mocy.
-Ocieplenie budynków w naszej strefie klimatycznej zawsze ma sens.
Urządzenie zbudowane na podstawie lepszego projektu może zużywać mniej energii a nie być droższe.

 Cywilizacyjnym trendem świata jest urbanizacja. W dużych miastach wyższe są wynagrodzenia, lepszy standard życia i łatwiejszy dostęp do różnych usług. To przyciąga relokacje i „osadnictwo”. Wielka aglomeracja konsumuje dużo mocy. Stosowane są różne konfiguracje sieci NN-WN-SN zapewniające wystarczającą niezawodność zasilania. Ponieważ napowietrzna linia NN  i WN blokuje dużo drogiego terenu pod zabudowę stosuje się w krajach rozwiniętych specjalne kable w podziemnych tunelach rozmiarem jednak mniejszych od Metra.
Duże miasta wraz z centralizacją życia w kraju mają swoje zalety i wady. Obecnie rozrost miasta ponad 2 mln mieszkańców już nie daje korzyści.
Negatywnym zjawiskiem jest rozlewanie się miasta wielkimi przedmieściami o niskiej gęstości zabudowy. Skutkuje to m.in. mocnym wzrostem kosztu inwestycyjnego infrastruktury na jednego mieszkańca i wyższymi kosztami operacyjnymi infrastruktury czyli dla energii elektrycznej  podwyższonymi stratami energii. Największe straty wnoszą długie i kosztowne dojazdu do pracy i szkoły.

Alternatywną dla dalekiego przesyłu energii elektrycznej może być linia kolejowa zaopatrująca elektrownie w węgiel lub gazociąg lub rurociąg z olejem opałowym. Jednak chłodnia kominowa stosowana tam gdzie nie ma dużej ilości wody ( duża rzeka lub jezioro ) do chłodzenia kondensatu  zmniejsza sprawność elektrowni o circa 0.5-1%.

 W Polsce głębinowa produkcja węgla kamiennego jest bardzo droga i wysoko dotowana na wiele sposobów. Ponieważ jest on głównym surowcem energetycznym wysoko dotowana jest też energia elektryczna. Wszelkie dotacje sprzyjają nieracjonalnemu zużyciu i marnotrawstwu.
W Polsce podawane straty energii  w sieci najniższych napięć nN są koszmarnie wielkie. W istocie są znacznie mniejsze i w bilansie wynikają one z nielegalnego – przestępczego poboru energii elektrycznej. Sądy takie przypadki traktują bardzo łagodnie i biorą pod uwagę niemały koszt utrzymania więźnia. Nielegalny i niebezpieczny ( pożary !) pobór energii staje się de facto świadczeniem dla meneli z marginesu społecznego. Nielegalny pobór gazu z sieci często prowadzi do jego wybuchów.      

Gro energii elektrycznej zużywa przemysł. Największy wtedy w świecie kompleks produkcyjny Ford Rouge River miała własną elektrownie o mocy dochodzącej do 240 MW.
Stalinowski Związek Radziecki kupił od koncernów z USA fabryki wyposażenia elektrowni, linii przesyłowych i dystrybucji. Bez tego zadanie elektryfikacji było niewykonalne. ZSRR wspomógł Polskę po wojnie w wielkim programie elektryfikacji ale kupowaliśmy też licencje i maszyny z Zachodu. Część z „dolarowych” kredytów epoki Gierka została użyta na rozbudowę polskiej energetyki.
W ZSRR pracują już elektrownie na  ultra-nadkrytyczne parametry pary. W USA gdzie pioniersko użyto tej technologii parametry nadkrytyczne porzucono ze względów ekonomicznych (wysoka zawodność a tanie paliwa ) i tylko w NRF, Japonii  i ZSRR  opanowano tą trudną technologie. Używane stopy żaroodporne mają w składzie drogie metale ( ZSRR sprzedaje je tylko za dolary ) i z tego względu technologia ta w kryzysowej Polsce bez twardych walut nie jest stosowana.

Obecne niskie ceny energii elektrycznej są pochodną efektu wielkiej skali produkcji. Węgiel kamienny i brunatny wydobywany jest w świecie głównie odkrywkowo. W Europie Zachodniej od lat porzucane jest bardzo drogie  głębinowe wydobycie węgla kamiennego i węgiel kamienny  jest z daleka  importowany oceanicznymi masowcami.
Ogromne maszyny wydobywcze z potężnym obrotowym talerzem łyżek dostarczają węgiel kamienny i brunatny na taśmociąg transportowy do bliskiej elektrowni. Alternatywnie koparki gąsienicowe o pojemności łyżki rzędu 100 Ton ładują węgiel na potężne ciężarówki – wywrotki o nośności circa 300 Ton.
Sytuacja gospodarczo – społeczna krajów Europy Zachodniej ( szczególnie Wielkiej Brytanii ) które wydobywają ropę i gaz ziemny spod dna Morza Północnego uległa znacznej poprawie po rozpoczęciu eksploatacji.
Ropa naftowa jest najważniejszym nośnikiem energii ( także surowcem dla chemii) towarem handlowym świata. Zaopatrzenie świata w ropę naftową zapewnia system (od 1973 roku ) petrodolara. Każdy kto ma dolary na zakup i nie jest objęty sankcjami USA może ropę kupić. Polska arabską ropę transportowaną tankowcami  kupowała i kupuje w dużej ilości. Za ropę od ZSRR także płacimy w dolarach. Wojna w Afganistanie pokazuje determinację USA wobec próby zwiększenia wpływów ZSRR na zasobnym w ropę naftową Bliskim Wschodzie.

 Energie elektryczną prądu zmiennego z elektrowni do odbiorców przesyła się sieciami przesyłowymi NN i dalej dystrybucyjnymi WN, SN i nN. System przesyłu wysokiego napięcia stałego HVDC w skali świata stanowią jeszcze margines choć system HVDC ma spore zalety przy bardzo długich liniach przesyłowych.
W krajach cywilizowanych w zasadzie do wszystkich podmiotów doprowadzono sieć elektryczną nawet jeśli na pustkowiach jest to nieracjonalnie drogie. W Australii na pustkowiach tania sieć SN niewielkiej mocy jest jednofazowa – jednoprzewodowa a przewodem N jest Ziemia.

Łatwe do wyprowadzenia Prawa Podobieństwa PP dla transformatora ( także generatora i silników elektrycznych ) dla tej samej indukcji w rdzeniu i gęstości prądu w uzwojeniu stwierdzają że ze wzrostem mocy transformatora:
-Spada masa mocy jednostkowej z wykładnikiem 1/4 mocy a więc bardzo mocno
-Tak samo spadają straty i wzrasta sprawność
Na danych konkretnych transformatorów może stwierdzić że PP są całkiem dokładne ale w największych jednostkach na NN muszą być zastosowane większe odstępy izolacyjne co skutkuje powiększeniem rdzenia (i jego ciężaru ) i długości zwoi. Aby wielki transformator z fabryki do bloku elektrowni dało się transportować powiększa się maksymalnie indukcje B i gęstość prądu J co odrobinę obniża sprawność w stosunku do PP. Sprawność transformatorów mocy >200 MVA jest większa od 99.7 %.  Oczywiście sprawność transformatorów dystrybucyjnych jest mniejsza.
Na Zachodzie operator systemu energetycznego określa dopuszczalne straty transformatora, który może zakupić do swojego systemu. Dla transformatora  o mocy 250 KVA  straty biegu jałowego wynoszą przykładowo maksymalnie 375 W ( czyli 0.15 % Pn ale w Polsce dużo więcej z racji marnych blach transformatorowych) a straty obciążeniowe 3000 W czyli 1.2% Pn.
Teoria obsługi masowej dobrze tłumaczy fakt ze wraz z maleniem mocy transformatorów energetycznych średnio pracują one z coraz mniejszą mocą w stosunku do nominalnej gdy moc szczytowa sięga jednak nominalnej.

Suma mocy nominalnej transformatorów SN/nN jest większa a ich straty dużo większe od sumy mocy i strat  transformatorów WN/SN.
Suma mocy transformatorów WN/SN jest większa a straty dużo większe od sumy mocy i strat  transformatorów NN/WN.
Straty energii w sieciach jednego z zachodnioeuropejskich średnich krajów wynoszą: NN-2.1%, WN-3.2%, SN-6.9%, nN-10%
W Polsce popularny jest nielegalny pobór energii czyli kradzież prądu co daje pozorne ogromne straty energii na poziomie sieci nN.

Ceny mocy i energii powiększają się w miarę oddalania  od elektrowni na co wpływ mają koszty sieci i stacji transformatorowych oraz straty energii i mocy w sieci. Znane są polskie oszacowania praktycznie. Raczej nie są one do końca oczyszczone z zakłócającego wpływu dotacji.
Koszty mocy zł / KW x rok i energii zł/KWH dla poziomu napięć:
NN  707 / 0.26
WN  805 / 0.27
SN   901 / 0.29
nN    1340 / 0.33

Przesyłana moc bierna zmniejsza przepustowość linii przesyłowych i zwiększa straty mocy w nich . Powiększa straty mocy w transformatorach i mocno zwiększa spadki napięcia w sieci.
Bodźce ekonomiczne powinny zachęcać do racjonalnych inwestycji w źródła mocy biernej we właściwych lokalizacjach.
Koszt  dostarczenia energii biernej z poziomu nN jest najwyższy i wysoki !
Sankcyjne opłaty za pobór mocy biernej są w świecie bardzo zróżnicowane ale żaden z systemów nie pobiera opłat proporcjonalnych do wywoływanych szkód bo jest to skomplikowane ! Niemniej są systemy opłat – sankcji  dobre ale są też idiotyczne. Głupie sankcje m.in. prowokują niepotrzebne inwestycje w kompensacje mocy biernej indukcyjnej i pojemnościowej.  
W I Świecie (a) poszczególne elektrownie, (b) system przesyłowy i (c) system dystrybucyjny mogą mieć różnych właścicieli lub operatorów gdy właścicielem ( na przykład systemu przesyłowego ) jest państwo. Z reguły elektrownie ustawowo ( Rozporządzenie wydane na podstawie ustawy ) gratis mają dostarczać do mocy czynnej moc bierną indukcyjną dla cos phi >0.90...0.95. Poniżej tego współczynnika cena energii biernej jest ustalona umową stron ! Dostarczanie elektrowni przez sieć przesyłową za dużej mocy biernej pojemnościowej jest niedopuszczalne ( wąski obszar bezpiecznej pracy generatora i duży, niebezpieczny  kąt pracy generatora ) lub ma ona taką karną cenę jak moc czynna ! Dlatego w porze nocnej za ciężkimi liniami przesyłowymi 400-750 KVac załączane są potężne dławiki konsumujące nadmiar mocy pojemnościowej wytwarzanej przez słabo obciążone linie przesyłowe NN.
Współczynnik mocy indukcyjnej cos phi pobieranej gratis przez system dystrybucyjny winien być większy od 0.95 ale tylko przy dużym obciążeniu a przy małym obciążeniu może być mniejszy. Moc pojemnościowa jest często niedopuszczalna lub wysoko płatna tak  jak energia czynna. 

Podmioty które nie płacą za siebie nazywane są „jeźdźcy na gapę”. Szkodliwe zjawisko to jest zwalczane egzekwowanymi przepisami prawa.
Dotacje rządowe rzadko są sensownie uzasadnione i prawie zawsze prowadzą do marnotrawstwa czyli zubożenia całego narodu.
Sprawa owej wysokiej energochłonności i mocy biernej jest ilustracją obu tych spraw.

Sprawa harmonicznych  w systemie energetycznym  jest znacznie bardziej skomplikowana od mocy biernej choć trochę do niej podobna. Też wywołuje szkody i to wspólnie !

Im większe są odstępy izolacyjne (wynikają z wymogu górnego napięcia transformatora energetycznego ) tym większy jest strumień rozproszenia transformatora ( co nasila wypieranie prądu w przewodzie uzwojeń i powiększa straty mocy ! ) i jego normatywne napięcie zwarcia Uz. Im większe jest Uz tym mocniej pobierana moc bierna szkodliwie obniża napięcie przez transformator ale też pozytywnie ogranicza prąd zwarcia.  Im większe jest Uz tym transformator jest bardziej podatny na prądy harmoniczne
-Dla największych jednostek na górne NN Uz sięga 18-20 %
-Dla transformatorów na WN wynosi typowo 10-14%
-Dla transformatorów dystrybucyjnych SN/nN wynosi 4-6%.

Odbiorniki
 Wraz ze wzrostem częstotliwości prądu płynącego przez samotny przewód coraz mniej płynie go „środkiem” przewodu ( spadek gęstości prądu jest opisany funkcją Jo Bessela ) i stąd określenie zjawisko naskórkowości polegające na wzroście oporności przewodu wraz z częstotliwością. Dla częstotliwości 50 Hz warstwa „naskórka” ( gęstość prądu spada do 1/e czyli do ca 37% ) w przewodzie z miedzi wynosi ca 9.22 mm. Względny przyrost oporności ponad oporność prądu stałego Rdc jest tym większy im większa jest średnica przewodu. Zjawisko naskórkowości opisano w 1883 roku a Olivier Heavyside w 1885 roku dał analizę dla dowolnego kształtu przewodu.
 Obie składowe pola rozproszenia transformatora powodują rosnące z częstotliwością wypieranie prądu ( proximity effect, efekt zbliżenia, prądy wirowe  ) z dużej części przekroju przewodu uzwojenia. Zjawisko jest szczególnie nasilone w częściach najbardziej zewnętrznych uzwojenia transformatora. Przy tej samej częstotliwości prądu zjawisko to jest o wiele mocniejsze niż zjawisko naskórkowości. Stąd używany  obecnie specjalny przewód do uzwojenia transformatora mocy składa się z wielu przeplecionych kształtowych „drutów”. Siłą rzeczy w wielkich transformatorach energetycznych te druty przewodu nie mogą być za cienkie i im większy jest transformator tym bardziej wrażliwy jest on na harmoniczne prądu.
Mimo tego już dla energetycznych transformatorów dystrybucyjnych oporność uzwojeń dla prądu zmiennego 50 (60) Hz jest większa o 0.01 od Rdc a dla wielkich transformatorów energetycznych o ponad 0.1.
Dla tego współczynnika 0.11 ( dodatkowa oporność rośnie z kwadratem częstotliwości ) już dla trzeciej harmonicznej oporność uzwojenia się podwaja ! Ponieważ harmoniczne ponad 1 podgrzewają uzwojenie a moc przenoszą w znikomym stopniu ( załóżmy Zero czyli moc przenosi tylko pierwsza harmoniczna ) zachodzi konieczność ograniczenia mocy transformatora przy obciążeniu nieliniowym aby go nie przegrzać.

  Obserwacja lokalnego przegrzewania się uzwojeń w transformatorach na NN jest trudna i bardzo użyteczne są programy metod elementów skończonych FEM i podobne. Szacowanie strat dodatkowych w uzwojeniach transformatorów z wykorzystaniem numerycznych metod polowych jest ważne. Przy dużych prądach harmonicznych przegrzewanie się najbardziej zewnętrznych części uzwojeń transformatora NN może być niebezpieczne. Przy dopuszczalnej ogólnej temperaturze, lokalne silne przegrzewanie uzwojeń powoduje pojawienie się przy T>140 C bąbelków pary wodnej ( napięcie przebicia takiego gazu jest kilkanaście razy mniejsze niż oleju transformatora ! ) uwolnionej z izolacji i ich przebijanie a w rezultacie z czasem przebicie całej izolacji transformatora i jego momentalne zniszczenie.
Przyjmuje się że całkowite zniekształcenia THD Najwyższych Napięć powinno być <1.5 %. Wysokich napięć <2.5% , SN 5% i nN 8%.  

 Koncerny biorą pod uwagę rosnący udział nieliniowych obciążeń elektronicznych i nowe transformatory energetyczne są trochę mniej podatne na prądy harmoniczne ale też trochę droższe.
Gwałtownie skrócenie żywotności transformatorów Sn/nN obciążonych prądami harmonicznymi zaobserwowano w amerykańskich biurowcach gdzie używanych jest bardzo dużo mikrokomputerów.  

Tradycyjne bierne źródła prądów harmonicznych:
-Prąd magnesowania rdzenia transformatora ma zniekształcenia THD=70-80%. Są tym większe im większa jest indukcja w rdzeniu.  Ponieważ dominuje w nim trzecia harmoniczna ( kolejności zerowej ) wystarczy jedno z uzwojeń transformatora trójfazowego połączyć w trójkąt aby transformator tej harmonicznej nie pobierał z sieci i jego napięcia nie były zniekształcone. Prady magnesowania obecnych energetycznych transformatorów z rdzeniami z zimnowalcowanej blachy anizotropowej są znikome ale wnoszone przez liczne transformatory w urządzeniach domowych są istotne.
-Zniekształcenia pobieranego prądu trójfazowego silnika asynchronicznego są głównie jego odpowiedzią na asymetrie napięć zasilania
-Jednofazowy silnik asynchroniczny lodówki ma THD=10 %. To największy konsument energii w gospodarstwie domowym. Silnik klimatyzacji (popularnej w USA ) THD=15%
-Jednofazowy silnik asynchroniczny z kondensatorem pracy w pobieranym prądzie  rezonansowo może wzmacniać 5-7 harmoniczną napięcia sieciowego do wysokiego poziomu
-Piece łukowe mają THD do 24%
-Spawarki prądu zmiennego. THD do 25 %
-Świetlówka ze statecznikiem indukcyjnym THD=14...20%
-Silnik uniwersalny odkurzacza THD=26%

W piecu łukowym i spawarce prądu zmiennego występuje łuk prądu zmiennego. Łuk ma ujemną dynamicznie oporność. Własności łuku elektrycznego są szczególnie ważne dla procesu automatyzacji spawania ( głównie prądem stałym ) i pod tym kątem tworzone są modele łuku. Bardzo dobrą zgodność z realnym fizycznym łukiem wykazuje prosty nieliniowy elektrycznie bezinercyjny model z prostą dynamiką nagrzewania I rzędu pochodzący od autorów radzieckich.
W automatycznej spawarce drut lub elektroda podawane są napędem z odpowiednią  prędkością ale łuk przy zasilaniu ze sztywnego źródła napięcia ma też własność samoregulacji. Gdy łuk się skrócił następuje silny wzrost prądu i przyspieszone topnienie co prowadzi do wydłużenia łuku. Gdy łuk się wydłużył następuje silny spadek prądu i zwolnione topnienie co prowadzi do skrócenia łuku.
W metodzie TIG ( Tungsten Inert Gas ) spawania nietopliwą elektrodą wolframowa bezdotykową  jonizacje i zapłon uzyskuje się podaniem krótkiego impulsu wysokiego napięcia HV. Przy dotykowym zapłonie elektrodą topliwą MIG i MAG początkowy prąd po dotknięciu ( napięcie jałowe ma być jak największe dla przebicia warstwy tlenku bez użycia dużej siły mechanicznej ) ma być niewielki ale elektroda się nie przykleiła ale szybko wzrosnąć po oddaleniu elektrody.

Wyładowanie w świetlówce nie jest łukiem ale też ma ujemną dynamiczną oporność. Zatem trzy te urządzenia należy analizować jako jeden typ. Ponieważ tu nie interesuje nas sam łuk ale wprowadzane zniekształcenia prądu zasilającego należy użyć jak najprostszego modelu by uwagę skupić na istocie rzeczy a nie kwestiach trzeciorzędowych !
W stanie statycznym napięcie na świetlówce zasilanej statecznikiem indukcyjnym spada ze wzrostem napięcia sieciowego. Z pomocą autotransformatora można sporządzić charakterystykę. Obserwacja oscyloskopem napięcia na świetlówce i jej prądu pozwala stwierdzić ze oporność dynamiczna jest ujemna i dynamika wyładowanie ma niewielką stałą czasową ale jednak na tyle duża że nie jest gwałtownie rozładowywany równoległy do świetlówki kondensatorek w zapłonniku. Dzięki symetrii pełną informacje uzyskujemy już z półokresu. Dokładne stwierdzenie charakteru tej ujemnej oporności świetlówki rozbija się o dokładność odczytu z ekranu oscyloskopu.
Prosty model komputerowy daje dobrą zgodność z oscylogramami. Na wykresie półfali napięcie szczytowe zasilającego napięcia  sinusoidalnego wynosi 1. Ujemna oporność jest tu liniowa.  Przy chwilowo zerowym prądzie napięcie na świetlówce wynosi 0.5 i przy maksymalnym w półokresie prądzie spada do 0.4. Pobierany prąd jest oczywiście statecznikiem indukcyjnym opóźniony za napięciem i trochę zniekształcony. Po odjęciu kosinusoidalnego prądu biernego pierwszej harmonicznej otrzymujemy mniejszy zniekształcony prąd czynny, którego zniekształcenia nieliniowe THD liczone w % są oczywiście większe od zniekształceń pełnego prądu.
Chwilowa moc pobierana z sieci jest inna niż moc tracona w świetlówce bowiem moc magazynuje i oddaje dławik.

Napięcia pracy na świetlówkach rosną  z ich mocą nominalną i z powodu słabszej filtracji dławikiem rosną też zniekształcenia nieliniowe THD ale rośnie też współczynnik mocy.
Wśród harmonicznych pobieranego przez świetlówkę prądu dominuje trzecia harmoniczna. Harmoniczne rzędu 3n czyli triplens  kolejności zerowej  muszą płynąć przewodem N. Z tego powodu nie wolno jest trójfazowego kondensatora do kompensacji mocy biernej połączyć z N sieci bowiem spowoduje to silne rezonansowe powiększenie napięcia 3 harmonicznej. 
Gdy przewodu „N” zasilającego symetryczny trójfazowy układ świetlówek nie dołączymy do N sieci to napięcie w punkcie „N” zawiera głównie trzecią harmoniczną ale nie tylko ją. Wynosi ono około 16% napięcia fazowego.
Na wykresie pokazano przebiegi przy dodaniu od strony N ( faza jest ważna !) od napięcia zasilania świetlówki ze statecznikiem 13% trzeciej harmonicznej co spowodowało zmniejszenie zniekształcenia prądu i o dziwo nieznaczne powiększenie jego amplitudy !  

Na kolejnym ( dla orientacji czasowej półfala napięcia pierwszej fazy ) wykresie pokazano moce czynne pobierane przez trzy świetlówki w układzie trójfazowym oraz moc sumaryczną. Pulsacje całkowitej mocy są mniejsze niż można być oczekiwać. Bez przewodu N są one jeszcze mniejsze !
Układ bez przewodu N mimo dużej zalety pracuje tylko w pełni symetryczny i jest zupełnie niepraktyczny. Można by jednak dodać aktywny symetryzujący układ równoważący między trzy fazy i linie „N” !
W świecie moc wielkich trójfazowych instalacji oświetleniowych ze świetlówkami sięga 1 MW i taki układ symetryzujący wart jest grzechu.

 W USA ogromną popularność zyskały słabo u nas znane kuchenki mikrofalowe. W ich prądzie zasilania występują także parzyste harmoniczne ale są stosunkowo małe i znacznie mniejsze niż można by się spodziewać z konstrukcji układu. Dla prostoty przyjmijmy że parzystych harmonicznych nie ma. Charakterystyczny jest w półokresie napięcia zasilającego odcinek czasu gdy prąd praktycznie nie płynie
Urządzenia elektroniczne powszechnie zasilane są jednofazowymi prostownikami pojemnościowymi. Względem szczytu sinusoidy napięcia zasilania impuls prądu ładowania kondensatora prostownika  zaczyna się szybciej niż kończy.
Na wykresie pokazano czynny prąd świetlówki, kuchenki mikrofalowej i prostownika pojemnościowego i sumę tych prądów. Zniekształcenia sumarycznego prądu są mniejsze niż każdego z osobna co wynika z tego że prostownik pobiera prąd-moc gdy już maleje pobór świetlówki i mikrofali. W dziedzinie częstotliwości czyli w transformacie Fouriera odpowiadają temu różne fazy harmonicznych tych prądów urządzeń.   

Z teorii mocy które stanowią oddzielny przedmiot wielu opracowań i są przedmiotem wielu publikacji wynika niewiele lub wręcz  nic.

Źródła prądów harmonicznych z prostownikami niesterowanymi:
-Kuchenka mikrofalowa ( bardzo popularna w USA ) THD około 38%
-Odbiornik TVC bez transformatora sieciowego 50 Hz z SMPS, THD>110 %. 
-Urządzenia z prostownikami pojemnościowymi za transformatorem. THD do 100 %
-Mocno obciążony trójfazowy prostownik pojemnościowy THD=29%
-Słabo obciążony trójfazowy prostownik pojemnościowy THD=120%
-Prostownik trójfazowy m=6 „indukcyjny” THD=40%

Znane są analityczne współczynniki rozkładu Fouriera dla prostowników z obciążeniem indukcyjnym o nieskończonej i skończonej indukcyjności dławika.
Znane są analityczne harmoniczne dla prostownika pojemnościowego z nieskończoną pojemnością.
Im szersze są impulsy prądu i łagodniejsze zbocza tym mniejsze jest THD i szybciej spadają wyższe harmoniczne.

Ceny urządzeń elektroniczne mają trend spadający przy coraz lepszej ich funkcjonalności.
Stosunek ceny urządzenia elektronicznego do ceny zużywanej przez niego w cyklu życiowym energii elektrycznej ( także mocy biernej i zniekształceń ) decyduje o tym czy warto zastosować bardziej skomplikowane i droższe rozwiązania „energooszczędne”. Według GUS w 1983 roku 1 KWh energii kosztował lokatorów 1.8 zł a 22' odbiornik TVC kosztował aż 84 tysiące zł.
Największym w świecie producentem mikroelektroniki i gotowej elektroniki jest Japonia. Produkuje ona 1/3 odbiorników TVC świata i jest największym ich eksporterem. Eksportuje odbiorniki TVC w każdej klasie jakości a więc i ceny. W Japonii odbiornik TVC kosztuje circa 1/3 kilowatogodzin tego co w Polsce.
Bardzo drogie są maszyny CNC i roboty przemysłowe ale ich ceny spadają. Robot o sporym udźwigu kosztuje jeszcze 100 tysięcy dolarów. Trudność w porównaniach stwarza brak wymienialności złotego i realnego kursu dolara. W ich koszcie dominuje elektronika. W nowoczesnych inverterach w serwonapędach  stosowane są wysokonapięciowe  tranzystory mocy. Wszystkie inwertery zasilane są ze wspólnego zasilacza napięcia stałego (pobiera on zniekształcony prąd z sieci energetycznej ) co zmniejsza szanse konieczności zwrotu – rozproszenia energii (rezystorem mocy ) przy hamowaniu. Energia z hamowania w razie potrzeby jest rozpraszana rezystorem mocy dołączanym na chwile do napięcia stałego. Energie można by zwrócić do sieci zasilającej inwerterem ale przy obecnych cenach energii i elektroniki jest to nonsens.
Tyrystorowe napędy prądu stałego zwracają co prawda energie przy hamowaniu do sieci ale pobierają moc bierną i wprowadzają duże zniekształcenia prądu THD.  Ich dużą wada jest możliwy przewrót falownika połączony często ze zwarciem i przerwa w pracy     

Źródła prądów harmonicznych ze sterowaniem fazowym AC:
-Ściemniacz oświetleniowy z triakiem. THD rosną z malejącym wysterowaniem do ponad 500 %
-Pralka z silnikiem uniwersalnym ze sterowanym fazowo triakiem. Regulowany tak samo sprzęt AGD i narzędzia. THD nawet ponad  100%.

Źródła prądów harmonicznych z prostownikami / inverterami ze sterowaniem fazowym:
-Potężne invertery tyrystorowe ( dla redukcji harmonicznych m=12 ) do systemów HVDC. Mają one rozbudowane filtry harmonicznych na poziomie NN obsługiwanych sieci prądu zmiennego.
-Prostowniki / invertery stosowane w lokomotywach do trakcji 25-27.5 KVac
-Spawarka prądu stałego z tyrystorami lub wzmacniaczem magnetycznym Rameya . THD do 40%
-Regulowane napędy AC na przykład potężnej pompy wody zasilającej w bloku elektrowni (na razie tylko w USA )i nowych maszyn CNC i robotów
-Tyrystorowe serwonapędy DC  do maszyn CNC, robotów, dźwigów... Zależne od efektywnej ilości pulsów m. Im większa m tym THD są mniejsze. THD do 40%. Transformator z którego zasilane są poszczególne inwertery napędów ma z reguły uzwojenia z przesunięciem fazy  „d i y” ale uzwojeń (niby „z” )  może być więcej z mniejszym 20 stopniowym przesunięciem fazy.  

Skutki napięć i prądów harmonicznych :
1.Dodatkowe obciążenie cieplne uzwojeń i klatki tłumiącej (w rotorze ) generatora synchronicznego oraz żelaza. Generator może ( ale przy odpowiednio zredukowanym poborze mocy biernej Q nie musi ) pracować z gorszą sprawnością i z mniejszą mocą niż nominalna S czyli  rozwiązaniem jest → Derating
-Potencjalna możliwość powstawania fal stojących harmonicznych w liniach podnoszących szczytowe napięcia i osłabiających izolacje linii i transformatorów. Częstotliwości rezonansowe uzwojeń transformatorów na NN są stosunkowo niskie co pogarsza sytuacje !
-Zwiększenie  ilości zwrotnych przeskoków na izolatorach atakowanych piorunami linii ochronnych czyli zwarć które muszą być rozłączone
-Przeciążenie transformatorów energetycznych  → Derating
-Przeciążenie przewodu zerowego sieci nN i konieczność jego znacznego przewymiarowania
-Niemożność załączenia „gołych” ( bez szeregowego dławika 4-7% ) kondensatorów do powiększenia współczynnika mocy ponieważ powoduje to szkodliwe rezonansowe powiększenie harmonicznych napięcia w sieci
-Zwiększenie strat i pogorszenie sprawności trójfazowych silników indukcyjnych ( IM – Induction Motor ) konsumujących globalnie w Polsce 72% Energii Elektrycznej.  Sprawność pogarsza też mocno składową przeciwną napięcia czyli asymetria napięć.
-Zwiększenie strat i pogorszenie sprawności trójfazowych silników indukcyjnych zasilanych jednofazowo z kondensatorem pracy silnie wzmacniającym (circa 6 x razy ) w prądzie harmoniczne z napięcia zasilania

Zatem optymalne - racjonalne  zapanowanie nad harmonicznymi  w systemie gospodarczym sprowadza się do minimalizacji sumy wszelkich kosztów !
Całkowita szkodliwość danego odbiornika nieliniowego jest w przybliżeniu proporcjonalna do energii wprowadzonych do sieci w całym jego życiu harmonicznych czyli efektywnych godzin pracy i jego mocy i THD.

Szkodliwości Q i THD mają swój kontekst. Tam gdzie transformator SN/nN jest znacznie przewymiarowany nad potrzeby, lokalna szkodliwość dla niego (!) Q i THD jest niewielka. 

 Znaczną role dla quasi statycznej i dynamicznej stabilności systemu energetycznego mają własności odbiorników energii elektrycznej.
Pobór mocy P  żarówki ( Q=0, THD są niewielkie ) jest w potędze 1.6 napięcia zasilania.
Ciekawe jest zachowanie świetlówki z typowym statecznikiem indukcyjnym. Sama świetlówka ma niewielką ujemną oporność dynamiczną. Ze wzrostem napięcia zasilania ( oczywiście musi być przynajmniej wystarczające do zapłonu świetlówki !) wzrasta pobierana moc czynna P ale stosunkowo wolno natomiast szybciej wzrasta pobierana moc bierna Q. Świetlówka zgaśnie przy spadku napięcia sieciowego do 65-75% nominalnego
Zachowanie silnika asynchronicznego przy zmianie napięcia zasilania zależy od obciążenia i jest złożone. Silnik dla 3/4 obciążenia winien mieć najwyższa sprawność przy nominalnym napięciu. Przy pełnym obciążeniu sprawność silnika szybko spada ze spadkiem napięcia aż do utknięcia ( zatrzymania się – stall ) bowiem moment maksymalny rośnie z kwadratem napięcia zasilania. Przy pracy jałowej wzrost napięcia zasilania zwiększa straty mocy P i powoduje kwadratowy wzrost poboru mocy biernej Q.
Udział silników asynchronicznych w gospodarce w konsumpcji energii  jest bardzo duży (w Polsce 72% ) i producenci od dekad dokładają starań aby polepszać eksploatacyjną sprawność silnika i ich współczynnik mocy jako że moc bierna jest kłopotliwa i realnie droga.   
Sprawność  impulsowych zasilaczy elektronicznych trochę spada ze spadkiem napięcia a powyżej napięcia nominalnego z reguły zmienia się niewiele.

Niech będą dwa statyczne modele ZIP odbiornika dla mocy czynnej P i osobno mocy biernej Q.
Każdy model składa się z równolegle połączonej impedancji ( współczynniki Zp i Zq, ) której pobór mocy jest kwadratowy z napięciem, stałego prądu niezależnego od napięcia ( Ip oraz Iq ) o mocy liniowo rosnącej z napięciem   i stałej mocy ( Pp i Pq ) gdy prąd jest odwrotnie proporcjonalny do napięcia zasilania.  Współczynniki mają też znak.  
Przypisanie autorstwa modelowi ZIP na 1981 rok (S. A. Kalinowsky, M. N. Forte, “Steady state load-voltage characteristic field tests at area substations and fluorescent lighting component characteristics,”IEEE Trans. Power App. Syst., vol. PAS-100, no.6, pp. 3087–3094, Jun. 1981) jest błędne dlatego że model ten faktycznie przedstawiono już w 1969 roku. (M. H. Kent, W. R. Schmus, F. A. McCrackin,  L. M. Wheeler, “Dynamic modeling of loads in stability studies,”IEEE Trans. Power App. Syst., vol. PAS-88, no. 5, pp. 756–763, May 1969)
Wadą modelu ZIP jest to że część współczynników z aproxymacji zmierzonego zachowania urządzenia  „znosi” się nawzajem. Z trójki współczynników dla każdego modelu z reguły jeden jest ujemny a rzadko dwa.

W modelach potęgowych pobór mocy P i Q aproxymowany jest przez wykładnik funkcji potęgowej
W modelach odcinkowych  pobór mocy P i Q aproxymowany jest paroma odcinkami
Do identyfikacji  modelu wystarczy odbiornik zasilić z autotransformatora i zmierzyć pobór mocy P i Q przy różnych napięciach. Algorytm do wyliczenia współczynników jest trywialny.
Sprawa komplikuje się jeśli odbiornik ma wiele punktów pracy jak silnik. W tym przypadku możemy mówić o uśrednionym modelu ( w sieci energetycznej jednocześnie pracuje mnóstwo odbiorników ) za czas życia obiektu jak na przykład lodówka z silnikiem kompresora. 

Pobór mocy P i Q silników asynchronicznych zależy oczywiście statycznie i dynamicznie od częstotliwości napięcia.

Stworzone też modele odbiorców: Mieszkania / Usługi / Przemysł. Zachodnia literatura zawiera wiele opracowanych uzyskanych danych.


Literatura
1.Arrillaga J., Bradley D.A., Bodger P.S., Power System Harmonic, John Wiley & Sons, 1985.

2.Arrillaga, J., Arnold, C.P. and Harker, B.J.,  Computer Modelling of Electrical Power Systems, John Wiley & Sons, Ltd, 1983

3.Brown, H.E.  Solution of Large Networks by Matrix Methods, John Wiley & Sons, Inc, 1975

4.Vaahedi, E., El-Kady, M.A., Libaque-Esaine, J.A, Carvalho, V.F.,  Load models for largescale
stability studies from end-user consumption. IEEE Transactions on Power Systems, PWRS-2 (4),
864–2, 1987

5.Yu, Y.N. Electric Power System Dynamics, Academic Press, New York, 1983