Анализ влияния уменьшения и увеличения напряжения на работу электроприемников
Анализ влияния уменьшения и увеличения напряжения на работу электроприемников
Все приемники электроэнергии спроектированы для работы при номинальном напряжении и должны обеспечивать нормальное функционирование при отклонениях напряжения от номинального на заданную ГОСТ величину. В пределах этого рабочего диапазона изменения напряжения могут изменяться значения выходного параметра приемника электроэнергии, например, освещенность у электроосветительной установки, полезная мощность на валу электродвигателя и т.д.
Установки электрического освещения с лампами накаливания, люминесцентными, дуговыми, ртутными, натриевыми, ксеноновыми лампами применяются на всех предприятиях для внутреннего и наружного освещения.
Статическую характеристику по напряжению для ламп накаливания приближенно можно записать так:
(2.1)
где Uп* - относительное значение напряжения Uп на приемнике электроэнергии от номинального Uпном; рл.н·Uп, рл.н·Uпном - активная нагрузка лампы накаливания при напряжении Uп и при номинальном напряжении Uпном.
Исследования показали, что при изменении напряжения изменяется освещенность, световой поток и срок службы лампы. На каждый процент понижения напряжения световой поток уменьшается приблизительно на 3,6%. Срок службы увеличивается приблизительно на 1,3%.
Люминесцентные лампы также изменяют свое потребление с изменением напряжения. Статическую характеристику по напряжению для активной мощности люминесцентных ламп приближенно можно записать так:
(2.2)
Рекомендуемые материалы
для реактивной мощности
(2.3)
Регулирующий эффект люминесцентных ламп по схеме с расщепленной фазой равен примерно 1,9 для активной мощности, а для реактивной мощности регулирующий эффект для люминесцентных ламп может быть оценен величиной 1,5. Срок службы люминесцентных ламп изменяется с изменением напряжения: на 1% понижения напряжения срок службы в среднем увеличивается на 2%.
Для ламп ДРЛ с пускорегулирующей аппаратурой (ПРА) регулирующий эффект по реактивной мощности равен 4,5.
Электрохимические и электролизные установки работа ют на постоянном токе, который получают от преобразовательных подстанций, выпрямляющих трехфазный переменный ток. Коэффициент мощности установок 0,8...0,9. Работа электролизных установок при пониженном напряжении приводит к снижению производительности, а повышение напряжения - к недопустимому перегреву ванн электролизера.
Работа электротермических установок при значительном снижении напряжения существенно ухудшается, так как увеличивается длительность технологического процесса.
Печи сопротивления прямого и косвенного действия имеют мощности до 2000 кВт и подключаются к сети напряжением
0,38 кВ, коэффициент мощности близок к 1,0. Регулирующий эффект активной нагрузки печей сопротивления равен 2. Повышение напряжения приводит к перерасходу электроэнергии.
Индукционные плавильные печи промышленной частоты и повышенной частоты представляют собой трехфазную электрическую нагрузку «спокойного» режима работы. Печи повышенной частоты питаются от вентильных преобразователей частоты, к которым подводится переменный ток напряжением 0,4 кВ. Индукционные печи имеют низкий коэффициент мощности: от 0,1 до 0,5.
Электросварочные установки переменного тока дуговой и контактной сварки представляют собой однофазную неравномерную и несинусоидальную нагрузку с низким коэффициентом мощности: 0,3 - для дуговой сварки и 0,7 - для контактной. При снижении напряжения до Uном время сварки увеличивается на 20%, а при выходе его за пределы (0,9... 1,1) Uном возникает брак сварных швов.
Вентильные преобразователи обычно имеют систему автоматического регулирования постоянного тока путем фазового управления. При повышении напряжения в сети угол регулирования автоматически увеличивается, что приводит к увеличению потребления мощности преобразователем. Регулирующие эффекты нагрузки для ртутно-выпрямительного агрегата с электролизером для активной мощности 3,5; для реактивной мощности 7,6.
Силовые трансформаторы. Потери активной мощности в стали трансформаторов изменяются пропорционально квадрату изменения величины напряжения, приходящейся на виток первичной обмотки трансформатора. При напряжении сети, на а% отличающемся от напряжения ответвления трансформатора, потери активной мощности в стали можно с достаточной точностью найти по формуле
(2.4)
где DРст.ном - потери в стали при номинальном напряжении.
Намагничивающая мощность трансформаторов резко меняется с изменением напряжения, подводимого к трансформатору. Намагничивающая мощность изменяется пропорционально пятой степени напряжения и может быть определена по формуле
(2.5)
где DQcm.ном - намагничивающая мощность трансформатора при номинальном напряжении.
Потери в реактивном сопротивлении трансформатора можно считать изменяющимися пропорционально квадрату намагничивающей силы первичной обмотки. При напряжении на а% выше напряжения ответвления потери реактивной мощности в обмотках трансформатора могут быть найдены по формуле
(2.6)
где DQм.ном - потери в реактивном сопротивлении рассеяния трансформатора при номинальном напряжении.
Статические характеристики потерь мощности в стали транс форматоров напряжением 10/0,4 кВ:
(2.7)
Конденсаторы. Реактивная мощность конденсаторов, как и любого постоянного сопротивления, пропорциональна квадрату напряжения:
(2.8)
где Хс - сопротивление конденсаторной батареи; знак минус поставлен потому, что знак емкостного сопротивления противоположен знаку индуктивного сопротивления, принимаемому положительным. Регулирующий эффект батареи конденсаторов отрицателен и равен - 2. Это значит, что при понижении напряжения в сети мощность конденсаторов снижается пропорционально квадрату напряжения.
Асинхронные двигатели. На характер статических характеристик асинхронного двигателя наибольшее влияние оказывают номинальная мощность двигателя, его коэффициент за грузки и коэффициент, учитывающий изменение момента сопротивления производственного механизма при изменении скорости вращения ротора двигателя.
Зависимости регулирующих эффектов нагрузки АД по активной а1 и по реактивной b1л мощности от его коэффициента нагрузки кз при коэффициенте сопротивления механизма α = 0, показаны на рис. 2.2 и 2.3.
Рис. 2.2. Регулирующие эффекты нагрузки АД по активной мощности при коэффициенте сопротивления механизма α =0
Рис. 2.3. Регулирующие эффекты нагрузки АД по реактивной мощности при коэффициенте сопротивления механизма α =0
При изменении напряжения на зажимах двигателя на 1% от номинального происходит изменение е ту же сторону потребляемой активной мощности на 0,05...0,35%, а реактивной мощности - на 0,8...3,2% при изменении кз от 1 до 0.
Следовательно, снижение напряжения, подводимого к АД, в допустимых пределах может привести к снижению потребления мощности. При этом эффективность снижения потребления реактивной мощности увеличивается с уменьшением номинальной мощности и коэффициента загрузки двигателя.
Анализ влияния колебаний напряжения на работу электроприемников
Воздействие колебаний напряжения на осветительные установки, влияющие на зрение человека, определяет ГОСТ 13109- 97. Мигание ламп освещения (фликер-эффект) вызывает неприятный психологический эффект, утомление зрения и организма в целом. Степень раздражения органов зрения зависит от величины и частоты мигания. Наиболее сильное воздействие на глаз человека оказывают мигания света с частотой 3...10 Гц, поэтому допустимые колебания напряжения в этом диапазоне минимальны (см. п. 1.4): менее 0,5%. Степень воздействия зависит от типа источника света. При одинаковых колебаниях напряжения лампы накаливания оказывают значительно большее воздействие, чем газоразрядные лампы.
15 Нейротропные средства - лекция, которая пользуется популярностью у тех, кто читал эту лекцию.
Если колебания напряжения превысят 10%, то может произойти погасание газоразрядных ламп. Зажигание их в зависимости от типа ламп происходит через несколько секунд или даже минут. При глубоких колебаниях напряжения (более 15%) мо гут отпасть контакты магнитных пускателей, вызвав нарушения технологии производства, выйти из строя конденсаторы, а так же вентильные выпрямительные агрегаты.
На металлургических заводах к числу приемников, чувствительных к колебаниям напряжения, относятся станы непрерывной прокатки.
При колебаниях напряжения возникают качания турбогенераторов, Для самих турбогенераторов такие качания не опасны, однако, передаваясь на лопатки турбины, они могут привести в действие регуляторы скорости. Существенное влияние оказывают колебания напряжения на работу асинхронных двигателей небольшой мощности. Колебания недопустимы для асинхронных приводов текстильного, бумагоделательного и других производств, предъявляющих особенно высокие требования к точности поддержания частоты вращения.
Колебания напряжения с размахом 5% вызывают резкое увеличение износа анодов электролизных установок и сокращение срока их службы. Колебания напряжения отрицательно влияют на контактную сварку. Это воздействие сказывается как на качестве самого сварочного процесса, так и ненадежности работы управления сваркой. На качество напряжения в сетях контактной сварки накладываются жесткие ограничения по раз маху изменений напряжения: 5% для сварки обычных сталей и 3% для сварки титановых и других жаропрочных сталей и сплавов. Продолжительность допустимых колебаний напряжения для аппаратуры управления машинами контактной сварки ограничивается величиной не более 0,2 с во избежание ложной работы этих устройств.
Колебания напряжения негативно влияют на работу радиоприборов, нарушая их нормальную работу и снижая срок службы. Помехи в телевизионных изображениях проявляются при частотах 0,5...3 Гц и заметны, главным образом, при неподвижных изображениях.
Чувствительны к колебаниям напряжения также вычислительные машины, рентгеновские установки и т.д. При работе ЭВМ в режиме управления иногда оказывается достаточным одного-двух колебаний напряжения с размахом 1... 1,5%, что бы произошел сбой в какой-либо ячейке машины и возникли ошибки в командах управления или при производстве расчетов.
