Влияние на отклоненията на напрежението върху работата на електрическите приемници

Значителното влияние на мрежовото напрежение върху работата на електрическите консуматори налага да се обърне голямо внимание на поддържането на напрежението в клемите на потребителите близо до номиналното напрежение. Напрежението, подавано към потребителите, е едно от показатели за качество на електроенергията.

Промените в мрежовото напрежение могат да бъдат класифицирани, както следва:

1. Бавно протичащи промени в напрежението, които обикновено се случват по време на работа на мрежата. Тези промени се наричат отклонения на напрежението… Отклоненията в напрежението се определят като разликата между действителното напрежение на клемите на консуматорите на енергия и номинално напрежение… Отклоненията в напрежението могат да бъдат отрицателни или положителни. Първите да кореспондират под напрежение във връзка с номиналната, втората — повишаване на напрежението.

Отклоненията в напрежението в електрическите мрежи са причинени от промени в натоварванията на мрежата, режимите на работа на електроцентралите и др.

2. Бързи промени в напрежението поради неизправности в електрическите системи и други причини. Примерите включват къси съединения, люлеещи се машини, включване и изключване на един от елементите на инсталацията и др. Извикват се бързи промени колебания на напрежението.

Всичко приемници на електрическа енергия са проектирани да работят при определено номинално напрежение. Отклоненията на напрежението от номиналното на техните клеми водят до влошаване на работата на електрическите приемници.

Промяната в основните характеристики на лампите с нажежаема жичка в зависимост от напрежението на техните клеми е дадена на фиг. 1.

Ориз. 1. Характеристики на лампите с нажежаема жичка: 1 — светлинен поток, 2 — светлинен поток, 3 — експлоатационен живот (числа по ординатата за криви 1 и 2).

Показаните криви показват голямото влияние на напрежението върху работата на лампите с нажежаема жичка. Например, 5% намаление на напрежението съответства на 18% намаление на светлинния поток, а 10% намаление на напрежението причинява намаляване на светлинния поток на лампата с повече от 30%.

Намаляването на светлинния поток на лампите води до намаляване на осветеността на работното място, в резултат на което производителността на труда намалява, а показателите за качество се влошават.

Лошото осветление на работните места, пътеките, улиците и т.н. увеличава броя на произшествията с хора. Понижаването на напрежението влошава ефективността на лампите с нажежаема жичка. Намаляването на напрежението с 10% намалява светлинната ефективност на лампата (lm / m / W) с 20%.

Увеличаването на мрежовото напрежение води до увеличаване на ефективността на лампите. Но увеличаването на напрежението води до рязко намаляване на живота на лампите. С 5% увеличение на напрежението, експлоатационният живот на лампите с нажежаема жичка се намалява наполовина, а с 10% увеличение — повече от 3 пъти.

Флуоресцентните лампи са по -малко чувствителни към колебанията на мрежовото напрежение. Отклоненията в напрежението от 1% ще причинят средно промяна в светлинния поток на лампата с 1,25%.

В битовите отоплителни устройства (плочки, ютии и др.) Нагревателните елементи се състоят от активни съпротивления. Дадената от тях мощност в зависимост от мрежовото напрежение се изразява с уравнението

P = I2R = U2/ R

показва, че намаляването на мрежовото напрежение причинява рязко намаляване на мощността, доставяна от отоплителното устройство. Последното води до значително увеличаване на времето за работа на устройството и прекомерна консумация на електроенергия за готвене и т.н.

Характеристиките на всички други домакински електрически уреди също зависят от подаденото напрежение. Когато напрежението на клемите на електродвигателите се промени, въртящият момент, консумацията на енергия и експлоатационният живот на изолацията на намотката се променят.

Въртящите моменти на асинхронните двигатели са пропорционални на квадрата на напрежението, приложено към техните клеми. Ако въртящият момент на двигателя при номинално напрежение се приеме за 100%, тогава при 90%напрежение, например, въртящият момент ще бъде 81%. Силните спадове на напрежението могат дори да причинят спиране на двигателите или невъзможност за стартиране на двигателя, задвижвайки машина с трудни условия на стартиране (телфери, трошачки, мелници и др.). Недостатъчно (въртящите моменти на електродвигателите могат да причинят дефекти на продукта, повреда на полуфабрикати и др.)

Зависимостите на промяната в консумираната от електродвигателите мощност от напрежението по време на стационарен режим на работа на системата се наричат статичните характеристики на електрическото натоварване на потребителите.

С намаляване на напрежението активната мощност, консумирана от електродвигателя, намалява поради намаляване на въртящия момент и свързаната с него увеличаване на приплъзването.

Увеличаването на приплъзването води до увеличаване на загубите на активна мощност в двигателя. С увеличаване на напрежението приплъзването намалява и мощността, необходима за задвижване на механизма, се увеличава. Намалява се загубата на активна мощност в електродвигателя.

Анализът показва, че резистивното натоварване от електродвигателите се променя незначително при промяна на напрежението, съответстващо на нормалните режими на работа на системата и следователно може да се приеме за постоянно.

Промяната в реактивното натоварване на електродвигателите от напрежението зависи от съотношението на реактивната намагнитваща мощност и разсейването на реактивната мощност на двигателите. Реактивната намагнитваща сила варира приблизително пропорционално на четвъртата мощност на напрежението. Разсейването на реактивната мощност, в зависимост от тока на електродвигателите, варира обратно пропорционално на приблизително втората мощност на напрежението.

Когато напрежението спадне спрямо номиналното (до определена стойност), реактивното натоварване на електродвигателите винаги намалява. Това се обяснява с факта, че реактивната намагнитваща мощност, която е до 70% от общата реактивна мощност, консумирана от електродвигателя, намалява по -бързо, отколкото нараства реактивната разсейваща мощност.

Зависимостите на консумацията на реактивна мощност от мрежовото напрежение за някои потребители са показани на фиг. 2. Тези криви са статичните характеристики на електрическите натоварвания на потребителите като цяло, тоест отчитайки влиянието на трансформаторите, осветлението и т.н. върху тях.

Ориз. 2. Статични характеристики на електрическите товари: 1 — хартиена фабрика, cosφ = 0,92, 2 — металообработващ завод, cosφ = 0,93, 3 — текстилна фабрика, cosφ = 0,77.

Кривата 1 на хартиената фабрика е много стръмна. Колкото по -ниско е натоварването на двигателите и колкото по -висок е техният коефициент на мощност при номинално напрежение, толкова по -стръмна е кривата на зависимостта на консумираната реактивна мощност от мрежовото напрежение. Дългосрочно намаляване на напрежението с 10% на клемите на електродвигателите, когато те са напълно натоварени, поради по-високата температура на намотките, до износване на изолацията на двигателите приблизително два пъти по-бързо, отколкото при номиналното напрежение.