Влияние качества электроэнергии на работу асинхронного двигателя

Одним из главных условий обеспечения нормальной работы электродвигателей является питание их электроэнергией, параметры которой соответствуют определенным требованиям к ее качеству.

Основные показатели качества электроэнергии (ПКЭ) связаны с такими параметрами, как отклонения частоты и напряжения, колебание напряжения, несинусоидальность и несимметрия напряжения.

Во избежание длительного нарушения нормальной работы электродвигателей основные ПКЭ не должны выходить за пределы своих нормальных значений, а в послеаварийных режимах — за пределы определенных максимальных значений.

Рассмотрим как показатели качества электроэнергии влияют на работу электродвигателей.

На надежность и долговечность работы электродвигателей в значительной степени влияет их тепловой режим. Так, для асинхронных и синхронных двигателей влияние отклонения напряжения на их тепловой режим зависит и от загрузки двигателей.

Работа электродвигателей при пониженном напряжении приводит к перегреву изоляции и может явиться причиной выхода их из строя.

Дело в том, что при снижении напряжения в пределах нормы (+ 10 %) токи ротора и статора увеличиваются в среднем соответственно на 14 и 10 %.

При значительной загрузке асинхронных двигателей отклонения напряжения приводят к существенному уменьшению его срока службы. При увеличении тока двигателя происходит более интенсивное старение изоляции. При отрицательных отклонениях напряжения на зажимах двигателя в 10 % и номинальной загрузке асинхронного двигателя срок его службы сокращается вдвое.

При отклонениях напряжения сети изменяется реактивная мощность синхронных двигателей, что имеет важное значение при использовании синхронных двигателей для компенсации реактивной мощности. Это относится в полной мере и к конденсаторным установкам. При недостаточной реактивной мощности, генерируемой в сеть синхронными двигателями, приходится дополнительно использовать батареи конденсаторов, что снижает надежность системы электроснабжения за счет увеличения числа элементов системы.

Колебания напряжения также, как и отклонения напряжения, оказывают отрицательное влияние на работу электродвигателей. Весьма чувствителен к отклонениям напряжения питающей сети вентильный электропривод, так как изменение выпрямленного напряжения приводит к изменению частоты вращения двигателей.

На предприятиях, имеющих собственные ТЭЦ, колебания амплитуды и фазы напряжения, возникающие при колебаниях напряжения, приводят к колебаниям электромагнитного момента, активной и реактивной мощностей генераторов, что отрицательно сказывается на устойчивости работы станции в целом, а, следовательно, на ее функциональной надежности.

Несинусоидальные режимы оказывают ощутимое влияние на надежность работы электродвигателей. Это объясняется тем, что при наличии высших гармоник в кривой напряжения более интенсивно протекает процесс старения изоляции, чем в случае работы электрооборудования при синусоидальном напряжении. Так, например, при коэффициенте несинусоидальности 5 %, через два года эксплуатации тангенс угла диэлектрических потерь конденсаторов увеличивается в 2 раза.

Несимметрия напряжения неблагоприятно сказывается на работе и сроке службы асинхронных двигателей. Так, несимметрия напряжения в 1 % вызывает значительную несимметрию токов в обмотках (до 9 %).

Токи обратной последовательности накладываются на токи прямой последовательности и вызывают дополнительный нагрев статора и ротора, что приводит к ускоренному старению изоляции и уменьшению располагаемой мощности двигателя.

Известно, что при несимметрии напряжения в 4 % срок службы асинхронного двигателя, работающего с номинальной нагрузкой, сокращается примерно в 2 раза; при несимметрии напряжения в 5 % располагаемая мощность асинхронного двигателя уменьшается на 5 — 10 %.

Магнитное поле токов обратной последовательности статора синхронных машин индуцирует в массивных металлических частях ротора значительные вихревые токи, вызывающие повышенный нагрев ротора и вибрацию вращающейся части машины. При значительной несимметрии вибрация может оказаться опасной для конструкции машины.

Нагрев обмотки возбуждения синхронного двигателя за счет дополнительных потерь от несимметрии напряжения приводит к необходимости снижать ток возбуждения, при этом уменьшается реактивная мощность, выдаваемая синхронным двигателем в сеть.

Киреева Э. А.

Влияние качества электроэнергии на работу электроприемников | Группа Русэлт

• 4.1 Характерные типы электроприемников
• Отклонения ПКЭ от нормируемых значений ухудшают условия эксплуатации электрооборудования энергоснабжающих организаций и потребителей электроэнергии, могут привести к значительным убыткам как в промышленности, так и в бытовом секторе, обуславливают, как уже отмечалось, технологический и электромагнитный ущербы.
• От электрических сетей систем электроснабжения общего назначения питаются ЭП различного назначения, рассмотрим промышленные и бытовые ЭП.

Наиболее характерными типами ЭП, широко применяющимися на предприятиях различных отраслей промышленности, являются электродвигатели иустановки электрического освещения.

Значительное распространение находятэлектротермические установки, а также вентильные преобразователи, служащие для преобразования переменного тока в постоянный. Постоянный ток на промышленных предприятиях применяется для питания двигателей постоянного тока, для электролиза, в гальванических процессах, при некоторых видах сварки и т. д.

Электродвигатели применяются в приводах различных производственных механизмов. В установках, не требующих регулирования частоты вращения в процессе работы, применяются электроприводы переменного тока: асинхронные и синхронные электродвигатели.

Установлена наиболее экономичная область применения асинхронных и синхронных электродвигателей в зависимости от напряжения.

При напряжении до 1 кВ и мощности до 100 кВт экономичнее применять асинхронные двигатели, а свыше 100 кВт — синхронные, при напряжении до 6 кВ и мощности до 300 кВт — асинхронные двигатели, а выше 300 кВт — синхронные, при напряжении 10 кВ и мощности до 400 кВт — асинхронные двигатели, выше 400 кВт – синхронные.

Большое распространение асинхронных двигателей обусловлено их простотой в исполнении и эксплуатации и относительно небольшой стоимостью.

Синхронные двигатели имеют ряд преимуществ по сравнению с асинхронными двигателями: обычно используются в качестве источников реактивной мощности, их вращающий момент меньше зависит от напряжения на зажимах, во многих случаях они имеют более высокий КПД. В то же время синхронные двигатели являются более дорогими и сложными в изготовлении и эксплуатации.

Установки электрического освещения с лампами накаливания, люминесцентными, дуговыми, ртутными, натриевыми, ксеноновыми применяются на всех предприятиях для внутреннего и наружного освещения, для нужд городского освещения и т.д.

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. Сварочные трансформаторы и аппараты малой мощности подключаются к сети 380/220 В, более мощные – к сети 6 – 10 кВ .

Вентильные преобразователи в силу специфики их регулирования являются потребителями реактивной мощности (коэффициент мощности вентильных преобразователей прокатных станов колеблется от 0,3 до 0,8), что вызывает значительные отклонения напряжения в питающей сети; коэффициент несинусоидальности при работе тиристорных преобразователей прокатных станов может достигать значения более 30 % на стороне 10 кВ питающего их напряжения, на симметрию напряжения в силу симметричности их нагрузок вентильные преобразователи не влияют .

Электросварочные установки могут являться причиной нарушения нормальных условий работы для других ЭП.

В частности, сварочные агрегаты, мощность которых в настоящее время достигает 1500 кВт в единице, вызывают значительно большие колебания напряжения в электрических сетях, чем, например, пуск асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.

Кроме того, эти колебания напряжения происходят длительно и с широким диапазоном частот, в том числе и в самом неприятном для установок электрического освещения диапазоне (порядка 10 Гц).

Электротермические установки в зависимости от метода нагрева делятся на группы: дуговые печи, печи сопротивления прямого и косвенного действия, электронные плавильные печи, вакуумные, шлакового переплава, индукционные печи.

Данная группа ЭП также оказывает неблагоприятное влияние на питающую сеть, например, дуговые печи, которые могут иметь мощность до 10 МВт, в настоящее время сооружаются как однофазные. Это приводит к нарушению симметрии токов и напряжений (последнее происходит в связи с падениями напряжения на сопротивлениях сети от токов разных последовательностей).

Кроме того, дуговые печи, как и вентильные установки, являются нелинейными ЭП с малой инерционностью. Поэтому они приводят к несинусоидальности токов, а, следовательно, и напряжений.

Современная электрическая нагрузка квартиры (коттеджа) характеризуется широким спектром бытовых ЭП, которые по их назначению и влиянию на электрическую сеть можно разделить на следующие группы: пассивные потребители активной мощности (лампы накаливания, нагревательные элементы утюгов, плит, обогревателей); ЭП с асинхронными двигателями, работающими в трехфазном режиме (привод лифтов, насосов — в системе водоснабжения и отопления и др.); ЭП с асинхронными двигателями, работающими в однофазном режиме (привод компрессоров холодильников, стиральных машин и др.); ЭП с коллекторными двигателями (привод пылесосов, электродрелей и др.); сварочные агрегаты переменного и постоянного тока (для ремонтных работ в мастерской и др.); выпрямительные устройства(для зарядки аккумуляторов и др.); радиоэлектронная аппаратура (телевизоры, компьютерная техника и др.);высокочастотные установки (печи СВЧ и др.); лампы люминесцентного освещения.

1. Воздействие каждого отдельно взятого бытового ЭП незначительно, совокупность же ЭП, подключаемых к шинам 0,4 кВ трансформаторной подстанции, оказывает существенное влияние на питающую сеть.
2. 4.2 Влияние отклонений напряжения
3. Отклонения напряженияоказывают значительное влияние на работу асинхронных двигателей (АД), являющихся наиболее распространенными приемниками электроэнергии в промышленности.

Рис.4.1. Механическая характеристика двигателя при номинальном (М1) и пониженном (М2) напряжениях.

При изменении напряжения изменяется механическая характеристика АД – зависимость его вращающего момента М от скольжения s или частоты вращения (рис.4.1). С достаточной точностью можно считать, что вращающий момент двигателя пропорционален квадрату напряжения на его выводах.

При снижении напряжения уменьшается вращающий момент и частота вращения ротора двигателя, так как увеличивается его скольжение. Снижение частоты вращения зависит также от закона изменения момента сопротивления Mc (на рис 4.1 Mc принят постоянным) и от загрузки двигателя.

Зависимость частоты вращения ротора двигателя от напряжения можно выразить:

где  – синхронная частота вращения;  – коэффициент загрузки двигателя; ,– номинальные значения напряжения и скольжения соответственно.

Из формулы (4.1) видно, что при малых загрузках двигателя частота вращения ротора будет больше номинальной частоты вращения (при номинальной загрузке двигателя). В таких случаях понижения напряжения не приводят к уменьшению производительности технологического оборудования, так как снижения частоты вращения двигателей ниже номинальной не происходит.

Для двигателей, работающих с полной нагрузкой, понижение напряжения приводит к уменьшению частоты вращения. Если производительность механизмов зависит от частоты вращения двигателя, то на выводах таких двигателей рекомендуется поддерживать напряжение не ниже номинального.

При значительном снижении напряжения на выводах двигателей, работающих с полной нагрузкой, момент сопротивления механизма может превысить вращающий момент, что приводит к “опрокидыванию” двигателя, т.е. к его остановке.

Во избежание повреждений двигатель необходимо отключить от сети.

• Снижение напряжения ухудшает и условия пуска двигателя, так как при этом уменьшается его пусковой момент.
• Практический интерес представляет зависимость потребляемой двигателем активной и реактивной мощности от напряжения на его выводах.
• В случае снижения напряжения на зажимах двигателя реактивная мощность намагничивания уменьшается (на 2 – 3 % при снижении напряжения на 1 %), при той же потребляемой мощности увеличивается ток двигателя, что вызывает перегрев изоляции.
• Если двигатель длительно работает при пониженном напряжении, то из-за ускоренного износа изоляции срок службы двигателя уменьшается. Приближенно срок службы изоляции Т можно определить по формуле:

1. где – срок службы изоляциидвигателяпри номинальном напряжении и номинальной нагрузке;
2. R – коэффициент, зависящий от значения и знака отклонения напряжения, а также откоэффициента загрузки двигателяи равный:
3. , при — 0,2

Зависимость эффективности электроприемников от качества электричества: основные факторы влияния и методы их устранения

Разновидности влияния на электроприемники

В зависимости от характера воздействия параметров электрической энергии на электроприемники, различают:

• технологическое влияние;
• электромагнитное влияние.

Технологическая составляющая связана с недовыпуском продукции предприятиями, что несет для них прямые убытки. Электромагнитная составляющая характеризуется ростом потребления реактивной мощности и значительными потерями активной мощности. По расчетам экспертов, убытки от технологического воздействия на несколько порядков выше от электромагнитной составляющей потерь.

Изменение частоты

При детальном рассмотрении  влияния качества электроэнергии на технологические потери можно заметить, что основной фактор снижения производительности – снижение частоты в электрической сети.

Это провоцирует снижение скорости вращения электрических двигателей и соответственно снижает производительность технологического оборудования. При этом увеличение частоты в сети также провоцирует аварийные ситуации.

Это связано с выходом из строя технологического оборудования вследствие повышения скорости вращения электропривода.

Изменение напряжения

Колебание величины напряжения питающей электрической сети негативно влияет на работу осветительных устройств и асинхронных электродвигателей.

При понижении напряжения снижается яркость и мощность светового потока от ламп накаливания, а дроссельные светильники могут вообще не работать. Это значительно снижает производительность и может стать причиной травматизма на рабочем месте.

Пониженное напряжение также служит причиной остановки электрических двигателей и возникновению системной аварии на предприятии.

В случае увеличения напряжения, яркость освещения увеличится, но и срок службы лампы значительно сократится. Установлено, что при увеличении напряжения на 10% сверх нормативного, рабочий ресурс лампы сокращается в три раза.

При росте напряжения на зажимах электропривода, существенно возрастает потребление реактивной мощности и соответственно нагрев. Это может стать причиной перегрузки электрического мотора и выхода его из строя.

Кроме этого существует высокая вероятность пробоя изоляции на корпус и поражение людей электрическим током.

Как предупредить аварию?

Для предупреждения возникновения аварий при низком качестве поставляемой электрической энергии, следует использовать установку силовых трансформаторов и автотрансформаторов с устройством регулирования напряжения.

Для предупреждения негативного влияния изменения частоты питающей сети используют частотную разгрузку на распределительных подстанциях.

Для предупреждения травматизма, вследствие поставок электроэнергии низкого качества, следует регулярно проводить измерение сопротивления изоляции и замер контура заземления. Это поможет выявить слабые места в изоляции и отсутствие заземления.

Заказать монтаж оборудования

Вернуться назад

Влияние качества электроэнергии на работу электроприемников и электрических аппаратов

Влияние качества электроэнергии на работу электроприемников и электрических аппаратов.

Все электроприемники (ЭП) проектируются и изготовляются в расчете на определенные номинальные электрические параметры частоту, напряжение, ток и т. д. При этом предпола­гается.

что подведенное напряжение переменного тока синусо­идально и для трехфазных систем симметрично.

В основе проектирования ЭП лежит требование обеспечения их наиболее экономич­ной работы именно при номинальных параметрах.

Качество электроэнергии (КЭ), подводимой к потребителям, будем характеризовать степенью близости напряжения и тока к перечисленным выше номинальным параметрам.

Качество электроэнергии на выходе с электростанций достаточ­но высокое, но в процессе ее передачи по сети и потребления оно ухудшается.

Во-первых, вследствие потерь напряжения в сети зна­чение его у потребители уменьшается; во-вторых, в результате влияния ряда специфических электроприемников и преобразовате­лей электроэнергии  возникают несимметрия и несинусоидальностъ напряжения. Это вызывает ухудшение технико-экономичских показателей работы других ЭП.

Например, отрицательно сказывается на работе асинхронных двигателей и осветительных ламп, составляющих значи­тельную часть всех электроприемников, как понижение, так и по­вышение напряжения.

При снижении напряжения, подводимого к асиихронным двигателям, резко уменьшается их вращающий мо­мент и возрастают потери электроэнергии вследствие роста рабоче­го тока. Известно, что асинхронные двигатели обладают эффектом са­морегулирования по мощности, т. е.

их активная мощность остается практически неизменной ири изменении на­пряжения, это значит, что относительно на столько же увеличи­вается (уменьшается) ток, на сколько уменьшается (увеличивает­ся) напряжение.

Рост напряжения ведет к дополнительному нагреву стали асин­хронного двигателя и резкому возрастанию потребления реактивной мощности в соответствии со статической характеристикой.

Изменение напряжения на зажимах ЭП различных технологи­ческих установок промышленных предприятий (электропечи, электролиз) также приводит к неблагоприятным последствиям. Напри­мер, снижение напряжения на 5-7% от номинального иногда уменьшает производительность печей на 10—12%.

Несимметрия и несинусоидальность напряжения влияют на ра­боту ЭП следующим образом.

Рабочий процесс трехфазных асинхронных и синхронных дви­гателей определяется вращающимся магнитным потоком, создаваемым трехфазными токами обмоток статора.

Известно, что при несимметрии этих токов магнитное поле можно рассматривать как сумму двух вращающихся полей, одно из которых вращается в направлении, обратном направлению вращения двигателя, тормозя его.

Это ведет также к дополнительному нагреву обмоток и стали машины, возникновению в ряде случаев вибрации.

При несимметрии напряжений температура обмоток трансфор­маторов может превысить допустимое значение; возможно также снижение мощности, передаваемой потребителю. Несинусоидальность кривой напряжения вызывает дополнительные отклонения: перегрузку силовых конденсаторов токами высших гармоник, снижение экономичности работы электросетей

Следует остановиться еще на одном явлении, также ухудшаю­щем качество электроэнергии — на колебании напряжения.

При включении короткозамкнутых асинхронных двигателей или других ЭП значительной мощности и резкопеременной нагрузке (прокат­ные станы на металлургических заводах) в сети возникают быстро протекающие, кратковременные изменения напряжении вследствие соответствующих им потерь в сети.

Эти изменения обычно называ­ют колебаниями напряжения. Последние отрицательно влияют на зрение при электрическом освещении. Раздражение глаз при этом зависит как от амплитуды колебаний, так и от частоты их возник­новения.

Несимметрия напряжений вызывается обычно мощными одно­фазными нагрузками, например тяговыми, несинусоидальность — нелинейными нагрузками, главным образом установками с вен­тильными преобразователями большой мощности для питания электропривода постоянного тока, в частности тягового.

Рост электропотребления промышленностью и электрифициро­ванным транспортом обусловливает увеличение доли злектроприемников с толчковыми, несимметричными нагрузками, нагрузками с нелинейными характеристиками.

Поэтому повышение качества электроэнергии имеет очень большое значение.

 Влияние качества электроэнергии  на работу электроприемников  — очень важный показатель который необходимо учитывать при проектировании электроэнергетических обьектов.

Влияние качества электрической энергии на работу электроприемников

Определение 1

Качество электрической энергии – это степень соответствия параметров электроэнергии их нормативно установленным значениям.

Определение 2

Параметр электрической энергии – это величина, которая количественно характеризует какое-либо свойство электрической энергии.

Все показатели качества электрической энергии делятся на:

1. Основные, к которым относятся: отклонение частоты, отклонение напряжения, импульсное напряжение, размах изменения напряжения, продолжительность провала напряжения, доза колебаний напряжения, коэффициент нулевой последовательности напряжения, коэффициент несинусоидальности кривой напряжения, коэффициент обратной последовательности напряжений, коэффициент гармонической составляющей четкого (нечеткого) порядка.
2. Дополнительные, к которым относятся: коэффициент амплитудной модуляции напряжений, а также коэффициенты небаланса фазных и междуфазных напряжений.

В течении 95 % времени показатели электрической энергии не должны выходить за границы нормально допустимых значений.

В течение всего времени, в том числе в послеаварийные режимы, показатели не должны выходить за границы максимально допустимых значений.

Контроль качества электрической энергии осуществляется специальными сотрудниками предприятия, при этом длительность измерения показателей качества электроэнергии должна составлять не менее 24 часов.

• Одним из самых важных показателей является отклонение напряжения, допустимое значение которого рассчитывается по формуле:
• $Utmax = ((U(t) — Un)/Un)*100$%
• где: U(t) — действующее значение напряжения прямой последовательности основной частоты в момент времени t; Un — номинальное напряжение.
• Еще одним важным показателем качества электрической энергии является размах изменения напряжения, который представляет собой разность между амплитудными или действующими значениями напряжения до и после изменения напряжения (одиночного). Данный показатель может быть рассчитана по формуле:
• $Uизм.н = ((Ui — Ui+1)/√2Uн) *100 $%
• где Ui, Ui+1 — значения экстремумов, которые следуют друг за другом.

Доза колебаний напряжений в существующих электрических сетях вводится по мере обеспечения их необходимым оборудованием, также она является идентичной размаху изменения напряжения, поэтому при использовании показателя дозы колебания напряжения делает применение показателя изменения размаха напряжения необязательной. Данная характеристика представляет собой интегральную характеристику колебаний напряжения, которые вызывают у человека за определенный промежуток времени раздражение глаз из-за мигания света.

Влияние качества электроэнергии на работу электроприемников

Изменение напряжения может оказывать значительное влияние на работу электроприемников. Например, снижение напряжение уменьшается частота вращения и вращающий момент ротора электрических двигателей, потому что увеличивается его скольжение.

При значительном снижении напряжения на выводах двигателя, который работает с полной нагрузкой, может стать причиной его остановки, так как момент сопротивления механизма может стать больше, чем вращающий момент.

Кроме того, снижение напряжения может стать причиной ухудшение условий пуска двигателя, снижение потребление им реактивной мощности, что приводит к перегреву изоляции и снижению срока его службы.

Снижение напряжения также оказывает влияние на работу осветительных установок, в частности, уменьшается световой поток ламп (при использовании ламп накаливания) и сокращается срок службы. Увеличение напряжения становится причиной повышения потребления реактивной мощности люминесцентными лампами.

К колебаниями напряжения очень чувствительны осветительные приборы. Они вызывают мигание источников света, что способствует утомлению глаз человека, снижению производительности труда, а в некоторых случаях может стать причиной травматизма на рабочем месте.

Колебания напряжения нарушают работу таких приборов, как телевизоры, компьютерной техники, телефонной связи и т.п.

В случае колебания напряжения более 15 % нарушается работа электрических двигателей, могут отпадать магнитные пускатели — приводит к отключению двигателя.

Незначительная несимметрия напряжения (коэффициент нулевой последовательности) становится причиной возникновения токов обратной последовательности, которые накладываются на токи прямой последовательности, что становится причиной дополнительного нагрева ротора двигателя и ускоренного старения изоляции и уменьшения мощности.

Несимметрия оказывает значительное влияние на работу однофазных электроприемников, сокращая их срок службы. Несинусоидальность напряжения, которая обусловлена электроприемниками с нелинейной вольтамперной характеристикой, становится причиной возникновения в сети высших гармонических напряжения и тока.

Это может привести к дополнительным потерям активной мощности в элементах системы электроснабжения и ухудшению работы устройств телемеханики и автоматики.

Таким образом качество электрической энергии существенно влияет на надежность электроснабжения промышленных и гражданских объектов. Аварийность в сетях с низким качеством электрической энергии значительно выше, чем в тех случаях, когда качество энергии находится в допустимых пределах.

Влияние качества электроэнергии на эксплуатационные свойства электрооборудования

Одним из факторов, оказывающих серьезное влияние на эффективность работы электрооборудования и приводящих к ухудшению его эксплуатационно-технических характеристик, к преждевременному выходу из строя, является низкое качество электроэнергии на зажимах электроприемников.

Причины появления недопустимых значений показателей качества электроэнергии связаны с дефицитом реактивной мощности в узлах нагрузки, неправильным проектированием трансформаторных подстанций, перегрузками сетей низкого напряжения, чрезмерно большими потерями напряжения в распределительных сетях, отсутствием и неправильной эксплуатацией регулирующих устройств.

Требования к качеству электроэнергии регламентируются ГОСТ 32144—2013. Основными показателями качества электроэнергии являются: отклонение частоты Af; отклонения напряжения 8U; колебания напряжения; несинусоидальность напряжения; несимметричность напряжений в трехфазных системах; провалы напряжения; импульсные напряжения.

ГОСТ 32144—2013 регламентирует значения показателей качества электроэнергии в системах электроснабжения общего назначения. Так, отклонения напряжения не должны превышать ±10 % номинального значения в течение 100 % времени для интервала в одну неделю, отклонения частоты ±1 Гц.

Эффективность работы электроприемников зависит прежде всего от величины отклонений напряжения. Этот параметр наиболее часто также нарушается.

Перспективы развития электроустановок предприятий связи предполагают значительное расширение объема применяемых электротехнических и электронных устройств и значительное их усложнение. Внедрение преобразовательной техники на интегральных микросхемах и микропроцессорах резко повышает требования к качеству электроэнергии и, в частности, в импульсных режимах.

• Рассмотрим влияние показателей качества электроэнергии на работу отдельных электроприемников.
• Отклонения напряжения оказывают существенное влияние на работу электрических двигателей, осветительных приборов, электронагревательных элементов.
• При увеличении напряжения изменяются потери в электрических машинах. Общая активная мощность, потребляемая асинхронным короткозамкнутым электродвигателем из сети, определяется по формуле

1. где кн — коэффициент нагрузки;
2. АР — потери мощности в электродвигателе при номинальном напряжении;
3. кр — коэффициент пропорциональности.

Установлено, что при 6U = +10 % UHOM изменения мощности составляют 3 %. Более резко с ростом напряжения увеличивается реактивная мощность. Изменение напряжения на 1 % приводит к росту реактивной мощности на 3 %.

При снижении напряжения увеличивается ток, потребляемый из сети, и двигатель начинает греться. Наблюдается преждевременный выход из строя его изоляции. Приближенная зависимость срока службы асинхронного электродвигателя от изменения напряжения описывается формулой

где Тсл ном — срок службы электродвигателя при номинальных значениях напряжения и нагрузки.

Уменьшение напряжения приводит к изменению вращающего момента асинхронного электродвигателя. Известна квадратичная зависимость величины напряжения от вращающего момента. При значительных уменьшениях напряжения происходят «опрокидывание» электродвигателя и выход его из строя.

Весьма чувствительны к отклонениям напряжения осветительные установки. Работа электронагревательных установок (водонагреватели, калориферы и др.) также зависит от отклонений напряжения.

Достаточно сказать, что их активная мощность пропорциональна квадрату приложенного напряжения.

При выходе напряжения за пределы допусков резко сокращается срок службы электронагревательных элементов (при увеличении напряжения), при снижении напряжения возрастает время на выполнение технологических процессов.

Колебания напряжения представляют собой быстрые изменения, возникающие при ударных отклонениях нагрузки, коротких замыканиях в сети, включении мощных асинхронных электродвигателей. Колебания напряжения приводят к мерцанию осветительных ламп, влияют на четкость восприятия предметов, снижают производительность труда, ухудшают самочувствие работающих.

Помимо колебаний напряжения в последнее время большой интерес вызывают импульсные напряжения, возникающие на зажимах электроприемников при аварийных ситуациях в сети (короткие замыкания, грозовые воздействия и т. д.).

Величина напряжения в этих случаях может достигать десятков киловольт при длительности 0,1 — 10 мкс. Чувствительны к таким перенапряжениям аппараты на современной полупроводниковой элементной базе. До 50 % всех выходов из строя радиоэлектронной аппаратуры обусловлено появлением импульсных напряжений.

При использовании ЭВМ и других устройств дискретной техники могут быть сбои информации.

В качестве средств уменьшения колебаний напряжения можно рекомендовать раздельное питание ударной нагрузки, использование продольной емкостной компенсации, применение синхронных машин с быстродействующей системой регулирования напряжения.

Провалы напряжения — влияние провалов напряжения на функционирование электроприемников следует рассматривать в двух аспектах: влияние на технологические установки в промышленности и на телекоммуникационные системы. В промышленности наибольшее распространение получили асинхронные короткозамкнутые электродвигатели.

Вопрос влияния провалов напряжения на эти электроприемники необходимо увязывать с возможностью самозапуска привода. Наиболее часто в промышленности применяются насосы, обеспечивающие перекачку воды и других технологических жидкостей.

Само- запуск центробежных насосов может быть успешным, если длительность провала напряжения не превышает 1—3 с.

Информационные и телекоммуникационные системы восприимчивы ко многим видам помех и особенно к провалам напряжения. К указанным потребителям относятся вычислительные центры, АТС, системы охранной и пожарной сигнализации и др. Прекращение электропитания их может привести к потере оперативной информации и значительному ущербу.

Несинусоидальностъ напряжения обусловлена наличием среди электроприемников нелинейных элементов — сварочных трансформаторов, выпрямительных устройств и др. Несинусоидальность напряжения влияет на все виды электроприемников. В самом общем виде появление высших гармонических составляющих крайне нежелательно, так как они:

• • вызывают увеличение потерь мощности и энергии в системах электроснабжения;
• • приводят к ускоренному выходу из строя конденсаторных батарей, кабелей и других электротехнических изделий;

• • создают помехи для работы средств связи, автоматики, защиты и телемеханики;
• • создают помехи радиоэлектронным приборам (телевизоры, радиоприемники и др.).

Особенно чувствительны к появлению высших гармоник конденсаторные батареи и кабели. При использовании конденсаторов создаются условия для возникновения резонанса токов и напряжений на частоте какой-либо гармоники, что приводит к опасной перегрузке конденсаторов.

При несинусоидальном напряжении наблюдается ускоренное старение изоляции электрических машин, трансформаторов, конденсаторов и кабелей в результате повышенного нагрева токоведущих частей, а также необратимых физико-химических процессов, протекающих под воздействием электрических полей, создаваемых высшими гармониками.

• Высшие гармоники могут привести к сбоям в работе систем релейной защиты, автоматики, телемеханики и связи, в работе преобразователей на тиристорах.
• Воздействие их на радиоэлектронную аппаратуру приводит к ухудшению качества принимаемых сигналов и преждевременному выходу ее из строя.
• В качестве мер борьбы с несинусоидальностью кривой напряжения рекомендуется использование фильтров, а также питание устройств, создающих гармоники, от отдельных трансформаторов.

Для городских и сельских электрических сетей характерна неравномерность распределения нагрузки по фазам и, как следствие, не- симметрия напряжений, сопровождающаяся протеканием тока в нулевом проводе.

Несимметрия напряжений приводит к дополнительному нагреву обмоток и сокращению срока службы электродвигателей. При величине несимметрии 4 % и работе с номинальным вращающим моментом срок службы асинхронного двигателя сокращается вдвое.

Помимо этого наблюдаются ложные срабатывания или неправильная работа устройств защиты и автоматики.

Подводя итог, можно констатировать, что отрицательное влияние ненормированных значений показателей качества электроэнергии на работу электротехнического и электронного оборудования очевидно. Особенно важно поддерживать у электроприемников требуемые значения отклонений напряжения.

Среди первоочередных мер решения поставленной задачи можно рекомендовать:

• • установку переключателей отпаек трансформаторов потребительских трансформаторных подстанций в правильное положение;
• • обоснованный выбор устройств автоматического регулирования напряжения;
• • обеспечение встречного регулирования;
• • систематический контроль напряжения в распределительных сетях.

Все оказывающие влияние на электрооборудование факторы могут действовать одновременно и связаны сложной зависимостью, определяющей случайный характер возникновения отказов. Также следует подчеркнуть, что признание случайного характера отказов вовсе не означает признание неизбежности их возникновения.

Если закономерности возникновения отказов правильно определены, то возможно принятие таких мер, которые для конкретного оборудования в конкретных условиях позволили бы существенно снизить вероятность отказов.

Изучение закономерностей возникновения отказов требует более подробного освещения влияния основных объективных факторов на показатели функционирования электрооборудования.

доклад. презентация. Влияние качества электроэнергии на работу электроприемников

С этим файлом связано 1 файл(ов). Среди них: доклад.doc. Показать все связанные файлыПодборка по базе: ПК_ПЛАН-КОНСПЕКТ ФИЗИЧЕСКИЕ КАЧЕСТВА В БАДМИНТОНЕ.docx, Наркотики и их влияние на развитие здоровой личности.docx, Мероприятия для достижения целей в области качества на _____ год, Реферат. Премии в области качества. Самооценка деятельности орга, Санкции и их влияние на экономику Ирана.docx, физиологическое влияние массажа на организм реферат1.docx, Ответы на контрольную работу.docx, Периодизация и истоки и влияние Нового Времени.docx, Исследование лекарственных свойств на примере аспирина и его вли, Исследование качества воды.docx Ветошкина М.С., КЭЛ-081(св) К показателям качества электроэнергии относятся: Отклонение напряжения Колебания напряжения Несимметрия напряжений Несинусоидальность напряжения Отклонение частоты — Электромагнитные помехи Освещение:

-Снижается срок службы ламп освещения, так при величине напряжения 1,1Uном срок службы ламп накаливания снижается в 4 раза. -При величине напряжения 0,9Uном снижается световой поток ламп накаливания на 40% и люминесцентных ламп на 15%. -При величине напряжения менее 0,9Uном люминесцентные лампы мерцают, а при 0,8Uном просто не загораются. Электропривод: -При снижении напряжения на зажимах асинхронного электродвигателя на 15% момент снижается на 25%. Двигатель может не запуститься или остановиться. -При снижении напряжения увеличивается потребляемый от сети ток, что влечёт разогрев обмоток и снижение срока службы двигателя. При длительной работе на напряжении 0,9ном срок службы двигателя снижается вдвое. -При повышении напряжения на 1% потребляемая двигателем реактивная мощность увеличивается на 3…7%. Снижается эффективность работы привода и сети.

Технологические установки:

-При снижении напряжения существенно ухудшается технологический процесс, увеличивается его длительность. Следовательно, увеличивается себестоимость производства. -При повышении напряжения снижается срок службы оборудования, повышается вероятность аварий. -При значительных отклонениях напряжения происходит срыв технологического процесса.

Колебания напряжения более 10% могут привести к погасанию газоразрядных ламп. При глубоких колебаниях напряжения (более 15%) могут отпасть контакты магнитных пускателей, вызвав нарушения технологии производства. Колебания напряжения с размахом 10… 15% могут привести к выходу из строя конденсаторов, а также вентильных выпрямительных агрегатов.

Колебания недопустимы для текстильного, бумагоделательного и других производств, предъявляющих особенно высокие требования к точности поддержания частоты вращения приводов, в качестве которых используют асинхронные двигатели.

Колебания напряжения с размахом 5 % вызывают резкое увеличение износа анодов и сокращение срока службы. Колебания напряжения отрицательно влияют на работу радиоприборов, нарушая их нормальную работу и снижая срок службы. К электроприемникам, чувствительным к колебаниям напряжения, относятся также вычислительные машины, рентгеновские установки и т.д. Источниками несимметрии напряжений являются: -дуговые сталеплавильные печи, -тяговые подстанции переменного тока, -электросварочные машины,

-однофазные электротермические установки и другие однофазные, двухфазные и несимметричные трёхфазные потребители электроэнергии, в том числе бытовые.

Влияние несимметрии напряжений на работу электрооборудования: -Рост потерь электроэнергии в сетях, вызванный дополнительными потерями в нулевом проводе. -Однофазные, двухфазные потребители и разные фазы трёхфазных потребителей электроэнергии работают на различных не номинальных напряжениях, что вызывает те же последствия, как при отклонении напряжения. -В электродвигателях, кроме отрицательного влияния не несимметричных напряжений, возникают магнитные поля, вращающиеся встречно вращению ротора.

-Значительное снижение срока службы электрических машин, включая трансформаторы, как результат общего влияния на них несимметрии напряжений.

Источниками несинусоидальности напряжения являются: -статические преобразователи, -дуговые сталеплавильные и индукционные печи, -трансформаторы, -синхронные двигатели, -сварочные установки, -газоразрядные осветительные и бытовые приборы и так далее.

Влияние несинусоидальности напряжения на работу электрооборудования:

-Фронты несинусоидального напряжения воздействуют на изоляцию кабельных линий электропередач, — учащаются однофазные короткие замыкания на землю. -Аналогично кабелю, пробиваются конденсаторы. -В электрических машинах, включая трансформаторы, возрастают суммарные потери. -Возрастает недоучёт электроэнергии, вследствие тормозящего воздействия на индукционные счётчики гармоник обратной последовательности. -Неправильно срабатывают устройства управления и защиты. -Выходят из строя компьютеры. Жесткие требования стандарта к отклонениям частоты питающего напряжения обусловлены значительным влиянием частоты на режимы работы электрооборудования, ход технологических процессов производства и, как следствие, технико-экономические показатели работы промышленных предприятий. Электромагнитная составляющая ущерба обусловлена увеличением потерь активной мощности в электрических сетях и ростом потребления активной и реактивной мощностей.

Известно, что снижение частоты на 1 % увеличивает потери в электрических сетях на 2 % .

Отклонения частоты отрицательно влияют на работу электронной техники, пониженная частота в электрической сети влияет и на срок службы оборудования, содержащего элементы со сталью (электродвигатели, трансформаторы, реакторы со стальным магнитопроводом), за счет увеличения тока намагничивания в таких аппаратах и дополнительного нагрева стальных сердечников.

Провалы напряжения Провалы напряжения – это внезапное и значительное снижение напряжения (менее 90 % Uном) длительностью от нескольких периодов до нескольких десятков секунд с последующим восстановлением напряжения. Причинами провалов напряжения является срабатывание средств защиты и автоматики при отключении грозовых перенапряжений, токов короткого замыкания (КЗ), а также при ложных срабатываниях защит или в результате ошибочных действий оперативного персонала.

Временное перенапряжение

Внезапное и значительное повышение напряжения (более 110% Uном) длительностью более 10 миллисекунд. Временные перенапряжения возникают при коммутациях оборудования (коммутационные, кратковременные) и при коротких замыканиях на землю (длительные). Коммутационные перенапряжения возникают при разгрузке протяжённых линий электропередач высокого напряжения. Длительные перенапряжения возникают в сетях с компенсированной нейтралью и четырёхпроводных сетях при обрыве нейтрального провода, в сетях с изолированной нейтралью при однофазном КЗ на землю (в сетях 6-10-35 кВ в таком режиме допускается длительная работа).

Импульсное перенапряжение

Импульсное перенапряжение – это резкое повышение напряжения длительностью менее 10 миллисекунд. Импульсные перенапряжения возникают при грозовых явлениях и при коммутациях оборудования (трансформаторы, двигатели, конденсаторы, кабели), в том числе при отключении токов КЗ. Величина импульса перенапряжения зависит от многих условий, но всегда значительна и может достигать многих сотен тысяч вольт. Таким образом, качество электроэнергии существенно влияет на надёжность электроснабжения, поскольку аварийность в сетях с низким качеством электроэнергии выше, чем в случае, когда показатели качества электроэнергии находятся в допустимых пределах.

Важнейшая роль в обеспечении качества электрической энергии отводится её потребителям. Но до тех пор, пока они не будут знать, что творится с качеством потребляемой ими электроэнергии, и сколько средств они при этом теряют, ждать реальных подвижек в лучшую сторону не приходится.