Influența abaterilor de tensiune asupra funcționării receptoarelor electrice

Influența semnificativă a tensiunii de rețea asupra funcționării consumatorilor electrici impune acordarea unei atenții deosebite menținerii tensiunii la bornele consumatorilor aproape de tensiunea nominală. Tensiunea furnizată consumatorilor este una dintre indicatori de calitate a puterii.

Modificările tensiunii de rețea pot fi clasificate după cum urmează:

1. Schimbări lente de tensiune care apar de obicei în timpul funcționării rețelei. Aceste modificări se numesc abateri de tensiune... Abaterile de tensiune sunt definite ca diferența dintre tensiunea reală la bornele consumatorilor de energie și Tensiune nominală… Abaterile de tensiune pot fi negative sau pozitive. Primul care corespunde subtensiunii în raport cu nominalul, al doilea — creșterea tensiunii.

Abaterile de tensiune în rețelele electrice sunt cauzate de modificări ale sarcinilor rețelei, modurilor de funcționare ale centralelor electrice etc.

2. Schimbări rapide de tensiune din cauza defecțiunilor sistemelor electrice și din alte cauze. Exemplele includ scurtcircuite, balansarea mașinilor, pornirea și oprirea unuia dintre elementele instalației etc. Sunt cauzate fluctuații rapide de tensiune.

Tot receptori de energie electrică sunt proiectate pentru a funcționa la o anumită tensiune nominală. Abaterile de tensiune de la tensiunea nominală la bornele lor conduc la deteriorarea funcționării receptoarelor electrice.

Modificarea principalelor caracteristici ale lămpilor cu incandescență în funcție de tensiunea la bornele acestora este dată în fig. 1.

Orez. 1. Caracteristicile lămpilor cu incandescență: 1 — flux luminos, 2 — flux luminos, 3 — durata de viață (numerele de pe ordonată pentru curbele 1 și 2).

Curbele prezentate arată influența mare a tensiunii asupra performanței lămpilor cu incandescență. De exemplu, o scădere cu 5% a tensiunii corespunde unei scăderi de 18% a fluxului luminos, iar o scădere cu 10% a tensiunii determină o scădere a fluxului luminos al lămpii cu mai mult de 30%.

O scădere a fluxului luminos al lămpilor duce la o scădere a iluminării locului de muncă, în urma căreia productivitatea muncii scade și indicatorii de calitate se deteriorează.

Iluminarea slabă a locurilor de muncă, căilor, străzilor etc. crește numărul de accidente cu oameni. Scăderile de tensiune degradează eficiența lămpilor cu incandescență. Reducerea tensiunii cu 10% reduce eficiența luminoasă a lămpii (lm / m / W) cu 20%.

O creștere a tensiunii de rețea duce la o creștere a eficienței lămpilor.Dar creșterea tensiunii duce la o scădere bruscă a duratei de viață a lămpilor. Cu o creștere de 5% a tensiunii, durata de viață a lămpilor incandescente este redusă la jumătate, iar cu o creștere de 10% - de mai mult de 3 ori.

Lămpile fluorescente sunt mai puțin sensibile la fluctuațiile tensiunii de la rețea. Variațiile de tensiune de 1% vor determina o modificare medie a fluxului luminos al lămpii de 1,25%.

La aparatele de incalzire de uz casnic (tigle, fiare de calcat etc.) elementele de incalzire constau din rezistente active. Puterea dată de acestea în funcție de tensiunea rețelei este exprimată prin ecuație

P = I2R = U2/R

arată că o scădere a tensiunii de rețea determină o scădere bruscă a puterii furnizate de dispozitivul de încălzire. Acesta din urmă duce la o creștere semnificativă a timpului de funcționare a dispozitivului și la un consum excesiv de energie electrică pentru gătit etc.

Caracteristicile tuturor celorlalte aparate electrocasnice depind, de asemenea, de tensiunea furnizată. Când se modifică tensiunea la bornele motoarelor electrice, cuplul, consumul de energie și durata de viață a izolației înfășurării se modifică.

Cuplurile motoarelor cu inducție sunt proporționale cu pătratul tensiunii aplicate la bornele lor. Dacă cuplul motorului la tensiunea nominală este considerat 100%, atunci la o tensiune de 90%, de exemplu, cuplul va fi de 81%. Căderile severe de tensiune pot cauza chiar blocarea sau eșuarea pornirii motoarelor, conducând utilaje cu condiții dificile de pornire (palanuri, concasoare, mori etc.).Insuficient (cuplurile motoarelor electrice pot cauza defecte ale produsului, deteriorarea semifabricatelor etc.)

Dependența modificării puterii consumate de motoarele electrice de tensiunea în timpul funcționării staționare a sistemului se numesc caracteristici statice ale sarcinii electrice a consumatorilor.

Pe măsură ce tensiunea scade, puterea activă consumată de motorul electric scade din cauza scăderii cuplului și a alunecarea crescândă.

O creștere a alunecării duce la o creștere a pierderilor de putere activă în motor. Pe măsură ce tensiunea crește, alunecarea scade și puterea necesară pentru a antrena mecanismul crește. Pierderea de putere activă în motorul electric este redusă.

Analiza arată că sarcina rezistivă de la motoarele electrice se modifică nesemnificativ atunci când tensiunea se modifică, corespunzătoare modurilor normale de funcționare ale sistemului și, prin urmare, se poate presupune că este constantă.

Modificarea sarcinii reactive a motoarelor electrice de la tensiune depinde de raportul dintre puterea reactivă de magnetizare și disiparea puterii reactive a motoarelor. Forța de magnetizare reactivă variază aproximativ proporțional cu a patra putere a tensiunii. Disiparea puterii reactive, în funcție de curentul motoarelor electrice, variază invers proporțional cu aproximativ a doua putere a tensiunii.

Când tensiunea scade în raport cu valoarea nominală (până la o anumită valoare), sarcina reactivă a motoarelor electrice scade întotdeauna.Acest lucru se explică prin faptul că puterea reactivă de magnetizare, care reprezintă până la 70% din puterea reactivă totală consumată de motorul electric, scade mai repede decât crește puterea reactivă de disipare.

Dependența consumului de putere reactivă de tensiunea rețelei pentru unii utilizatori sunt prezentate în fig. 2. Aceste curbe sunt caracteristicile statice ale sarcinilor electrice ale consumatorilor în ansamblu, adică ținând cont de influența transformatoarelor, a iluminatului etc. peste ei.

Orez. 2. Caracteristicile statice ale sarcinilor electrice: 1 — fabrică de hârtie, cosφ = 0,92, 2 — fabrică de prelucrare a metalelor, cosφ = 0,93, 3 — fabrică de textile, cosφ = 0,77.

Curba 1 a fabricii de hârtie este foarte abruptă. Cu cât sarcina motoarelor este mai mică și factorul de putere al acestora la tensiunea nominală mai mare, cu atât curba de dependență a puterii reactive consumate de tensiunea de rețea este mai abruptă. Reducerea tensiunii pe termen lung cu 10% la bornele motoarelor electrice atunci când acestea sunt complet încărcate, din cauza temperaturii mai ridicate a înfășurărilor, până când izolația motoarelor se uzează aproximativ de două ori mai repede decât la tensiunea nominală.