Receptoare de energie electrică

Receptorul de energie electrică (receptor electric) este un aparat, unitate, mecanism destinat conversia energiei electrice într-un alt tip de energie (inclusiv electrică, în funcție de alți parametri) pentru a o utiliza.

În funcție de scopul lor tehnologic, ele sunt clasificate în funcție de tipul de energie în care acest receptor transformă energia electrică, în special:

• mecanisme de acționare a mașinilor și mecanisme;

• instalatii electrotermale si electrice;

• instalatii electrochimice;

• instalarea electrodului astenie;

• instalații de câmpuri electrostatice și electromagnetice,

• electrofiltre;

• instalatii de tratare a scanteilor;

• mașini electronice și de calcul;

• dispozitive de control și testare a produselor.

Un utilizator de energie electrică numit receptor electric sau un grup de receptoare electrice unite printr-un proces tehnologic și situate într-o anumită zonă.

Legea federală „Cu privire la energie” definește consumatorul de energie electrică și termică ca o persoană care o achiziționează pentru propriile nevoi casnice sau industriale, iar subiecții industriei electrice - „persoanele care desfășoară activități în domeniul energiei electrice, inclusiv producția de energie electrică și termică, furnizarea de energie către consumatori „pe timpul transportului de energie electrică, controlul operațional al dispecerelor în industria electrică, vânzările de energie electrică, organizarea achiziției și vânzării energiei electrice”.

Clasificarea consumatorilor de energie electrică pentru a asigura fiabilitatea alimentării cu energie electrică

În ceea ce privește asigurarea fiabilității sursei de alimentare, consumatorii de energie electrică sunt împărțiți în următoarele trei categorii:

Receptoare electrice din categoria I - receptoare electrice, a căror întrerupere a alimentării cu energie electrică poate duce la: pericol pentru viața umană, daune semnificative aduse economiei naționale, deteriorarea echipamentelor de bază scumpe, defecte masive ale produsului, perturbarea unui proces tehnologic complex, perturbarea funcţionării unor elemente deosebit de importante ale economiei comunităţii.

Din lineup receptoare electrice de categoria I se distinge un grup special de receptoare electrice, a căror funcționare continuă este necesară pentru o oprire lină a producției pentru a preveni amenințările la adresa vieții umane, exploziile, incendiile și deteriorarea echipamentelor principale scumpe.

Receptoare electrice de categoria II - receptoare electrice, a căror întrerupere a alimentării cu energie electrică duce la o penurie în masă de produse, întreruperi în masă ale lucrătorilor, mecanismelor și transportului industrial, întreruperea activităților normale a unui număr semnificativ de locuitori ai orașelor și zonelor rurale. zone.

Receptoare electrice de categoria III — toate celelalte receptoare electrice care nu îndeplinesc definițiile pentru categoriile I și II. Acestea sunt receptoare ale atelierelor auxiliare, producție de produse non-serială etc.

Receptoarele electrice de categoria I trebuie alimentate cu energie electrică de la două surse de alimentare independente, reciproc redundante, iar întreruperea alimentării lor în cazul unei căderi de curent de la una dintre sursele de alimentare poate fi permisă numai în timpul restabilirii automate a alimentării cu energie. Pentru a alimenta un grup special de consumatori electrici din categoria I, trebuie asigurată o alimentare suplimentară de la o a treia sursă de alimentare independentă reciproc redundantă.

Pentru stabilirea corectă a categoriei receptoarelor electrice este necesar să se aprecieze probabilitatea producerii unui accident în tronsoanele sistemului de alimentare cu energie electrică, să se determine posibilele consecințe și pagube materiale ca urmare a acestor accidente. La determinarea categoriei de receptoare electrice, categoria de putere continuă necesară pentru diferite grupuri de receptoare electrice nu trebuie supraestimată. La determinarea receptoarelor electrice pentru prima categorie se ia în considerare rezerva tehnologică, pentru a doua - deplasarea producției.

Clasificarea receptorilor de energie electrică

Consumatorii de energie electrică se caracterizează prin:

1.puterea totală instalată a receptoarelor electrice;

2. prin apartenența la industrie (de exemplu, agricultură);

3. pe grupe tarifare;

4. pe categorii de servicii energetice.

Instalațiile electrice care produc, transformă, distribuie și consumă energie electrică se împart pe nivel de tensiune în instalații electrice cu tensiunea peste 1 kV și până la 1 kV (pentru instalațiile electrice cu curent continuu — până la 1,5 kV). Instalațiile electrice cu o tensiune de până la 1 kV AC se realizează cu un neutru solid împământat, iar în condiții cu cerințe de siguranță sporite - cu un neutru izolat (mine de turbă, mine de cărbune, instalații electrice mobile etc.).

Instalațiile de peste 1 kV se împart în instalații:

1) cu neutru izolat (tensiune 35 kV și mai mică);

2) cu neutru compensat (conectat la pământ prin rezistență inductivă pentru compensarea curenților capacitivi), sunt utilizate pentru rețele cu o tensiune de până la 35 kV și rar 110 kV;

3) cu un neutru împământat orb (tensiune 110 kV și mai mult).

Prin natura curentului, toate receptoarele electrice care funcționează din rețea pot fi împărțite în receptoare electrice cu curent alternativ cu o frecvență industrială de 50 Hz (în unele țări folosesc 60 Hz), curent alternativ cu frecvență crescută sau scăzută și curent continuu. .

Majoritatea consumatorilor de energie electrică ai utilizatorilor industriali de electricitate funcționează pe curent alternativ trifazat cu o frecvență de 50 Hz.

Se utilizează setări de frecvență crescută:

• pentru încălzire pentru călire, pentru ștanțarea metalelor, cuptoare cu microunde etc.;

• în tehnologii în care este necesară o viteză mare de rotație a unui motor electric (industria textilă, prelucrarea lemnului, scule electrice portabile în construcțiile de aeronave) etc.

Pentru a obține o frecvență de până la 10.000 Hz, se folosesc convertoare cu tiristoare, pentru frecvențe peste 10.000 Hz, se folosesc generatoare electronice.

Receptoarele electrice de joasă frecvență sunt utilizate în dispozitivele de transport, de exemplu pentru laminoare (f = 16,6 Hz), în instalațiile de amestecare a metalelor în cuptoare (f = 0 ... 25 Hz). În plus, frecvența de tensiune redusă este utilizată în dispozitivele de încălzire prin inducție.

Experiența cu utilizarea frecvențelor industriale (50 Hz) și crescute (60 Hz) a confirmat fezabilitatea economică a unei frecvențe de 60 Hz, iar calculele tehnice și economice au arătat că frecvența optimă ar trebui să fie de 100 Hz.

Receptoare de putere tipice

Toate receptoarele de putere sunt caracterizate de parametri diferiți. În același timp, modurile de funcționare a acestora sunt descrise de către LEG, prin urmare, în scopul analizării modurilor de consum de energie, se folosesc receptoare de putere caracteristice, care sunt grupuri de receptoare de putere similare în modurile de funcționare și parametrii de bază.

Următoarele grupuri aparțin receptoarelor electrice tipice:

• Motoare electrice pentru instalatii electrice si industriale;

• Motoare electrice pentru mașini de producție;

• Cuptoare electrice;

• Instalatii electrotermale;

• Instalatii de iluminat;

• Reparatii si transformare instalatii.

Receptoarele electrice din primele patru grupuri sunt denumite în mod tradițional receptori de putere. Ponderea fiecărui grup în consumul de energie al întreprinderii depinde de industrie și de caracteristicile procesului de producție.

Receptoare de curent continuu

Curentul continuu este utilizat în galvanizare (cromare, nichelare etc.), pentru sudarea în curent continuu, pentru alimentarea motoarelor de curent continuu etc.

Motoare electrice

Pe baza clasificărilor enumerate mai sus, cel mai complex set de receptoare electrice este acționarea electrică. Cea mai comună este o acționare electrică asincronă, care se caracterizează printr-un consum semnificativ de putere reactivă, curenți mari de pornire și sensibilitate semnificativă la abaterile tensiunii de rețea față de cea nominală.

În instalațiile care nu necesită controlul vitezei în timpul funcționării, se folosesc acționări electrice de curent alternativ (motoare asincrone și sincrone). Motoarele de curent alternativ nereglementate sunt principalul tip de consumatori de energie din industrie, reprezentând aproximativ 70% din puterea totală.

Următoarele considerații sunt adesea folosite atunci când alegeți tipul de motor pentru o unitate AC nereglementată:

• la tensiuni de până la 1 kV și putere de până la 100 kW, este mai economic să se utilizeze motoare asincrone, iar peste 100 kW - sincrone;

• la tensiune 6 kV și putere până la 300 kW — motoare asincrone, peste 300 kW — sincrone;

• la tensiune 10 kV și putere până la 400 kW — motoare asincrone, peste 400 kW — sincrone.

Motoarele asincrone cu un rotor de fază sunt utilizate în acționări puternice cu condiții severe de pornire (în mașini de ridicat etc.).

Motoarele electrice ale unor instalatii industriale precum compresoare, ventilatoare, pompe si dispozitive de ridicare-transport, in functie de puterea nominala, au o tensiune de alimentare de 0,22-10 kV. Puterea nominală a motoarelor electrice ale acestor instalații variază de la fracțiuni de kilowatt la 800 kW sau mai mult. Receptoarele electrice indicate se referă de obicei la categoria I de fiabilitate a sursei de alimentare.De exemplu, oprirea ventilației în atelierele de producție chimică necesită evacuarea oamenilor din incintă și, prin urmare, oprirea producției.

Conversia curentului alternativ în curent continuu necesită costurile de instalare a unităților de conversie și echipamente de control, construirea spațiilor pentru acestea, precum și costurile de funcționare pentru întreținerea acestora și pierderea de energie electrică. Prin urmare, costul sistemului de alimentare cu energie electrică și costul specific al energiei electrice în curent continuu sunt mai mari decât în ​​curent alternativ. Motoarele de curent continuu sunt mai scumpe decât motoarele asincrone și sincrone. Variatoarele DC sunt utilizate atunci când este necesară o schimbare rapidă, largă și/sau lină a vitezei.

Factorul de putere al receptoarelor electrice

O caracteristică importantă a unui receptor electric este Factor de putere cos (φn). Factorul de putere este o caracteristică de pașaport care reflectă ponderea puterii active consumate la sarcină și tensiune nominală. Cosul nominal al unui motor electric depinde de tipul acestuia, puterea nominală, viteza și alte caracteristici. Când lucrați cu motoare electrice, cosφul acestora depinde în principal de sarcină.

Pentru antrenarea electrică a pompelor mari, compresoarelor și ventilatoarelor, se folosesc adesea motoare sincrone, care sunt folosite ca surse suplimentare de putere reactivă în sistemul de alimentare.

Dispozitivele de ridicare și transport se caracterizează prin șocuri frecvente ale sarcinii, care provoacă modificări ale factorului de putere în limite semnificative (0,3-0,8). După fiabilitatea sursei de alimentare, acestea se referă de obicei la categoriile I și II (în funcție de rolul lor în procesul tehnologic).
Receptoare electrice defecte

Din Dispozitive electrice Cele mai mari probleme sunt cauzate de cuptoarele cu arc din următoarele motive:

• putere proprie mare (până la zeci de megawați); neliniaritatea și cosφ scăzut cauzate de transformatorul cuptorului;
• supratensiuni de putere activă și reactivă care apar în timpul funcționării;
• abaterile de jogging de la simetria sarcinilor de fază.

Instalațiile electrice de sudare cu curent alternativ au probleme similare cu cuptoarele cu arc. Cosul lor este deosebit de scăzut.

Iluminatul electric provoacă și unele probleme în rețeaua electrică și anume: lămpile cu descărcare de înaltă eficiență folosite în locul lămpilor cu incandescență au o caracteristică neliniară și sunt sensibile la întreruperile de scurtă durată (fracții de secunde). În prezent, însă, aceste probleme sunt rezolvate prin comutarea lămpilor la o sursă de alimentare de înaltă frecvență prin convertoare de frecvență separate, ceea ce le îmbunătățește nu numai iluminarea, ci și parametrii energetici.

Sursele de lumină (incandescente, fluorescente, arc, mercur, sodiu etc.) sunt receptoare electrice monofazate și sunt distanțate uniform între faze pentru a reduce asimetria. Pentru lămpile incandescente cosφ = 1, iar pentru lămpile cu descărcare în gaz cosφ = 0,6.

Alimentarea cu energie a dispozitivelor de control și procesare a informațiilor este supusă unor cerințe sporite în ceea ce privește fiabilitatea și calitatea energiei electrice, prin urmare acestea sunt alimentate, de regulă, din surse de alimentare neîntreruptă garantată.