Вопросы для самопроверки

1. В каком виде энергия потребляется человеком?

2. Назовите стадии преобразования энергии.

3. Что измеряет коэффициент полезного действия?

4. Что представляет собой периодически действующая тепловая машина?

5. Почему у цикла Карно максимально возможный коэффициент полезного действия?

6. Какие термодинамические циклы Вам известны?

7. Что называют технологическим расходом энергии?

8. Как составить баланс энергии?

9. Как определить коэффициент использования энергоресурсов?

Глава 4. Стандартизация, сертификация и измерение электрической энергии

При проведении работ по энергосбережению прежде всего следует определить качество электроэнергии (далее - КЭ). Это может быть осуществлено с помощью таких процедур, как стандартизация, измерение и сертификация. Юридической основой указанных процедур являются Законы РФ: «О стандартизации»; «Об обеспечении единства измерений»; «О сертификации продукции и услуг». Рассмотрим порядок проведения каждой из указанных процедур.

4.1. Стандарты на электрическую энергию

Для этого следует использовать межгосударственный стандарт ГОСТ 13109-97 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения», утвержденный Постановлением Госстандарта РФ от 28.08.98г. № 338 и введенный в действие с 01.01.99. Указанный стандарт соответствует международным стандартам МЭК861, МЭК1000-3-2, МЭК1000-3-3,МЭК1000-4-1 и публикациям МЭК 1000-2-1, МЭК1000-2-2 в части уровней электромагнитной совместимости в системах электроснабжения и методов измерения электромагнитных полей. В нем установлены показатели и нормы качества электроэнергии в электрических сетях систем электроснабжения общего назначения переменного трехфазного и однофазного тока частотой 50 Гц в точках, к которым присоединяются электрические сети, находящиеся в собственности различных потребителей электроэнергии (точки общего присоединения).

Показателями КЭ являются:

• установившееся отклонение напряжения (V_y);

• размах изменения напряжения (V_t);

• доза фликера (P_t);

• коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения (K_v);

• коэффициент n-ой гармонической составляющей напряжения

(K_v(n));

• коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности (K_2v);

• коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности (K_ov);

• отклонение частоты (f);

• длительность провала напряжения (t_n);

• импульсное напряжение (V_имп.);

• коэффициент временного перенапряжения (K_пер.v).

Указанные показатели могут быть разделены условно на стационарные и динамические. К первым следует отнести V_y, K_v, K_v(n), K_2v, K_ov,f,V_tи P_t,т.е. те показатели КЭ, которые могут быть измерены многократно в течение установленного стандартом времени и усреднены. Из них наиболее употребимы в практических расчетах первые шесть.

На показатели КЭ установлены стандартом два вида норм: нормально допустимые; предельно допустимые. Значения норм наиболее распространенных показателей приведены в табл. 4.1. В качестве примера рассмотрим влияние каждого из указанных здесь показателей КЭ на работу электрической сети и электроприемников.

Увеличение напряжения (V_y) на 10 % приводит к возрастанию светового потока, а следовательно, и освещенности рабочей поверхности до 40 %. При этом срок службы светильников сокращается почти в 3 раза.

Таблица 4.1

Нормы наиболее распространенных показателей КЭ

№ п/п	Показатели, КЭ	Нормы КЭ		Пределы допустимой погрешности
		Нормально допустимые	предельно допустимые	абсолютные	относительные
1	Vy, %	 5	 10	 0,5	
2	f, Гц	 0,2	 0,4	 0,03	
3	Kv, %	По таблице 1 ГОСТ 13109-97	По таблице 1 ГОСТ 13109-97		 10
4	Kv(n), %	По таблице 2 ГОСТ 13109-97	По таблице 2 ГОСТ 13109-97	 0,05 при Kv(n) 1,0	 5 при Kv(n)  10
5	K2v, %	2	4	 0,3	
6	Kov, %	2	4	 0,5	

Снижение напряжения на 10 % приводит к уменьшению светового потока до 40%. При этом срок службы электроосветительных приборов увеличивается почти в два раза.

Отклонение напряжения оказывает заметное влияние, как на значение вращающего момента, так и на скольжение асинхронных электродвигателей. При снижении напряжения до 10 % значение момента вращения электродвигателей уменьшается почти на 20 %. При повышении напряжения существенно увеличивается потребление реактивной мощности, что приводит к снижению cosи дополнительному насыщению магнитной системы электродвигателя. Из анализа статистических данных следует, что при снижении напряжения на 10 % срок службы электродвигателей сокращается почти в два раза.

Уменьшение частоты напряжения питания (f) приводит к пропорциональному понижению скорости вращения всех электрических машин, что вызывает снижение производительности соединенных с ними приводных механизмов. Существует ряд технологических процессов, в которых качество выпускаемой продукции существенно зависит от стабильности значения частоты напряжения питания электродвигателей.

Несимметрия напряжения обратной последовательности (K_2v) приводит к появлению токов обратной последовательности в обмотках электродвигателей, под действием которых образуются тормозные вращающие моменты.

Несимметрия напряжения нулевой последовательности (K_ov) способствует появлению токов нулевой последовательности, что приводит к дополнительному нагреву активных частей электрооборудования. Кроме этого, токи нулевой последовательности, протекая через заземлитель, приводят к высушиванию грунта и увеличению сопротивления заземляющего устройства. Это может привести к сбоям в работе релейной защиты.

Несинусоидальность напряжения питания (K_v и K_v(n)) приводит в целом к тем же негативным явлениям, что и несимметрия. Однако из-за повышенной частоты высших гармонических составляющих возникают больший нагрев и увеличенные диэлектрические потери в конденсаторах. Под действием несинусоидального напряжения могут появиться условия для возникновения резонансных зон.