3032

8.1.2. Влияние качества электроэнергии на работу электроприемников

8.1.2.1. Нагревательные приборы, печи сопротивления,

сварка

Качество электроэнергии существенно влияет на работу различных электроприемников

Потеря мощности в однофазном приемнике составляет:

Потеря мощности в трехфазном приемнике

Как видно из приведенных выражений, потеря мощности пропорциональна квадрату приложенного нaпряжeния. При снижении напряжения эффективность нагревательных элементов резко падает. При электрической сварке снижение напряжения приводит к ухудшению качества сварных швов и увеличению времени технологического процесса. При повышении напряжения увеличивается потребление реактивной мощности сварным агрегатом, особенно при работе на холостом ходу.

171

8.1.2.2. Лампы накаливания

Световой поток ФСВ и срок службы ламп Т существенно зависят от величины приложенного напряжения, что видно из таблицы. Графики изменения величин даны на рис. 8.1.

Световой поток и срок службы ламп накаливания

Люминесцентные лампы при U = 110% снижают срок службы на 20—25%, а газоразрядные лампы при U<80% не зажигаются. Электронно-лучевые трубки при U<95% не дают качественного изображения.

Очень чувствительны к отклонениям напряжения и частоты радиостанции, узлы проводной связи, устройства автоматики и т.д.

Рис. 8.1. Характеристики ламп накаливания

172

8.1.2.3. Батареи статических конденсаторов

Выдаваемая конденсаторами реактивная мощность пропорциональна частоте и квадрату приложенного напряжения:

8.1.2.4. Асинхронные электродвигатели

Для асинхронных двигателей можно принять:

n2 – скорость вращения ротора.

Электромагнитная мощность, передаваемая через воздушный зазор:

Рис. 8.2. Схема замещения асинхронной машины двигателя

Электромагнитный момент уравновешивается тормозным моментом, при этом механическая мощность:

Pa Mn 2 M(1 - s)n 1 Pa (1 - s). (8.18)

Потери в роторе:

174

Согласно схемы замещения асинхронной машины (см. рис. 8.2) имеем:

Из условия

определим Ра,макс и соответствующий ей Ммакс. Они

При s = 1 пусковой момент:

175

очевидно, что при кU кf :

Изменение моментных характеристик асинхронного двигателя при измeнeнии напряжения и частоты показано соответственно на рис. 8.3 и 8.4,а изменение моментных

176

характеристик при совместном пропорциональном изменении

U и f - на рис. 8.5.

Из рис. 8.5 следует, что можно получить благоприятные условия пуска двигателя с механизмом при пониженном напряжении и пониженной частоте.

Моменты сопротивления разнотипных механизмов (рис. 8.6) различны.

Для большинства механизмов:

где mС1 — момент сопротивления при s = 1; mС0 — тоже при s = 0, причем mС0 mС,НОМ.

Для большинства центробежных механизмов (за исключением насосов, работающих с большим статическим набором):

177

Кривые рис. 8.3 и 3.4 наглядно показывают влияние изменения U и f на режим работы двигателя с механизмом.

При этом следует иметь в виду, что производительность механизмов прямо пропорциональна числу оборотов и, следовательно, частоте.

При работе асинхронных двигателей в условиях несинусоидального напряжения возникают добавочные потери мощности, обусловленные высшими временными гармоническими тока в цепях статора и ротора. Добавочные потери, обусловленные током q-й гармоники равны:

где r1ν и r2ν/ –соответственно активное сопротивление

статора и приведенное сопротивление ротора на частоте -й гармоники.

При повышенных частотах в обмотках статора и ротора резко возрастает поверхностный эффект.

При несимметрии напряжения под влиянием токов обратной последовательности результирующий момент двигателя М снижается, скольжение при том же моменте сопротивления на валу Мс увеличивается и, следовательно, увеличиваются потери и нагрев машины, а также снижается КПД. И также в результате взаимодействия прямых и обратных полей возникают вибрационные радиальные силы частоты 2f1.

178

Отметим, что нагрузка обладает регулирующим эффектом: потребление активной и реактивной мощности изменяется при изменении подведенного напряжения (см. рис. 8.7).

Рис. 8.7. Регулирующий эффект нагрузки (статические характеристики)

179

Для основной массы потребителей – асинхронных двигателей – при снижении напряжения реактивная нагрузка растет быстрее активной, в результате чего при отрицательных отклонениях напряжения коэффициент мощности возрастает, а при повышении напряжения падает. Это следует учитывать при построении графиков для периодов малой нагрузки и при расчетах по регулированию напряжения.

8.2. Регулирование напряжения в электрических

сетях

8.2.1.Потери напряжения в линиях электропередачи

итрансформаторах

При протекании по линиям и трансформаторам токов в них возникают падения и потери напряжения.

Рассмотрим линию с нагрузкой на конце (см. рис. 8.8.). Согласно векторной диаграммы этой линии, представленной на рис. 8.9., можно записать: