Επίδραση των αποκλίσεων τάσης στη λειτουργία των ηλεκτρικών δεκτών

Η σημαντική επίδραση της τάσης του δικτύου στη λειτουργία των ηλεκτρικών καταναλωτών απαιτεί να δίνεται μεγάλη προσοχή στη διατήρηση της τάσης στους ακροδέκτες των καταναλωτών κοντά στην ονομαστική τάση. Η τάση που παρέχεται στους καταναλωτές είναι μία από τις δείκτες ποιότητας ισχύος.

Οι αλλαγές στην τάση του δικτύου μπορούν να ταξινομηθούν ως εξής:

1. Αργή αλλαγές τάσης που συνήθως συμβαίνουν κατά τη λειτουργία του δικτύου. Αυτές οι αλλαγές ονομάζονται αποκλίσεις τάσης... Οι αποκλίσεις τάσης ορίζονται ως η διαφορά μεταξύ της πραγματικής τάσης στους ακροδέκτες των καταναλωτών ισχύος και μετρημένη ηλεκτρική τάση… Οι αποκλίσεις τάσης μπορεί να είναι αρνητικές ή θετικές. Το πρώτο που αντιστοιχεί στην τάση σε σχέση με την ονομαστική, το δεύτερο - αύξηση της τάσης.

Οι αποκλίσεις τάσης στα ηλεκτρικά δίκτυα προκαλούνται από αλλαγές στα φορτία του δικτύου, στους τρόπους λειτουργίας των σταθμών παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας κ.λπ.

2. Γρήγορες αλλαγές τάσης λόγω βλαβών στα ηλεκτρικά συστήματα και άλλες αιτίες. Τα παραδείγματα περιλαμβάνουν βραχυκυκλώματα, αιωρούμενες μηχανές, ενεργοποίηση και απενεργοποίηση ενός από τα στοιχεία της εγκατάστασης κ.λπ. Προκαλούνται γρήγορες διακυμάνσεις τάσης.

Τα παντα δέκτες ηλεκτρικής ενέργειας είναι σχεδιασμένα να λειτουργούν σε συγκεκριμένη ονομαστική τάση. Οι αποκλίσεις τάσης από την ονομαστική τάση στους ακροδέκτες τους οδηγούν σε επιδείνωση της λειτουργίας των ηλεκτρικών δεκτών.

Η αλλαγή στα κύρια χαρακτηριστικά των λαμπτήρων πυρακτώσεως ανάλογα με την τάση στους ακροδέκτες τους δίνεται στο σχ. 1.

Ρύζι. 1. Χαρακτηριστικά των λαμπτήρων πυρακτώσεως: 1 — φωτεινή ροή, 2 — φωτεινή ροή, 3 — διάρκεια ζωής (αριθμοί στην τεταγμένη για τις καμπύλες 1 και 2).

Οι καμπύλες που παρουσιάζονται δείχνουν τη μεγάλη επίδραση της τάσης στην απόδοση των λαμπτήρων πυρακτώσεως. Για παράδειγμα, μια μείωση της τάσης κατά 5% αντιστοιχεί σε μια μείωση της φωτεινής ροής κατά 18% και μια μείωση της τάσης κατά 10% προκαλεί μείωση της φωτεινής ροής του λαμπτήρα κατά περισσότερο από 30%.

Η μείωση της φωτεινής ροής των λαμπτήρων οδηγεί σε μείωση του φωτισμού του χώρου εργασίας, ως αποτέλεσμα της οποίας μειώνεται η παραγωγικότητα της εργασίας και επιδεινώνονται οι δείκτες ποιότητας.

Ο κακός φωτισμός χώρων εργασίας, μονοπατιών, δρόμων κ.λπ. αυξάνει τον αριθμό των ατυχημάτων με ανθρώπους. Η πτώση τάσης υποβαθμίζει την απόδοση των λαμπτήρων πυρακτώσεως. Η μείωση της τάσης κατά 10% μειώνει τη φωτεινή απόδοση της λάμπας (lm / m / W) κατά 20%.

Η αύξηση της τάσης του δικτύου οδηγεί σε αύξηση της απόδοσης των λαμπτήρων.Αλλά η αύξηση της τάσης οδηγεί σε απότομη μείωση της διάρκειας ζωής των λαμπτήρων. Με αύξηση της τάσης κατά 5%, η διάρκεια ζωής των λαμπτήρων πυρακτώσεως μειώνεται στο μισό και με αύξηση 10% - περισσότερο από 3 φορές.

Οι λαμπτήρες φθορισμού είναι λιγότερο ευαίσθητοι στις διακυμάνσεις της τάσης του δικτύου. Διακυμάνσεις στην τάση 1% θα προκαλέσουν μια μέση αλλαγή στη φωτεινή ροή του λαμπτήρα 1,25%.

Σε οικιακές συσκευές θέρμανσης (πλακάκια, σίδερα κ.λπ.) τα θερμαντικά στοιχεία αποτελούνται από ενεργές αντιστάσεις. Η ισχύς που δίνουν ανάλογα με την τάση του δικτύου εκφράζεται με την εξίσωση

P = I2R = U2/R

δείχνει ότι μια μείωση της τάσης δικτύου προκαλεί απότομη μείωση της ισχύος που παρέχεται από τη συσκευή θέρμανσης. Το τελευταίο οδηγεί σε σημαντική αύξηση του χρόνου λειτουργίας της συσκευής και υπερβολική κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας για μαγείρεμα κ.λπ.

Τα χαρακτηριστικά όλων των άλλων οικιακών ηλεκτρικών συσκευών εξαρτώνται επίσης από την παρεχόμενη τάση. Όταν αλλάζει η τάση στους ακροδέκτες των ηλεκτροκινητήρων, αλλάζει η ροπή, η κατανάλωση ισχύος και η διάρκεια ζωής της μόνωσης περιελίξεων.

Οι ροπές των επαγωγικών κινητήρων είναι ανάλογες με το τετράγωνο της τάσης που εφαρμόζεται στους ακροδέκτες τους. Εάν η ροπή κινητήρα στην ονομαστική τάση ληφθεί ως 100%, τότε σε τάση 90%, για παράδειγμα, η ροπή θα είναι 81%. Σοβαρές πτώσεις τάσης μπορεί ακόμη και να προκαλέσουν σταμάτημα ή αδυναμία εκκίνησης των κινητήρων, οδηγώντας μηχανήματα με δύσκολες συνθήκες εκκίνησης (ανυψωτικά, θραυστήρες, μύλοι κ.λπ.).Ανεπαρκής (οι ροπές των ηλεκτροκινητήρων μπορεί να προκαλέσουν ελαττώματα προϊόντος, ζημιά σε ημικατεργασμένα προϊόντα κ.λπ.)

Οι εξαρτήσεις της μεταβολής της ισχύος που καταναλώνουν οι ηλεκτροκινητήρες από την τάση κατά τη διάρκεια του στατικού τρόπου λειτουργίας του συστήματος ονομάζονται στατικά χαρακτηριστικά του ηλεκτρικού φορτίου των καταναλωτών.

Καθώς η τάση μειώνεται, η ενεργή ισχύς που καταναλώνεται από τον ηλεκτροκινητήρα μειώνεται λόγω της μείωσης της ροπής και της σχετικής αυξανόμενη ολίσθηση.

Η αύξηση της ολίσθησης οδηγεί σε αύξηση των απωλειών ενεργού ισχύος στον κινητήρα. Καθώς η τάση αυξάνεται, η ολίσθηση μειώνεται και η ισχύς που απαιτείται για την κίνηση του μηχανισμού αυξάνεται. Η απώλεια ενεργού ισχύος στον ηλεκτροκινητήρα μειώνεται.

Η ανάλυση δείχνει ότι το φορτίο αντίστασης από τους ηλεκτροκινητήρες αλλάζει ασήμαντα όταν αλλάζει η τάση, που αντιστοιχεί στους κανονικούς τρόπους λειτουργίας του συστήματος, και επομένως μπορεί να θεωρηθεί σταθερό.

Η μεταβολή του άεργου φορτίου των ηλεκτρικών κινητήρων από την τάση εξαρτάται από την αναλογία της άεργου μαγνητίζουσας ισχύος και της διαρροής άεργου ισχύος των κινητήρων. Η αντιδραστική δύναμη μαγνήτισης ποικίλλει περίπου ανάλογα με την τέταρτη ισχύ της τάσης. Η διάχυση άεργου ισχύος, ανάλογα με το ρεύμα των ηλεκτροκινητήρων, ποικίλλει αντιστρόφως ανάλογη περίπου με τη δεύτερη ισχύ της τάσης.

Όταν η τάση πέφτει σε σχέση με την ονομαστική (σε μια ορισμένη τιμή), το άεργο φορτίο των ηλεκτροκινητήρων πάντα μειώνεται.Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι η άεργος μαγνητιστική ισχύς, η οποία είναι έως και το 70% της συνολικής άεργου ισχύος που καταναλώνεται από τον ηλεκτροκινητήρα, μειώνεται ταχύτερα από ό,τι αυξάνεται η άεργος ισχύς διασποράς.

Οι εξαρτήσεις της κατανάλωσης άεργου ισχύος από την τάση δικτύου για ορισμένους χρήστες φαίνονται στο σχ. 2. Αυτές οι καμπύλες είναι τα στατικά χαρακτηριστικά των ηλεκτρικών φορτίων των καταναλωτών στο σύνολό τους, λαμβάνοντας δηλαδή υπόψη την επίδραση των μετασχηματιστών, του φωτισμού κ.λπ. Πανω απο αυτους.

Ρύζι. 2. Στατικά χαρακτηριστικά ηλεκτρικών φορτίων: 1 — εργοστάσιο χαρτιού, cosφ = 0,92, 2 — εργοστάσιο επεξεργασίας μετάλλων, cosφ = 0,93, 3 — εργοστάσιο κλωστοϋφαντουργίας, cosφ = 0,77.

Η καμπύλη χαρτοποιίας 1 είναι πολύ απότομη. Όσο χαμηλότερο είναι το φορτίο στους κινητήρες και όσο μεγαλύτερος ο συντελεστής ισχύος τους στην ονομαστική τάση, τόσο πιο απότομη είναι η καμπύλη εξάρτησης της καταναλισκόμενης άεργου ισχύος από την τάση του δικτύου. Μακροχρόνια μείωση τάσης 10% στους ακροδέκτες των ηλεκτροκινητήρων όταν είναι πλήρως φορτισμένοι, λόγω της υψηλότερης θερμοκρασίας των περιελίξεων, έως ότου η μόνωση των κινητήρων φθαρεί περίπου δύο φορές πιο γρήγορα από την ονομαστική τάση.