Влияние установившегося отклонения напряжения на работу отдельных электроприемников

По степени влияния на потери мощности и срок службы оборудования, а также на количество и качество выпускаемой продукции отклонение напряжения, как показатель качества электроэнергии, стоит на первом месте.

Каждый электроприемник имеет наилучшие технико-экономические показатели при определенном оптимальном напряжении на его зажимах. Отклонение напряжения от оптимального приводит к изменению технико-экономических показателей электроприемников. Из-за изменения потерь мощности и энергии в сети изменение напряжения приводит к изменению показателей самой сети. Вследствие этого, отклонение напряжения в отдельных точках сети оказывает влияние на всю систему электроснабжения.

Повышение напряжения приводит к:

- возникновению опасности перегрева статоров асинхронных двигателей;

- уменьшению срока службы ламп;

- увеличению тока холостого хода трансформаторов, что вызывает перегрев сердечников трансформаторов;

- увеличению потребления реактивной мощности вентильными преобразователями;

- росту потребления двигателями реактивной мощности.

При снижении напряжения:

- возможен перегрев роторов и снижение сроков службы асинхронных двигателей;

- уменьшаются вращающие моменты асинхронных двигателей;

- уменьшается световой поток ламп накаливания;

- уменьшается световой поток люминесцентных ламп;

- возникает мерцание люминесцентных ламп при падении напряжения на 10%;

Пониженный уровень напряжения приводит к увеличению потерь активной мощности и снижению пределов устойчивости системы. Напряжения, значительно превышающие номинальные, вызывают ложное срабатывание устройств релейной защиты и автоматики, сокращают срок службы основного электрооборудования и приводят к выходу из строя микропроцессорной техники.

Влияние отклонения напряжения на асинхронные двигатели.

Наиболее распространенными электроприемниками в промышленности являются асинхронные двигатели, которые используются в качестве привода самых разнообразных механизмов.

В таблице ниже приведены данные по влиянию отклонений напряжения на характеристики асинхронных электродвигателей при изменении напряжения на 10% от номинального значения, как в меньшую, так и в большую сторону.

Активная мощность на валу двигателя не зависит от изменения напряжения на его зажимах, но изменяются потери активной мощности в нем, что приводит либо к экономии, либо к перерасходу электроэнергии. При этом реактивная мощность двигателя зависит от отклонения напряжения в большей мере.

При работе асинхронных двигателей с номинальной нагрузкой и пониженным напряжением значительно сокращается срок его службы из-за перегрева обмоток. Наиболее оптимальное напряжение для работы асинхронного двигателя номинальное или немного выше.

Изменение параметров асинхронных двигателей при отклонении напряжения

Так же зависит от напряжения на зажимах двигателя частота вращения его вала. Это существенно влияет на технологический процесс, внося в него нарушения. Однако, увеличение производительности механизмов при повышении напряжения не всегда является положительным, так как влечет за собой нарушение технологического процесса.

При снижении напряжения уменьшается вращающий момент и частота вращения ротора двигателя, так как увеличивается его скольжение.

Общие рекомендациидля определения оптимального уровня напряжения:

- в случае, когда производительность механизмов не зависит от уровня напряжения, при полной загрузке этих механизмов рекомендуется поддерживать номинальное напряжение на зажимах их электродвигателей, а при загрузке на 50% - 75% несколько снижать уровень напряжения. Эти рекомендации могут быть распространены на двигатели рольгангов прокатных цехов, нерегулируемых поточно-транспортных систем, станочного оборудования и др., которые подключаются к электрическим сетям, как правило, с устройствами поперечно-емкостной компенсации.

- в случае, когда уровень напряжения сказывается на производительности агрегатов, целесообразно поддерживать номинальное напряжение при малых и средних нагрузках механизмов и повышать уровень напряжения при номинальных нагрузках. Данные рекомендации распространяются на электродвигатели насосных и компрессорных станций.

Влияние отклонения напряжения на синхронные двигатели.

В схемах с вентильными и электромашинными возбудителями при неизменном токе максимальный электромагнитный момент синхронного двигателя изменяется пропорционально напряжению. Это вызывает соответствующее изменение запаса статической устойчивости двигателя. При отклонении напряжения от номинального изменяется располагаемая в сети реактивная мощность, определяемая тепловой нагрузкой синхронного двигателя. Рост напряжения сети и загрузка синхронного двигателя реактивной мощностью приводит к увеличению потерь активной мощности в синхронном двигателе, которые можно определить по выражению:

,

где Q – генерируемая реактивная мощность;

Q_ном – номинальное значение генерируемой реактивной мощности;

D₁, D₂ – постоянные коэффициенты

Постоянные коэффициенты D₁ и D₂ определяются техническими параметрами конкретного двигателя.