Wpływ wahań, zapadów i asymetrii napięcia na pracę urządzeń elektrycznych

Konsekwencje wahań i zapadów napięcia w sieci elektrycznej

Wahania i spadki napięcia w sieci elektrycznej prowadzą do następujących konsekwencji:

— wahania strumienia świetlnego urządzeń oświetleniowych (efekt migotania);

— pogorszenie jakości odbiorników telewizyjnych;

— awaria sprzętu rentgenowskiego;

— fałszywe działanie urządzeń regulacyjnych i komputerów;

— zakłócenia w pracy przetwornic;

— wahania momentu obrotowego wału maszyn wirujących, powodujące dodatkowe straty energii elektrycznej i zwiększone zużycie urządzeń, a także zakłócenia w procesach technologicznych wymagających stałej prędkości obrotowej.

Stopień wpływu na działanie sprzętu zależy od amplitudy oscylacji i ich częstotliwości.

Duże wahania obciążenia mocy, np. walcowni, powodują wahania momentu obrotowego, mocy czynnej i biernej lokalnych generatorów elektrowni.

Wahania i spadki napięcia większe niż 10% mogą powodować zgaśnięcie lamp wyładowczych, które w zależności od rodzaju lampy mogą ponownie zapalić się dopiero po dłuższym czasie. Przy głębokich wahaniach i spadkach napięcia (powyżej 15%) styki rozruszników magnetycznych mogą spaść, powodując zakłócenia w produkcji.

Wahania wahań rzędu 10-12% mogą spowodować uszkodzenie kondensatorów oraz zaworów prostownika.

Gwałtowne wahania napięcia mają negatywny wpływ na dynamikę ruchu pociągów. Przepięcia i przepięcia wywołane wahaniami napięcia zmniejszają niezawodność styczników i są niebezpieczne pod względem wyzwolenia. Dla taboru elektrycznego niebezpieczne są wahania rzędu 4-5%.

Wpływ wahań i spadków napięcia na pracę urządzeń elektrycznych

Wahania napięcia praktycznie nie wpływają na jakość spawania łukiem elektrycznym (ze względu na bezwładność procesów termicznych w stopiwie), ale znacząco wpływają na jakość spawania punktowego.

Wzrost strat energii elektrycznej w sieciach wewnątrzzakładowych spowodowany wahaniami napięcia o amplitudzie 3% nie przekracza 2% początkowej wartości strat.

W zakładach metalurgicznych wahania napięcia większe niż 3% prowadzą do rozbieżności prędkości roboczych napędów walcarek ciągłych, co obniża jakość (stabilność grubości) walcowanej taśmy.

W produkcji chloru i sody kaustycznej wahania napięcia powodują gwałtowny wzrost zużycia anod i spadek wydajności.

Spadek napięcia podczas produkcji włókien chemicznych powoduje wyłączenie urządzeń, które trwa od 15 minut w przypadku 10% awarii sprzętu) do 24 godzin w przypadku 100% awarii sprzętu) do ponownego uruchomienia. Wyroby wadliwe stanowią od 2,2 do 800% tonażu jednego cyklu technologicznego. Czas pełnego przywrócenia procesu technologicznego sięga 3 dni.

Wpływ wahań i spadków napięcia na asynchroniczne silniki elektryczne

Wahania i spadki napięcia mają zauważalny wpływ na silniki indukcyjne małej mocy. Stanowi to zagrożenie dla przemysłu tekstylnego, papierniczego i innych, które stawiają wysokie wymagania co do stabilności prędkości obrotowej napędów elektrycznych.W szczególności wahania napięcia w fabrykach włókien sztucznych prowadzą do niestabilnych obrotów uzwojeń. W rezultacie nici nylonowe albo pękają, albo mają nierówną grubość.

Wpływ asymetrii napięć na pracę urządzeń elektrycznych

Brak równowagi układu trójfazowego z napięciem prowadzi do pojawienia się prądów składowej przeciwnej, aw sieciach 4-przewodowych dodatkowo prądów składowej zerowej.Składowa przeciwna prądów powoduje dodatkowe nagrzewanie się maszyn wirujących, pojawianie się nietypowych harmonicznych podczas pracy przekształtników wielofazowych i inne zjawiska.

Przy asymetrii napięcia 2% żywotność silników asynchronicznych zmniejsza się o 10,8%, silników synchronicznych — o 16,2%; transformatory — o 4%; kondensatory — o 20%. Sprzęt nagrzewa się z powodu zużycia dodatkowej energii elektrycznej, co zmniejsza wydajność. okablowanie. Prędkość obrotowa silników asynchronicznych nieznacznie spada, wzrastają drgania wału i hałas.

Aby uniknąć przegrzania silnika, należy zmniejszyć jego obciążenie. Zgodnie z publikacją IEC 892, pełne obciążenie silnika jest dozwolone tylko wtedy, gdy współczynnik składowej przeciwnej napięcia nie przekracza 1%. Przy 2% obciążenie należy zmniejszyć do 96%, przy 3% do 90%, przy 4% do 83% i przy 5% do 76%.

Jeżeli instalacje technologiczne są wyposażone w zabezpieczenia przed asymetrią napięć, to przy dużych asymetriach mogą zostać wyłączone, co prowadzi do awarii technologicznych (obniżenie jakości i niedostateczna podaż produktów, odrzuty).

Jednak głównym skutkiem asymetrii napięć jest nagrzewanie się urządzeń, przez co dopuszczalne wartości mogą być przez pewien czas przekraczane, jeśli w kolejnych momentach jest to kompensowane niższym poziomem asymetrii. Przepis ten dotyczy zmiany niewyważenia w czasie nieprzekraczającym czasu nagrzewania się urządzenia.

Wpływ odchyłki napięcia i częstotliwości na działanie urządzeń elektrycznych

Odchylenia napięcia w kierunku dodatnim prowadzą do zmniejszenia strat w sieciach, zwiększenia wydajności mechanizmów napędzanych silnikami asynchronicznymi), ale wzrasta zużycie energii, skraca się żywotność urządzeń, zwłaszcza żarówek.

Ujemne odchylenie od wartości znamionowej prowadzi do odwrotnych zjawisk, z wyjątkiem tego, że żywotność silników jest również zmniejszona. Optymalne napięcie silnika (oparte na jego żywotności) nie zawsze jest równe napięciu znamionowemu, ale jeśli od niego odbiega, żywotność ulega skróceniu.

Odchylenia częstotliwości mają jeszcze mniejszy wpływ na żywotność sprzętu i straty energiiodchylenie napięcia.

Główny składnik uszkodzeń spowodowanych odchyleniami napięcia i częstotliwości jest określony przez pewne zmniejszenie wydajności sprzętu i jest podobny do uszkodzeń spowodowanych ograniczeniami nałożonymi na ilość zużywanej energii.

W większości branż spadek ten jest równoważony przez wzrost liczby godzin pracy maszyn lub nadgodzin. Eksperymentalnie można to naprawić tylko na liniach automatycznych z ciągłą produkcją.

W niektórych przypadkach obniżenie napięcia w dopuszczalnych granicach jest stosowane w celu zmniejszenia zużycia energii, co jest uważane za środek oszczędzania energii.