Wpływ jakości energii elektrycznej na pracę silników elektrycznych

Jednym z głównych warunków zapewnienia normalnej pracy silników elektrycznych jest ich zasilanie, którego parametry spełniają określone wymagania dotyczące jego jakości.

Główna rzecz wskaźniki jakości energii (PQI) związane z parametrami takimi jak odchyłki częstotliwości i napięcia, wahania napięcia, niesinusoidalność i asymetria napięcia. Aby uniknąć długotrwałego zakłócenia normalnej pracy silników elektrycznych, główne PQE nie powinny przekraczać swoich normalnych wartości, ale w trybach awaryjnych - poza określonymi wartościami maksymalnymi. Zastanów się, jak wskaźniki jakości energii wpływają na wydajność silników elektrycznych.

Na niezawodność i trwałość silników elektrycznych duży wpływ mają ich warunki termiczne. Tak więc w przypadku silników indukcyjnych i synchronicznych wpływ odchylenia napięcia na ich warunki termiczne zależy również od obciążenia silnika.Praca silników elektrycznych przy niskim napięciu prowadzi do przegrzania izolacji i może spowodować jej uszkodzenie. Faktem jest, że gdy napięcie mieści się w normalnych granicach (+ 10%), prądy wirnika i stojana rosną średnio odpowiednio o 14 i 10%.

Przy znacznym obciążeniu silników asynchronicznych odchylenia napięcia prowadzą do znacznego skrócenia ich żywotności. Wraz ze wzrostem prądu silnika następuje intensywniejsze starzenie się izolacji. Przy ujemnych odchyleniach napięcia na zaciskach silnika wynoszących 10% i nominalnym obciążeniu silnika indukcyjnego jego żywotność jest zmniejszona o połowę.

Gdy napięcie sieciowe odbiega od normy, zmienia się moc bierna silników synchronicznych, co jest ważne przy stosowaniu silników synchronicznych do kompensacji mocy biernej. Dotyczy to wyłącznie jednostek skraplacza. Przy niewystarczającej mocy biernej generowanej w sieci przez silniki synchroniczne, konieczne jest dodatkowe stosowanie baterii kondensatorów, co zmniejsza niezawodność systemu elektroenergetycznego poprzez zwiększenie liczby elementów systemu.

Wahania napięcia, a także wahania napięcia mają negatywny wpływ na działanie silników elektrycznych. Elektryczny napęd zaworów jest bardzo wrażliwy na odchylenia napięcia sieci zasilającej, ponieważ zmiana skorygowanego napięcia prowadzi do zmiany prędkości obrotowej silników.

W przedsiębiorstwach posiadających własne elektrociepłownie wahania amplitudy i fazy napięcia wynikające z wahań napięcia prowadzą do wahań momentu elektromagnetycznego, mocy czynnej i biernej generatorów, co negatywnie wpływa na stabilność całej stacji, a co za tym idzie , jego niezawodność funkcjonalna.

Mody niesinusoidalne mają zauważalny wpływ na niezawodność silników elektrycznych. Wynika to z faktu, że w obecności wyższych harmonicznych na krzywej napięcia proces starzenia izolacji zachodzi intensywniej niż w przypadku urządzeń elektrycznych pracujących przy napięciu sinusoidalnym. Na przykład przy niesinusoidalnym współczynniku 5% po dwóch latach eksploatacji tangens kąta strat dielektrycznych kondensatorów wzrasta 2-krotnie.

Asymetria napięć niekorzystnie wpływa na pracę i żywotność silników asynchronicznych, stąd asymetria napięć rzędu 1% powoduje znaczną asymetrię prądów w uzwojeniach (do 9%). Prądy składowej przeciwnej nakładają się na prądy składowej zgodnej i powodują dodatkowe nagrzewanie stojana i wirnika, co skutkuje przyspieszonym starzeniem się izolacji i zmniejszeniem dostępnej mocy silnika. Wiadomo, że przy asymetrii napięcia wynoszącej 4% żywotność silnika indukcyjnego pracującego przy obciążeniu znamionowym zmniejsza się około 2 razy; przy asymetrii napięcia wynoszącej 5% dostępna moc silnika indukcyjnego zmniejsza się o 5–10%.

Pole magnetyczne prądów przeciwnej kolejności stojana maszyn synchronicznych indukuje znaczne prądy wirowe w masywnych metalowych częściach wirnika, które powodują zwiększone nagrzewanie się wirnika i drgania wirującej części maszyny. Wibracje mogą być niebezpieczne dla konstrukcji maszyny, jeśli występują znaczne niewyważenia.

Nagrzewanie się uzwojenia wzbudzenia silnika synchronicznego na skutek dodatkowych strat asymetrii napięć prowadzi do konieczności zmniejszenia prądu wzbudzenia przy jednoczesnym zmniejszeniu mocy biernej dostarczanej przez silnik synchroniczny do sieci.

Kireeva E.A.