Vpliv napetostnih odstopanj na delovanje električnih sprejemnikov

Pomemben vpliv omrežne napetosti na delovanje električnih porabnikov narekuje veliko pozornost vzdrževanja napetosti na sponkah porabnikov blizu nazivne napetosti. Napetost, ki se napaja porabnikom, je ena od indikatorji kakovosti električne energije.

Spremembe omrežne napetosti lahko razvrstimo na naslednji način:

1. Počasne spremembe napetosti, ki se običajno pojavijo med delovanjem omrežja. Te spremembe se imenujejo napetostna odstopanja... Napetostna odstopanja so definirana kot razlika med dejansko napetostjo na sponkah porabnikov energije in nazivna napetost… Odstopanja napetosti so lahko negativna ali pozitivna. Prvi ustreza nizki napetosti glede na nominalno, drugi - povečanju napetosti.

Napetostna odstopanja v električnih omrežjih nastanejo zaradi sprememb obremenitev omrežja, obratovalnih režimov elektrarn itd.

2. Hitre spremembe napetosti zaradi napak v električnih sistemih in drugih vzrokov. Primeri vključujejo kratkih stikov, nihanje strojev, vklop in izklop enega od elementov instalacije itd. Povzročena so hitra nihanja napetosti.

Vse sprejemniki električne energije so zasnovani za delovanje pri določeni nazivni napetosti. Odstopanja napetosti od nazivne napetosti na njihovih sponkah povzročijo poslabšanje delovanja električnih sprejemnikov.

Sprememba glavnih značilnosti žarnic z žarilno nitko glede na napetost na njihovih sponkah je podana na sl. 1.

riž. 1. Značilnosti žarnic z žarilno nitko: 1 — svetlobni tok, 2 — svetlobni tok, 3 — življenjska doba (številke na ordinati za krivulji 1 in 2).

Prikazane krivulje kažejo velik vpliv napetosti na delovanje žarnic z žarilno nitko. Na primer, zmanjšanje napetosti za 5 % ustreza zmanjšanju svetlobnega toka za 18 %, zmanjšanje napetosti za 10 % pa povzroči zmanjšanje svetlobnega toka žarnice za več kot 30 %.

Zmanjšanje svetlobnega toka svetilk vodi do zmanjšanja osvetlitve delovnega mesta, zaradi česar se zmanjša produktivnost dela in poslabšajo kazalniki kakovosti.

Slaba osvetlitev delovnih mest, poti, ulic itd. povečuje število nesreč z ljudmi. Napetostni padci zmanjšujejo učinkovitost žarnic z žarilno nitko. Zmanjšanje napetosti za 10 % zmanjša svetlobni izkoristek sijalke (lm/m/W) ​​za 20 %.

Povečanje omrežne napetosti vodi do povečanja učinkovitosti svetilk.Toda povečanje napetosti povzroči močno zmanjšanje življenjske dobe svetilk. S 5-odstotnim povečanjem napetosti se življenjska doba žarnic zmanjša za polovico, z 10-odstotnim povečanjem pa več kot 3-krat.

Fluorescentne sijalke so manj občutljive na nihanje omrežne napetosti. Spremembe napetosti za 1 % bodo povzročile povprečno spremembo svetlobnega toka žarnice za 1,25 %.

V gospodinjskih grelnih napravah (ploščice, likalniki itd.) so grelni elementi sestavljeni iz aktivnih uporov. Moč, ki jo dajejo glede na omrežno napetost, je izražena z enačbo

P = I2R = U2/R

kaže, da zmanjšanje omrežne napetosti povzroči močno zmanjšanje moči, ki jo dovaja grelna naprava. Slednje vodi do občutnega podaljšanja časa delovanja naprave in prekomerne porabe električne energije za kuhanje itd.

Lastnosti vseh ostalih gospodinjskih električnih aparatov so odvisne tudi od napajalne napetosti. Ko se spremeni napetost na sponkah elektromotorjev, se spremenijo navor, poraba energije in življenjska doba izolacije navitja.

Navori indukcijskih motorjev so sorazmerni s kvadratom napetosti, ki se uporablja na njihovih sponkah. Če navor motorja pri nazivni napetosti vzamemo za 100 %, bo na primer pri 90 % napetosti navor znašal 81 %. Hudi padci napetosti lahko celo povzročijo, da se motorji ustavijo ali ne zaženejo, kar poganja stroje s težkimi pogoji zagona (dvigala, drobilniki, mlini itd.).Nezadostni (navori elektromotorjev lahko povzročijo napake na izdelku, poškodbe polizdelkov itd.)

Odvisnosti spremembe moči, ki jo porabijo elektromotorji, od napetosti med stacionarnim načinom delovanja sistema imenujemo statične značilnosti električne obremenitve porabnikov.

Ko se napetost zmanjša, se aktivna moč, ki jo porabi elektromotor, zmanjša zaradi zmanjšanja navora in s tem povezanega naraščajoči zdrs.

Povečanje zdrsa povzroči povečanje izgub delovne moči v motorju. Ko se napetost poveča, se zdrs zmanjša in moč, potrebna za pogon mehanizma, se poveča. Zmanjša se izguba delovne moči v elektromotorju.

Analiza kaže, da se uporovna obremenitev elektromotorjev pri spremembi napetosti neznatno spremeni, kar ustreza običajnim načinom delovanja sistema, zato se lahko domneva, da je konstantna.

Sprememba reaktivne obremenitve elektromotorjev od napetosti je odvisna od razmerja med reaktivno močjo magnetiziranja in disipacijo jalove moči motorjev. Reaktivna magnetna sila se spreminja približno sorazmerno s četrto potenco napetosti. Disipacija reaktivne moči se glede na tok elektromotorjev spreminja obratno sorazmerno s približno drugo močjo napetosti.

Ko napetost pade glede na nazivno (na določeno vrednost), se reaktivna obremenitev elektromotorjev vedno zmanjša.To je razloženo z dejstvom, da se reaktivna moč magnetiziranja, ki je do 70% celotne jalove moči, ki jo porabi elektromotor, zmanjšuje hitreje, kot se povečuje reaktivna disipacijska moč.

Odvisnosti porabe jalove moči od omrežne napetosti za nekatere uporabnike so prikazane na sl. 2. Te krivulje so statične značilnosti električnih obremenitev porabnikov kot celote, to je ob upoštevanju vpliva transformatorjev, razsvetljave itd. nad njimi.

riž. 2. Statične značilnosti električnih bremen: 1 — tovarna papirja, cosφ = 0,92, 2 — kovinskopredelovalni obrat, cosφ = 0,93, 3 — tekstilna tovarna, cosφ = 0,77.

Krivulja 1 papirnice je zelo strma. Čim manjša je obremenitev motorjev in večji ko je njihov faktor moči pri nazivni napetosti, tem bolj strma je krivulja odvisnosti porabljene jalove moči od omrežne napetosti. Dolgotrajno znižanje napetosti za 10 % na sponkah elektromotorjev pri polni obremenitvi, zaradi višje temperature navitij, dokler se izolacija motorjev ne obrabi približno dvakrat hitreje kot pri nazivni napetosti.