Влияние отклонений напряжения

Вращающий момент асинхронного двигателя пропорционален квадрату напряжения на его выводах. При снижении напряжения уменьшается вращающий момент и частота вращения ротора двигателя, так как увеличивается его скольжение.

Для двигателей, работающих с полной нагрузкой, понижение напряжения приводит к уменьшению частоты вращения. Если производительность механизмов зависит от частоты вращения двигателя, то на выводах таких двигателей рекомендуется поддерживать напряжение не ниже номинального. При значительном снижении напряжения на выводах двигателей, работающих с полной нагрузкой, момент сопротивления механизма может превысить вращающий момент, что приведет к "опрокидыванию" двигателя, т. е. к его остановке.

Снижение напряжения ухудшает и условия пуска двигателя, так как при этом уменьшается его пусковой момент. В случае снижения напряжения на зажимах двигателя реактивная мощность намагничивания уменьшается (на 2—3 % при снижении напряжения на 1 %), при той же потребляемой мощности увеличивается ток двигателя (можно считать, что при U= —10 %, ток двигателя возрастет на 10 % от /ном), что вызывает перегрев изоляции.
Если двигатель длительно работает при пониженном напряжении, то из-за ускоренного износа изоляции срок службы двигателя уменьшается.
Снижение напряжения приводит также к заметному росту реактивной мощности, теряемой в реактивных сопротивлениях рассеяния линий, трансформаторов и АД.

Повышение напряжения на выводах двигателя приводит к увеличению потребляемой им реактивной мощности. При этом удельное потребление реактивной мощности растет с уменьшением коэффициента загрузки двигателя. В среднем на каждый процент повышения напряжения потребляемая реактивная мощность увеличивается на 3 % и более, что, в свою очередь, приводит к увеличению потерь активной мощности в элементах электрической сети.

В табл.1. приведены характеристики АД и допустимые значения отклонения напряжения.

Таблица 1. Характеристики АД и допустимые значения отклонения напряжения

Характеристики АД	отклонения напряжения%
	-10 % ином	+10 % ином
1. Пусковой и максимальный вращающий момент	-19	+21
2. Скольжение	+23	-17
3. КПД:
при номинальной нагрузке	-2	+1
75 % от номинальной нагрузки	-2	+1
50 % от номинальной нагрузки	-(1...2)	(1—2)
4. Ток ротора	+14	-11
5. Ток статора	+10	-7

Синхронные двигатели (СД).

Влияние изменения напряжения на СД во многом аналогично описанному выше для АД. Основные отличия состоят в том, что частота вращения не зависит от напряжения. Ток возбуждения для машинного возбудителя не зависит от напряжения сети, а при возбуждении от выпрямительной установки — пропорционален напряжению.
С изменением напряжения сети изменяется реактивная мощность СД, что имеет важное значение, если СД используется для компенсации реактивной мощности в СЭС. Характер изменения реактивной мощности, зависящей от режима тепловой нагрузки СД, при отклонении напряжения сети определяется рядом конструктивных параметров и показателей режима работы СД.

Машины постоянного тока. Изменение амплитудных значений напряжения оказывает заметное влияние на работу электрических машин постоянного тока. При этом существенное значение имеют система возбуждения машины и степень насыщения магнитных цепей. Частота вращения для двигателей постоянного тока с независимым возбуждением меняется прямо пропорционально изменению напряжения сети. Напряжение между пластинами коллектора, а следовательно, и его износ также зависит от напряжения сети.

Лампы накаливания характеризуются номинальными параметрами: потребляемой мощностью Рном, световым потоком световой отдачей (равной отношению излучаемого лампой светового потока к ее мощности) и средним номинальным сроком службы . Эти показатели в значительной мере зависят от напряжения на выводах ламп накаливания.

Из кривых на рис. 1 видно, что со снижением напряжения наиболее заметно падает световой поток. При повышении напряжения сверх номинального увеличивается световой поток F, мощность лампы Р и световая отдача г), но резко снижается срок службы ламп Т ив результате они быстро перегорают. При этом имеет место и перерасход электроэнергии.

 

Рисунок 1 - Зависимости характеристик ламп накаливания от напряжения:
1 — потребляемая мощность; 2 — световой поток; 3 — световая отдача; 4 — срок службы

Люминесцентные лампы менее чувствительны к отклонениям напряжения. При повышении напряжения потребляемая мощность и световой поток увеличиваются, а при снижении — уменьшаются, но не в такой степени как у ламп накаливания. При пониженном напряжении условия зажигания люминесцентных ламп ухудшаются, поэтому срок их службы, определяемый распылением оксидного покрытия электродов, сокращается как при отрицательных, так и при положительных отклонениях напряжения.

При отклонениях напряжения bU = ± 10 % срок службы люминесцентных ламп в среднем снижается на 20—25 %. Существенным недостатком люминесцентных ламп является потребление ими реактивной мощности, которая растет с увеличением подводимого к ним напряжения. Отклонения напряжения отрицательно влияют на качество работы и срок службы бытовой электронной техники (радиоприемники, телевизоры, телефонно- телеграфная связь, компьютерная техника).

Вентильные преобразователи обычно имеют систему автоматического регулирования постоянного тока путем фазового управления. При повышении напряжения в сети угол регулирования автоматически увеличивается, а при понижении напряжения уменьшается. Повышение напряжения на 1 % приводит к увеличению потребления реактивной мощности преобразователем примерно на 1—1,4 %, что приводит к ухудшению коэффициента мощности. В то же время другие показатели вентильных преобразователей с повышением напряжения улучшаются, и поэтому выгодно повышать напряжение на их выводах в пределах допустимых значений.

Электрические печи чувствительны к отклонениям напряжения. Понижение напряжения электродуговых печей, например, на 7 % приводит к удлинению процесса плавки стали в 1,5 раза. Повышение напряжения выше 1,05 UHOM приводит к перерасходу электроэнергии.

Отклонения напряжения отрицательно влияют на работу электросварочных машин: например, для машин точечной сварки при &U= ± 15 % получается 100 %-ный брак продукции.

Конденсаторные установки. Отклонения напряжения в сети оказывают значительное влияние на работу конденсаторных установок, используемых для компенсации реактивной мощности.

В часы малых нагрузок имеют место наиболее высокие уровни напряжения в сети, которые могут представлять опасность для электросетевого оборудования, в том числе самих конденсаторов. В свою очередь, повышенные уровни напряжения способствуют увеличению отдаваемой в сеть реактивной мощности и еще большему увеличению уровня напряжения; и наоборот, в часы максимальных нагрузок имеет место повышенное потребление реактивной мощности и пониженные уровня напряжения. Это приводит к снижению реальной мощности конденсаторов, повышенному потреблению реактивной мощности из сети, росту потерь напряжения в ней и дальнейшему ухудшению качества ЭЭ.
Поскольку колебания напряжения имеют ограниченную длительность, существенно меньшую, чем постоянная времени нагрева наиболее чувствительных к КЭ элементов коммутационной аппаратуры, то преобладающим воздействующим фактором применительно к коммутационным аппаратам является отклонение напряжения достаточно большой длительности.

Чрезмерно высокие отклонения напряжения могут представлять опасность с точки зрения электрического пробоя главной изоляции аппаратов напряжением выше 1 кВ. При этом, чем выше класс номинального напряжения аппарата, тем больше опасность потенциального пробоя изоляции. Чрезмерное повышение напряжения в сети приводит к росту токов нагрузок и мощности КЗ, что вызывает ускоренный износ коммутационных аппаратов и может сказаться на их коммутационной способности. Для аппаратов с электрическими схемами включения реальную опасность представляет перегрев и преждевременный выход из строя элементов схемы управления, находящихся во включенном состоянии достаточно длительное время. Понижение напряжения ниже номинального может сказаться только на качестве выполняемых коммутационных операций.

 

 

⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒

Поделиться: