Поэтому у всех токов с индуктивной нагрузкой, то есть токов с фазовым сдвигом, теряется мощность.

⇐ ПредыдущаяСтр 163 из 169Следующая ⇒

Величина потери мощности зависит от фазового сдвига. На рис. 10.27 ток с фазовым сдвигом разбит (разложен) на компоненты, при помощи которых можно определить активную составляющую тока (активный ток). Эффективный ток показан смещенным по отношению к эффективному напряжению на угол φ. Значение реактивного и активного тока выражается через опущенный перпендикуляр. Чем больше φ, тем выше реактивный ток и тем меньше активный ток.

Если это выразить через тригонометрическую функцию, то

при трехфазном токе

Коэффициент cos φ называется в электротехнике коэффициентом мощности. Если угол сдвига фаз φ = 0, то cos φ = 1, в то время как при φ = 90°, cos φ = 0.

Экономическое значение коэффициента мощности cos φ

Чтобы довести до потребителя определенную мощность, требуется тем больший ток (I), чем меньше коэффициент мощности cos φ.

Например, по сети переменного тока напряжением 220 В необходимо передать 10 кВт активной мощности. Какова будет сила тока, если

1. cos φ = 0, 8

2. cos φ = 0, 4

Это означает, что если коэффициент мощности уменьшится наполовину, то для получения одинаковой активной мощности необходимо использовать в два раза больший ток.

Таким образом, из-за низкого коэффициента мощности электродвигателей требуется несравнимо больший ток, в результате чего снижается экономичность оборудования.

Кроме того, при низком значении cos φ электрическая проводка должна иметь большее сечение. Это в свою очередь означает более высокие расходы кабельных материалов, а также более высокие потери на омическое сопротивление.

В среднем считают, что cos φ составляет от 0, 7 до 0, 8.

Улучшение коэффициента мощности cos φ

Плохой показатель коэффициента мощности зачастую обусловлен продолжительной недогрузкой двигателей и трансформаторов. При недогрузке cos φ меньше, чем при полной нагрузке, и поэтому двигатели, долгое время эксплуатирующиеся с недогрузкой, необходимо заменить на двигатели, соответствующие требуемой мощности.

Для улучшения значения коэффициента мощности обычно используют «косинусный конденсатор» (стационарный конденсатор для силовых установок). Конденсатор в цепи переменного тока вызывает опережение фазы тока относительно напряжения конденсатора. Такие конденсаторы, состоящие из двух тонких металлических пластин, разделенных слоем изоляции, действуют как стационарный фазорегулятор. У них почти нет потерь энергии, и стоят они относительно недорого. В общем при компенсации достигается значение cos φ = 0, 9 и не более, поскольку дальнейшие меры по его улучшению приносят лишь очень незначительный фазовый сдвиг и не дают практических преимуществ.

10.4.3. Преобразование (трансформация) электрического тока

Выше было показано, что на пивоваренное производство электрический ток поступает в форме трехфазного тока с тремя смещенными фазами. В такой форме его можно непосредственно использовать только для определенной части двигателей и установок, а во многих местах необходимы иные параметры. В частности,

· напряжение 220 В (например, для освещения и работы небольших приборов);

· в некоторых устройствах, где нельзя исключить контакта с человеком (ручные светильники, например) безопасное пониженное напряжение не должно превышать 42 В;

· многие двигатели в настоящее время приводятся в действие постоянным током;

· от многих двигателей во время эксплуатации требуется изменение частоты переменного тока.

Для выполнения таких разных задач и требований необходимы определенные электрические установки.

Трансформаторы

Трансформаторы преобразуют подводимый на них трехфазный ток определенного напряжения и частоты (50 Гц) в трехфазный ток с другим напряжением, но той же частотой. Благодаря включению одной фазы на ноль можно снимать обычное напряжение 220 В. С помощью трансформаторов можно вырабатывать любое пониженное напряжение.

Преобразователи

Преобразование переменного тока в постоянный происходит при помощи преобразователя.

Преобразователи:

· преобразующие переменный ток в постоянный, называются выпрямителями;

· преобразующие постоянный ток в переменный, называются инверторами.

Преобразование в постоянный ток можно осуществлять различными способами:

· с помощью двигателя-генератора, это двигатель переменного тока, который сопряжен с генератором постоянного тока и непосредственно приводит в действие этот генератор, вырабатывая таким образом постоянный ток, однако КПД таких двигателей-генераторов невысок (75-80%);

· с помощью одноякорных преобразователей двигатель и генератор объединены в один агрегат, обмотка якоря работает одновременно как обмотка двигателя и генератора, поэтому КПД этих преобразователей выше (до 95%).

В настоящее время оба этих типа преобразователей не имеют большого значения.

· На смену выпрямителям вращательного типа все чаще приходят полупроводниковые выпрямители (сухие выпрямители), они преобразуют ток без шума и почти без потерь.

· Преобразователи частоты в целом ряде задач требуется изменение числа оборотов двигателей. Для сохранения полной мощности двигателя применяются статические преобразователи частоты, которые преобразуют сетевые частоту 50 Гц и напряжение в переменные частоту и напряжение. В результате становится возможным плавное регулирование числа оборотов трехфазных двигателей.

Тем самым появляется хорошая возможность, как для повышения экономичности, так и для стабилизации потоков и давления, моментов вращения и мощности.

Меры безопасности

Правом устанавливать электрооборудование, осуществлять его ремонт или технический уход за ним обладают только специалисты-электрики. Правила, распространяющиеся на эти виды работ, изложены в специальных инструкциях.

Специалистам других специальностей - к ним относятся и пивовары, и специалисты солодовенных предприятий - запрещается проводить какие-либо работы на электрооборудовании или вносить в него изменения.

Для надлежащей работы на электрических установках необходимо соблюдать меры безопасности, предусмотренные для эксплуатации электроустановок напряжением выше 50 В, которые гарантируют:

· защиту от несчастных случаев;

· защиту от скачков напряжения;

· неповрежденность изоляции установки;

· наличие заземления.

Во избежание несчастных случаев электрические установки должны иметь защиту от прямого и косвенного контакта с ними человека.

Осуществить это позволяют следующие меры безопасности:

· изоляция для защиты от прикосновения;

· защитное пониженное напряжение (ниже 42 В);

· защитное заземление;

· зануление;

· система защитных соединений;

· схема защиты от короткого замыкания на корпусе;

· схема дифференциальной защиты

· защитное разделение (гальваническое).

Во избежание несчастных случаев запрещается прикасаться к деталям электрических машин и установок, находящихся под напряжением. Кроме того, необходимо следить за тем, чтобы в электрооборудование не могли проникнуть инородные предметы или вода. В зависимости от места расположения установки и цели ее эксплуатации требуется особая защита от случайного прикосновения, до-падания воды или инородных тел.

Во избежание недопустимого нагревания электрической проводки и перегрузки подключенного оборудования сечение проводов должно быть рассчитано на определенную предельно допустимую длительную нагрузку, которую в интересах производственной безопасности не следует превышать. Контроль за состоянием электрической проводки осуществляется при помощи предохранителей и защитных выключателей. Задачей этого защитного оборудования является надежное отключение электрических цепей в случае превышения допустимой величины тока. Срабатывание защиты является явным указанием на перегрузку электролинии.

Каждый пивовар обязан неукоснительно соблюдать указания по эксплуатации электрических установок и содействовать безопасной работе персонала и оборудования.

Рекомендации по экономичному расходу электроэнергии

В настоящее время расход электроэнергии составляет в среднем около 10-12 кВт • ч/гл пива, причем организации энергосбыта заинтересованы в ее максимально возможном равномерном потреблении во избежание пиковых нагрузок. В период теплых летних ночей это особого значения не имеет, однако зимой по понедельникам с утра потребление электроэнергии очень высокое.

Во избежание таких пиков предприятия энергоснабжения предусматривают рабочий тариф и оплату (по тарифу) за предоставляемую мощность

Рабочий тариф учитывает потребленное количество киловатт-часов и, как и в быту, фиксируется постоянно. Стоимость кВт • ч различна и колеблется от 0, 15 до 0, 20 немецких марок/кВт • ч.

Оплата за предоставляемую мощность рассчитывается по максимальной потребленной мощности в кВт (точнее, в кВА) в пиковый отрезок времени, составляющий 15 минут, при этом пик нагрузки фиксируется самописцем, после чего устанавливается величина тарифа оплаты за предоставляемую мощность. В Германии цена электроэнергии по тарифу оплаты за предоставляемую мощность колеблется от 100 до 350 немецких марок/кВт. Часто эта устанавливаемая на год базовая цена дифференцируется. При этом может случиться так, что в конечном итоге 1 лишний кВт•ч электроэнергии может стоить 250 немецких марок.

Таким образом, оплата за предоставляемую мощность становится финансовым рычагом, вынуждающим пивоваренное предприятие избегать пиков энергопотребления, так как иначе расходы на электроэнергию быстро вырастут до огромных размеров. Поэтому на пивоваренном производстве действуют следующие принципы:

· Холодильные компрессоры как наиболее крупные потребители электроэнергии на полную мощность следует включать главным образом ночью для создания запаса холода.

· Резервуары большой емкости, заполненные рассолом и ледяной водой предназначены для создания резерва холода. Полностью заполнять их следует в ночное время.

· Так как пиковая мощность делится на коэффициент мощности cos φ, то важно добиваться максимально высокого его значения.

· Для подержания высокого значения cos φ коэффициент мощности всей установки можно компенсировать с помощью конденсаторного блока.

· Экономия электроэнергии является всеобщей задачей и касается всех сотрудников. Для освещения необходимо использовать энергосберегающие лампы, так, при одинаковой яркости освещения люминесцентные лампы по сравнению с лампами накаливания потребляют меньше электроэнергии.

Как правило, максимальный ток регистрируется в пятнадцатиминутном временном интервале. Однако помимо всех прочих мер предосторожности, зачастую для безаварийной работы устанавливают приборы контроля мощности, которые при определенной величине силы тока отключают приборы и двигатели в заданной последовательности, чтобы избежать превышения пика мощности («автоматический сброс нагрузки»). Другой возможностью экономии является использование более дешевой электроэнергии в ночное время.

⇐ Предыдущая 158 159 160 161 162163164 165 166 167 Следующая ⇒