Качество электрической энергии

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 12 из 16Следующая ⇒

И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ

В последнее время вопросам качества электроэнергии, снабжающей промышленные предприятия, уделяется всевозрастающее внимание.

Согласно ГОСТ Р 13109-97 установлено два вида норм: нормально допустимые и (или) предельно допустимые показатели качества электрической энергии (ПКЭ).

Номенклатура ПКЭ:

1) установившееся отклонение напряжения (у.о.н.). Нормально и предельно допускаемые значения у.о.н. на выводах приемников равны соответственно ±5 и ±10 % от номинального напряжения электрической сети;

2) колебания напряжения; характеризуются показателями "размах изменения напряжения" и "доза фликера";

3) несинусоидальность напряжения;

4) несимметрия напряжений;

5) отклонение частоты; нормально и предельно допускаемые значения отклонения частоты равны соответственно ±0,2 и ±0,4 Гц;

6) провал напряжений;

7) импульс напряжений;

8) кратковременное перенапряжение.

Оценку соответствия ПКЭ нормам качества электрической энергии проводят специализированные организации с лицензиями на проведение таких работ. Значимость соответствия ПКЭ нормам качества электрической энергии иллюстрируют нижеследующие примеры.

При снижении напряжения АД на 10 % моменты пусковой и максимальный снижаются на 19 %, токи в обмотках статора и ротора возрастают на 10 и 14 %, КПД уменьшается на 2 %, температура обмотки статора увеличивается на 5–6 ^оС. Увеличиваются электрические потери в электроприводе и во внутренней системе электроснабжения предприятия, уменьшаются срок службы и производительность двигателей.

Снижение частоты также приводит к уменьшению производительности оборудования, увеличению электрических потерь в электроприводе и во внутренней системе электроснабжения предприятия, дополнительному перегреву электрооборудования и его физическому старению. Использование некачественной электроэнергии ложится неоправданным бременем на экономику предприятия.

Потери электроэнергии на предприятии от снижения частоты можно оценить приближенно следующим образом.

При изменении частоты на 1 % из-за снижения производительности электропривода предприятие расходует дополнительно, кВт∙ч,

D W _эп = 0,01К_эп W _а,

где К_эп – доля электропривода в электропотреблении;

W _а – потребленная электроэнергия.

При снижении частоты возрастают электрические потери электроприемников и в электросетях предприятия за счет уменьшения индуктивных сопротивлений (2p fL) и увеличения тока.

Электрические потери, например, при f ₂ = 49,5 Гц, f ₁ = 50 Гц и

tgj₂ = 0,794 (где tgj₂ – средневзвешенное значение, измерен при f ₂):

.

Отношение

т. е. электрические потери при снижении частоты возрастут на 0,8 %.

Нормально и предельно допускаемые значения коэффициентов несиммерии напряжения по обратной последовательности К₂ допускаются соответственно 2 и 4 % [22]. Допускается вычислять по приближенной формуле (при этом погрешность не превышает 8 %):

К₂ = 0,62 (U _2нб – U _2нм)100 / U _{2 ном} %,

где U _2нб, U _2нм – наибольшее, наименьшее действующие значения из трех междуфазных напряжений; U _{2 ном} – номинальное напряжение.

Нормально и предельно допускаемые значения коэффициентов несиммерии напряжения по нулевой последовательности К₀ допускаются соответственно 2 и 4 %. Допускается вычислять по приближенной формуле:

К₀ = 0,62 (U _2нбф – U _2нмф)100 / U _{2 ном ф} %,

где U _2нбф, U _2нмф – наибольшее, наименьшее из трех действующих значений фазных напряжений; U _{2 ном ф} – номинальное фазное напряжение.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Электроснабжение и электропривод: методические указания к курсовому проектированию по курсу «Электроснабжение и электропривод» / сост. А. Н. Кошкин. Екатеринбург: УПИ, 1992.

2. Ключев В. И. Электропривод и автоматизация общепромышленных механизмов / В. И. Ключев, В. М. Терехов. М.: Энергия, 1980.

3. Москаленко В. В. Электрический привод / В. В. Москаленко. М.: Мастерство, 2001.

4. Дьяков В. И. Типовые расчеты по электрооборудованию / В. И. Дьяков. М.: Высш. шк., 1991.

5. Справочник по электрическим машинам / под ред. И. П. Копылова. М.: Энергоатомиздат, 1988. Т.1.

6. Неклепаев Б. Н. Электрическая часть электростанций и подстанций / Б. Н. Неклепаев, И. П. Крючков. М.: Энергоатомиздат, 1989.

7. Князевский Б. А. Электроснабжение промышленных предприятий / Б. А. Князевский, Б. Ю. Липкин. М.: Высш. шк., 1979.

8. Электротехнический справочник: в 3 т. Т.3, кн. 2. Использование электрической энергии / под общ. ред. проф. МЭИ: И. Н. Орлова [и др.]. 7-е изд. М.: Энергоатомиздат, 1988.

9. Справочник по проектированию электрических сетей и электро-оборудования / под ред. Ю. Г. Барыбина. М.: Энергоатомиздат, 1991.

10. Потенциал энергосбережения предприятий / А. Н. Кошкин [и др.] // Труды Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Актуальные проблемы энергосберегающих электротехнологий» АПЭЭТ-06. Екатеринбург, 2006.

11. Шумилин В. К. Светильники с электронными пускорегулирующими аппаратами для снижения коэффициента пульсаций освещенности // Безопасность труда и жизни. 2006. № 1. Режим доступа: http: //www. Gazeta. Asot. ru

12. Справочник по проектированию электроснабжения /под ред. Ю. Г. Ба-рыбина. М.: Энергоатомиздат, 1990.

13. Правила устройств электроустановок. 6-е изд. М.: Энергоатомиздат, 2002.

14. Кнорринг Г. М. Справочная книга для проектирования электрическо-го освещения / Г. М. Кнорринг, И. М. Фадин, В. Н. Сидоров. СПб.: Энергоаудит, 1992.

15. Правила устройств электроустановок. 7-е изд. М.: НЦ ЭНАС, 2006. Главы 1.1, 1.2, 1.7-1.9, 2.4, 2.5, 4.1, 4.2, 6.1-6.2, 7.1. 7.5, 7.6, 7.10.

16. Казаков Ю. Б. Учет изменения потерь трансформаторов в период срока службы при расчете потерь в распределительных сетях / Ю. Б. Казаков,

А. Б. Козлов, В. В. Коротков // Электромеханика. 2006. № 5.

17. Федоров А. А. Основы электроснабжения промышленных предпри-ятий / А. А. Федоров, В. В. Каменева. М.: Энергоатомиздат, 1984.

18. Электротехнический справочник / под ред. И. Н. Орлова. М.: Энергоатомиздат, 1988. Т. I-III.

19. ГОСТ Р 50807-94. Устройства защитные, управляемые дифференци-альным током. Общие требования и методы испытаний. М.: Изд-во стандартов, 1994.

20. Браславский И. Я. Энергосберегающий асинхронный привод / И. Я. Браславский, З. Ш. Ишматов, В. Н. Поляков. М.: Академия, 2004.

21. Онищенко Г. Б. Электрический привод / Г. Б. Онищенко. М.: РАСХН, 2003.

22. Литвак В. В. Электроэнергия: экономия, качество / В. В. Литвак, Г. З. Маркман, Н. Н. Харлов. Томск: STT, 2001.

23. Соколов М. М. Автоматизированный электропривод общепромыш-ленных механизмов / М. М. Соколов. М.: Энергия, 1976.

24. Александров К. К. Электротехнические чертежи и схемы /

К. К. Александров, Е. Г. Кузьмина. М.: МЭИ, 2004.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Примеры определения момента нагрузки М_с

Для вентилятора М_с = К_з Q _в Н /(h_в ω_в i η_п),

где К_з = 1,1–1,5 – коэффициент запаса; Q _в – производительность вентилятора, м³/с; Н – напор, Па; h_в – КПД вентилятора, определяют по каталогам (для осевых вентиляторов h_в = 0,8–0,9 и для центробежных h_в = 0,6–0,85); i, h_п – передаточное число и КПД передачи (для клиноременной передачи h_п = 0,92–0,94; для плоскоременной h_п = 0,87–0,9); ω_в – угловая скорость, рад/с.

Для механизма подъемной лебедки [21] с одноступенчатым редуктором М_с = GR /(i η), где G – сила тяжести поднимаемого груза, Н; R – радиус барабана лебедки, м; i, η – соответственно передаточное число и КПД механической передачи.

Передаточное число редуктора лебедки i = z ₂ / z ₁ = ω₂ /ω₁,

где ω_1, ω₂ (рад/с) и z _1, z ₂ – угловые скорости двигателя и барабана лебедки и число зубцов соответствующих шестерен.

Численный пример

Грузоподъемная лебедка с одноступенчатым редуктором поднимает груз массой 1000 кг. Максимальная скорость подъема груза V_max = 1 м/с. Ускорение при разгоне и замедлении скорости (при достижении V_max и при снижении её до нуля) a = 0,25 м²/с. Момент инерции барабана лебедки 80 кг∙м²; момент инерции ротора двигателя 1,5 кг∙м²; моменты инерции ведущей и ведомой шестерен редуктора соответственно равны 0,1 и 5,0 кг∙м². Радиус барабана лебедки

0,25 м. КПД редуктора 0,9. Высота подъема груза H = 24 м. Приводной двигатель имеет максимальную частоту вращения n _max = 600 об/мин.

Построить диаграмму изменения скорости и момента на валу двигателя за время подъема груза.

Решение

1. Время ускорения при разгоне и замедлении груза при подъеме груза

t ₁ = t ₂ = V_max/a = 1,0/0,25 = 4 с.

2. Путь, проходимый за время t ₁и t ₃,

S ₁ = S ₃ = at ²/2 = 0,25∙4²/2 = 2 м.

3. Время движения с максимальной скоростью

t ₂ = (Н – S ₁ – S ₃)/ V_max = (24 – 2 – 2)/1 = 20 c.

4. Максимальная скорость вращения двигателя

ω _max = π n_max/ 30 = 3,14∙600/30 = 62,8 1/с.

5. Максимальная скорость вращения барабана лебедки

ω _{max Б} = V_max/R_Б = 1,0/0,25 = 4 1/с.

6. Передаточное отношение редуктора

i = ω _max /ω _{max Б} = 62,8/4 = 15,7.

7. Статический момент нагрузки на валу барабана

М_сБ = m g R _Б = 1000∙9,81∙0,25 = 2452 Н∙м.

8. Статический момент нагрузки, приведенный к валу двигателя,

М_с = М_сБ /(i η) = 2452/(15,7∙0,9) = 174Н∙м.

9. Суммарный момент инерции механической системы, приведенный к валу двигателя,

J _∑ = J _рот + J _эк1 + (J _эк2 + J _Б + mR _Б²)/ i ² =

= 1,5 + 0,1 + (5 + 80 + 1000∙0,25²)/15,7² = 2,2 кг∙м².

10. Момент на валу двигателя в период разгона t ₁

М = М_с + J _∑ dω / dt =174+2,2∙62,8/4 = 211Н∙м.

11. Момент на валу двигателя в период движения с максимальной скоростью М = М_с = 174 м.

12. Момент на валу двигателя в период торможения

М = М_с – J _∑ dωdt = 174 – 2,2∙62,8/4 = 139,4Н∙м.

На рис. П.1 приведена диаграмма изменения скорости ω(t) и момента М(t) на валу двигателя за время подъема груза.

Рис. П.1. Диаграмма изменения скорости ω(t) и момента М(t)

на валу двигателя за время подъема груза

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Пример определения мощности двигателя для поршневого насоса

Насос подает воду на высоту Н = 60 м с расходом Q = 0,02 м³/с. Горизонтальная длина магистрали l = 1200 м при диаметре труб d = 135 мм, магистраль содержит две заслонки, два вентиля и четыре колена в 90° с радиусом закругления R = 500 мм, h_н = 0,81. КПД механической передачи от двигателя к насосу h_п = 0,95. Режим работы насоса продолжительный.

Мощность двигателя для насоса определяется по (1.1) с учетом падения напора в элементах магистрали – D Н. Это падение складывается из падения напора в самой магистрали D Н _м, падения напора в ее коленах D Н _к и падений напора в заслонках D Н _з и вентилях D Н _в:

.

Падение напора в магистрали определяется по формуле

,

где а = 0,00074 для новых чугунных труб; а = 0,00092 для чугунных труб, бывших в употреблении; J – скорость воды

м/с.

Следовательно, м.

Падение напора в коленах, заслонках и вентилях находится по формуле

,

где k_i определяется типом арматуры.

Для колен d / R = 135/500 = 0,27 k _к = 0,155 и падение напора для четырех колен (n = 4)

м.

Для вентилей k _в = 0,49 и при двух вентилях падение напора

м.

Для заслонок k _з = 0,063 и при двух заслонках падение напора

м.

Суммарное падение напора м. Требуемая мощность приводного двигателя

кВт.

Коэффициент запаса К _з определяется при выборе двигателя по каталогу.

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Рис. П.3.1. Схема электроснабжения здания с трехфазным вводом

Рис. П.3.2. Схема электроснабжения коттеджа с системой ТN-C S

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Таблица П.4.1

Графические обозначения элементов электрических схем

Наименование	Обозначение
1. Трансформатор тока с одной вторичной обмоткой
2. Трансформатор тока с одним сердечником и двумя вторичными обмотками
3. Трансформатор тока с двумя сердечниками и двумя вторичными обмотками
4. Трансформатор тока шинный нулевой последова- тельности с катушкой подмагничивания
5. Трансформатор тока быстронасыщающийся
6. Трансформатор напряжения измерительный
7. Контакт коммутационного устройства (реле):
а) замыкающий
б) размыкающий
в) переключающий
г) переключающий без размыкания цепи
8. Контакт импульсный замыкающий:
а) при срабатывании
б) при возврате
в) при срабатывании и возврате
	Продолжение табл. П.4.1
9. Контакт импульсный размыкающий:
а) при срабатывании
б) при возврате   в) при срабатывании и возврате
10. Контакт без самовозврата:
а) замыкающий
б) размыкающий
11. Контакт для коммутации сильноточной цепи:
а) замыкающий
б) размыкающий
в) замыкающий дугогасительный
г) размыкающий дугогасительный
12. Контакт замыкающий с замедлением:
а) при срабатывании
б) при возврате
13. Контакт размыкающий с замедлением:
а) при срабатывании (на размыкание)
б) при возврате (на замыкание)
14. Контакт с механической связью:
а) замыкающий
б) размыкающий
Окончание табл. П.4.1
15. Контакт с автоматическим возвратом при перегрузке
16. Выключатель кнопочный нажимной:
а) с замыкающим контактом
б) с размыкающим контактом
17. Соединение контактное разъемное
18. Перемычка контактная:
а) неразборная
б) разборная
19. Обмотка реле, контактора и магнитного пускателя. Общее обозначение
20. Обмотка реле:
а) токовая последовательная
б) напряжения параллельная
21. Обмотка контактора и магнитного пускателя
22. Совмещенное изображение электромеханического реле
23. Электромагнит. Общее обозначение
24. Электромагнит:
а) последовательного включения
б) параллельного включения
25. Предохранитель плавкий. Общее обозначение
26. Предохранитель пробивной

Таблица П.4.2

Буквенные обозначения элементов электрических схем

ПРИЛОЖЕНИЕ 5

Познавательные статьи:



Техника нижней прямой подачи мяча

Комплекс физических упражнений для развития мышц плечевого пояса

Стандарт Порядок надевания противочумного костюма

Общеразвивающие упражнения без предметов