Elektriskās enerģijas uztvērēji

Elektriskās enerģijas uztvērējs (elektriskais uztvērējs) ir aparāts, bloks, mehānisms, kas paredzēts elektriskās enerģijas pārveidošana cita veida enerģijā (ieskaitot elektrisko, pēc citiem parametriem), lai to izmantotu.

Atbilstoši to tehnoloģiskajam mērķim tos klasificē atkarībā no enerģijas veida, kurā šis uztvērējs pārvērš elektroenerģiju, jo īpaši:

• mašīnu un mehānismu piedziņas mehānismi;

• elektrotermiskās un elektriskās iekārtas;

• elektroķīmiskās iekārtas;

• elektrodu astēnijas uzstādīšana;

• elektrostatisko un elektromagnētisko lauku iekārtas,

• elektrofiltri;

• dzirksteļu apstrādes iekārtas;

• elektroniskās un skaitļošanas mašīnas;

• produktu kontroles un testēšanas ierīces.

Elektroenerģijas lietotājs, ko sauc par elektrisko uztvērēju vai elektrisko uztvērēju grupu, ko vieno tehnoloģisks process un kas atrodas noteiktā teritorijā.

Federālais likums "Par enerģētiku" nosaka, ka elektroenerģijas un siltumenerģijas patērētājs ir persona, kas to iegādājas savām mājsaimniecības vai rūpnieciskajām vajadzībām, bet elektroenerģijas nozares subjekti - "personas, kas veic darbības elektroenerģijas jomā, ieskaitot elektroenerģijas un siltumenerģijas ražošana, enerģijas piegāde patērētājiem "elektroenerģijas pārvades laikā, operatīvā dispečeru kontrole elektroenerģijas nozarē, elektroenerģijas tirdzniecība, elektroenerģijas pirkšanas un pārdošanas organizēšana".

Elektroenerģijas patērētāju klasifikācija elektroapgādes drošuma nodrošināšanai

Elektroapgādes drošuma nodrošināšanas ziņā elektroenerģijas patērētāji tiek iedalīti trīs kategorijās:

I kategorijas elektriskie uztvērēji - elektriskie uztvērēji, kuru strāvas padeves pārtraukums var radīt: apdraudējumu cilvēku dzīvībai, būtisku kaitējumu tautsaimniecībai, dārgu pamatiekārtu bojājumus, masīvus izstrādājumu defektus, sarežģīta tehnoloģiskā procesa traucējumus, īpaši svarīgu kopienas ekonomikas elementu darbības traucējumi.

No sastāva 1. kategorijas elektriskie uztvērēji tiek izdalīta īpaša elektrisko uztvērēju grupa, kuras nepārtraukta darbība ir nepieciešama vienmērīgai ražošanas apturēšanai, lai novērstu cilvēku dzīvības apdraudējumu, sprādzienus, ugunsgrēkus un dārgu galveno iekārtu bojājumus.

II kategorijas elektriskie uztvērēji - elektriskie uztvērēji, kuru strāvas padeves pārtraukums izraisa masveida produktu deficītu, strādnieku, mehānismu un rūpnieciskā transporta masveida pārtraukumus, ievērojama skaita pilsētu un lauku iedzīvotāju parastās darbības traucējumus. apgabali.

III kategorijas elektriskie uztvērēji — visi pārējie elektriskie uztvērēji, kas neatbilst I un II kategorijas definīcijām. Tie ir palīgdarbnīcu uztvērēji, izstrādājumu nesērijveida ražošana utt.

I kategorijas elektriskajiem uztvērējiem elektroenerģiju jāpiegādā no diviem neatkarīgiem, savstarpēji liekiem barošanas avotiem, un to elektroenerģijas padeves pārtraukums elektroenerģijas padeves pārtraukuma gadījumā no viena no barošanas avotiem var tikt pieļauts tikai uz elektroapgādes automātiskas atjaunošanas laiku. Lai apgādātu īpašu I kategorijas elektrisko patērētāju grupu, ir jānodrošina papildu padeve no trešā neatkarīga, savstarpēji redundējoša barošanas avota.

Lai pareizi noteiktu elektrisko uztvērēju kategoriju, nepieciešams novērtēt avārijas iespējamību elektroapgādes sistēmas posmos, noteikt iespējamās sekas un materiālos zaudējumus šo avāriju rezultātā. Nosakot elektrisko uztvērēju kategoriju, nevajadzētu pārvērtēt nepārtrauktās jaudas kategoriju, kas nepieciešama dažādām elektrisko uztvērēju grupām. Nosakot elektriskos uztvērējus pirmajai kategorijai, tiek ņemta vērā tehnoloģiskā rezerve, otrajai - ražošanas nobīde.

Elektroenerģijas uztvērēju klasifikācija

Elektroenerģijas patērētājus raksturo:

1.elektrisko uztvērēju kopējā uzstādītā jauda;

2. pēc piederības nozarei (piem., lauksaimniecība);

3. pa tarifu grupām;

4. pēc energopakalpojumu kategorijas.

Elektroietaises, kas ražo, pārveido, sadala un patērē elektroenerģiju, pēc sprieguma līmeņa tiek sadalītas elektroietaisēs ar spriegumu virs 1 kV un līdz 1 kV (elektriskajām iekārtām ar līdzstrāvu - līdz 1,5 kV). Elektroinstalācijas ar spriegumu līdz 1 kV maiņstrāva tiek veiktas ar stingri iezemētu neitrāli, bet apstākļos ar paaugstinātām drošības prasībām - ar izolētu neitrāli (kūdras raktuves, ogļraktuves, mobilās elektroinstalācijas utt.).

Iekārtas virs 1 kV tiek iedalītas iekārtās:

1) ar izolētu neitrālu (spriegums 35 kV un zemāks);

2) ar kompensētu neitrālu (savienots ar zemi ar induktīvās pretestības palīdzību, lai kompensētu kapacitatīvās strāvas), tiek izmantotas tīkliem ar spriegumu līdz 35 kV un reti 110 kV;

3) ar akli iezemētu neitrālu (spriegums 110 kV un vairāk).

Pēc strāvas rakstura visus elektriskos uztvērējus, kas darbojas no tīkla, var iedalīt elektriskos uztvērējos ar maiņstrāvu ar rūpniecisko frekvenci 50 Hz (dažās valstīs tie izmanto 60 Hz), maiņstrāvu ar palielinātu vai samazinātu frekvenci un līdzstrāvu. .

Lielākā daļa rūpniecisko elektroenerģijas lietotāju elektroenerģijas patērētāju darbojas ar trīsfāzu maiņstrāvu ar frekvenci 50 Hz.

Tiek izmantoti paaugstinātas frekvences iestatījumi:

• karsēšanai cietināšanai, metāla štancēšanai, mikroviļņu krāsnīm u.c.;

• tehnoloģijās, kur nepieciešams liels elektromotora griešanās ātrums (tekstilrūpniecība, kokapstrāde, portatīvie elektroinstrumenti lidmašīnu būvē) u.c.

Lai iegūtu frekvenci līdz 10 000 Hz, izmanto tiristoru pārveidotājus, frekvencēm virs 10 000 Hz izmantojiet elektroniskie ģeneratori.

Zemfrekvences elektriskos uztvērējus izmanto transporta ierīcēs, piemēram, velmētavās (f = 16,6 Hz), metālu maisīšanas iekārtās krāsnīs (f = 0 ... 25 Hz). Turklāt samazinātā sprieguma frekvence tiek izmantota indukcijas sildīšanas ierīcēs.

Pieredze ar rūpniecisko (50 Hz) un paaugstināto (60 Hz) frekvenču izmantošanu apstiprināja 60 Hz frekvences ekonomisko iespējamību, un tehniski ekonomiskie aprēķini parādīja, ka optimālajai frekvencei jābūt 100 Hz.

Tipiski strāvas uztvērēji

Visiem jaudas uztvērējiem ir raksturīgi dažādi parametri. Tajā pašā laikā to darbības režīmus apraksta LEG, tāpēc enerģijas patēriņa režīmu analīzei tiek izmantoti raksturīgie jaudas uztvērēji, kas ir darbības režīmos un pamatparametros līdzīgas jaudas uztvērēju grupas.

Tipiskiem elektriskajiem uztvērējiem pieder šādas grupas:

• Elektromotori elektroenerģijas un rūpnieciskām iekārtām;

• Elektromotori ražošanas iekārtām;

• Elektriskās krāsnis;

• Elektrotermiskās iekārtas;

• Apgaismes iekārtas;

• Instalāciju remonts un pārbūve.

Pirmo četru grupu elektriskos uztvērējus tradicionāli sauc par jaudas uztvērējiem. Katras grupas īpatsvars uzņēmuma enerģijas patēriņā ir atkarīgs no nozares un ražošanas procesa īpatnībām.

Līdzstrāvas uztvērēji

Līdzstrāvu izmanto galvanizēšanā (hromēšana, niķelēšana utt.), līdzstrāvas metināšanai, līdzstrāvas motoru darbināšanai utt.

Elektromotori

Pamatojoties uz iepriekš uzskaitītajām klasifikācijām, vissarežģītākais elektrisko uztvērēju komplekts ir elektriskā piedziņa. Visizplatītākā ir asinhronā elektriskā piedziņa, kurai raksturīgs ievērojams reaktīvās jaudas patēriņš, lielas palaišanas strāvas un ievērojama jutība pret tīkla sprieguma novirzēm no nominālā.

Instalācijās, kurām darbības laikā nav nepieciešama ātruma kontrole, tiek izmantotas maiņstrāvas elektriskās piedziņas (asinhronie un sinhronie motori). Neregulēti maiņstrāvas motori ir galvenais enerģijas patērētāju veids rūpniecībā, kas veido aptuveni 70% no kopējās jaudas.

Izvēloties neregulētas maiņstrāvas piedziņas motora veidu, bieži tiek ņemti vērā šādi apsvērumi:

• pie sprieguma līdz 1 kV un jaudai līdz 100 kW ekonomiskāk ir izmantot asinhronos motorus, un virs 100 kW - sinhronos;

• pie sprieguma 6 kV un jaudas līdz 300 kW — asinhronie motori, virs 300 kW — sinhronie;

• pie sprieguma 10 kV un jaudas līdz 400 kW — asinhronie motori, virs 400 kW — sinhronie.

Asinhronie motori ar fāzes rotoru tiek izmantoti jaudīgās piedziņās ar smagiem palaišanas apstākļiem (celšanas mašīnās utt.).

Tādu rūpniecisko iekārtu kā kompresori, ventilatori, sūkņi un pacelšanas-transportēšanas ierīces elektromotoriem atkarībā no nominālās jaudas ir barošanas spriegums 0,22-10 kV. Šo iekārtu elektromotoru nominālā jauda svārstās no kilovatu daļām līdz 800 kW vai vairāk. Norādītie elektriskie uztvērēji parasti attiecas uz I barošanas avota drošuma kategoriju.Piemēram, ventilācijas atslēgšanai ķīmiskās ražošanas cehos ir nepieciešama cilvēku evakuācija no telpām un līdz ar to ražošanas apturēšana.

Maiņstrāvas pārveide par līdzstrāvu prasa pārveidošanas bloku un vadības iekārtu uzstādīšanas izmaksas, telpu izbūvi tiem, kā arī ekspluatācijas izmaksas to uzturēšanai un elektroenerģijas zudumiem. Tāpēc elektroapgādes sistēmas izmaksas un īpatnējās elektroenerģijas izmaksas līdzstrāvā ir augstākas nekā maiņstrāvā. Līdzstrāvas motori ir dārgāki nekā asinhronie un sinhronie motori. Mainīgas līdzstrāvas piedziņas tiek izmantotas, ja nepieciešama ātra, plaša un/vai vienmērīga ātruma maiņa.

Elektrisko uztvērēju jaudas koeficients

Svarīga elektriskā uztvērēja iezīme ir Spēka faktors cos (φn). Jaudas koeficients ir pases raksturlielums, kas atspoguļo patērētās aktīvās jaudas daļu pie nominālās slodzes un sprieguma. Elektromotora nominālā cosφ ir atkarīga no tā veida, nominālās jaudas, ātruma un citām īpašībām. Strādājot ar elektromotoriem, to cosφ galvenokārt ir atkarīgs no slodzes.

Lielu sūkņu, kompresoru un ventilatoru elektriskajai piedziņai bieži tiek izmantoti sinhronie motori, kas tiek izmantoti kā papildu reaktīvās jaudas avoti energosistēmā.

Pacelšanas un transportēšanas ierīcēm raksturīgi bieži slodzes triecieni, kas izraisa jaudas koeficienta izmaiņas ievērojamās robežās (0,3-0,8). Saskaņā ar barošanas avota uzticamību tie parasti attiecas uz I un II kategoriju (atkarībā no to lomas tehnoloģiskajā procesā).
Bojāti elektriskie uztvērēji

No elektriskās ierīces Lielākās problēmas rada loka krāsnis šādu iemeslu dēļ:

• liela pašu jauda (līdz desmitiem megavatu); nelinearitāte un zems cosφ, ko izraisa krāsns transformators;
• aktīvās un reaktīvās jaudas pārspriegumi, kas rodas darbības laikā;
• skriešanas novirzes no fāzes slodžu simetrijas.

Maiņstrāvas elektriskās metināšanas iekārtām ir līdzīgas problēmas kā loka krāsnīm. Viņu cosφ ir īpaši zems.

Elektriskais apgaismojums rada arī zināmas problēmas ar elektrotīklu, proti: kvēlspuldžu vietā izmantotajām augstas efektivitātes gāzizlādes spuldzēm ir nelineārs raksturlielums un tās ir jutīgas pret īslaicīgiem (sekunžu daļas) strāvas pārtraukumiem. Taču šobrīd šīs problēmas tiek risinātas, lampas pārslēdzot uz augstfrekvences barošanas avotu caur atsevišķiem frekvences pārveidotājiem, kas uzlabo ne tikai to apgaismojumu, bet arī enerģētiskos parametrus.

Gaismas avoti (kvēlspuldze, dienasgaismas spuldze, loka spuldze, dzīvsudrabs, nātrijs utt.) ir vienfāzes elektriskie uztvērēji, un tie ir vienmērīgi izvietoti pa fāzēm, lai samazinātu asimetriju. Kvēlspuldzēm cosφ = 1 un gāzizlādes spuldzēm cosφ = 0,6.

Vadības un informācijas apstrādes ierīču elektroapgādei tiek izvirzītas paaugstinātas prasības attiecībā uz elektroenerģijas drošumu un kvalitāti, tāpēc tās parasti tiek darbinātas no garantētas nepārtrauktas barošanas avotiem.