Inverkan av spänningsavvikelser på driften av elektriska mottagare

Nätspänningens betydande inverkan på driften av elektriska förbrukare gör det nödvändigt att ägna stor uppmärksamhet åt att hålla spänningen vid konsumenternas plintar nära den nominella spänningen. Spänningen som levereras till konsumenterna är en av indikatorer för strömkvalitet.

Ändringar i nätspänningen kan klassificeras enligt följande:

1. Långsamma spänningsförändringar som vanligtvis sker under nätverksdrift. Dessa förändringar kallas spänningsavvikelser... Spänningsavvikelser definieras som skillnaden mellan den faktiska spänningen vid strömförbrukarnas anslutningar och Märkspänning… Spänningsavvikelser kan vara negativa eller positiva. Den första motsvarar underspänningen i förhållande till den nominella, den andra - ökning av spänningen.

Spänningsavvikelser i elektriska nät orsakas av förändringar i nätbelastningar, driftsätt för kraftverk etc.

2. Snabba spänningsförändringar på grund av fel i elsystem och andra orsaker. Exempel inkluderar kortslutningar, svängande maskiner, slå på och av ett av elementen i installationen, etc. Snabba spänningsfluktuationer orsakas.

Allt mottagare av elektrisk energi är utformade för att arbeta med en specifik märkspänning. Spänningsavvikelser från den nominella spänningen vid deras terminaler leder till försämring av driften av elektriska mottagare.

Förändringen i glödlampornas huvudegenskaper beroende på spänningen vid deras terminaler ges i fig. 1.

Ris. 1. Egenskaper för glödlampor: 1 — ljusflöde, 2 — ljusflöde, 3 — livslängd (siffror på ordinatan för kurvorna 1 och 2).

De visade kurvorna visar spänningens stora inverkan på glödlampornas prestanda. Till exempel motsvarar en minskning av spänningen med 5 % en minskning av ljusflödet med 18 %, och en minskning på 10 % av spänningen orsakar en minskning av lampans ljusflöde med mer än 30 %.

En minskning av lampornas ljusflöde leder till en minskning av belysningen av arbetsplatsen, som ett resultat av vilket arbetsproduktiviteten minskar och kvalitetsindikatorerna försämras.

Den dåliga belysningen av arbetsplatser, stigar, gator m.m. ökar antalet olyckor med människor. Spänningsfall försämrar effektiviteten hos glödlampor. Att minska spänningen med 10 % minskar lampans ljuseffektivitet (lm / m / W) med 20 %.

En ökning av nätspänningen leder till en ökning av lampornas effektivitet.Men att öka spänningen leder till en kraftig minskning av lampornas livslängd. Med en 5% ökning av spänningen reduceras livslängden för glödlampor med hälften och med en 10% ökning - mer än 3 gånger.

Lysrör är mindre känsliga för nätspänningsfluktuationer. Variationer i spänningen på 1 % kommer att orsaka en genomsnittlig förändring av lampans ljusflöde på 1,25 %.

I hushållsvärmeapparater (kakel, strykjärn etc.) består värmeelementen av aktiva motstånd. Effekten som de ger beroende på nätspänningen uttrycks av ekvationen

P = I2R = U2/R

visar att en minskning av nätspänningen orsakar en kraftig minskning av den effekt som tillförs av värmeanordningen. Det senare leder till en betydande ökning av enhetens drifttid och överdriven förbrukning av el för matlagning etc.

Egenskaperna hos alla andra elektriska hushållsapparater beror också på den tillförda spänningen. När spänningen vid elmotorernas terminaler ändras ändras vridmomentet, strömförbrukningen och livslängden för lindningsisoleringen.

Vridmomenten för induktionsmotorer är proportionella mot kvadraten på spänningen som appliceras på deras terminaler. Om motorvridmomentet vid märkspänning tas till 100 %, så vid 90 % spänning, till exempel, kommer vridmomentet att vara 81 %. Kraftiga spänningsfall kan till och med orsaka att motorer stannar eller inte startar, vilket driver maskiner med svåra startförhållanden (hissar, krossar, kvarnar, etc.).Otillräckligt (vridmoment på elmotorer kan orsaka produktdefekter, skador på halvfabrikat etc.)

Beroendet av förändringen i kraften som förbrukas av elmotorerna på spänningen under systemets stationära driftläge kallas de statiska egenskaperna hos konsumenternas elektriska belastning.

När spänningen minskar, minskar den aktiva effekten som förbrukas av elmotorn på grund av ett minskat vridmoment och tillhörande ökande glidning.

En ökning i slirning leder till en ökning av aktiva effektförluster i motorn. När spänningen ökar minskar slirningen och kraften som krävs för att driva mekanismen ökar. Förlusten av aktiv effekt i elmotorn minskar.

Analysen visar att den resistiva belastningen från elmotorerna ändras obetydligt när spänningen ändras, motsvarande systemets normala driftlägen, och därför kan antas vara konstant.

Förändringen i den reaktiva belastningen hos elmotorer från spänningen beror på förhållandet mellan den reaktiva magnetiseringseffekten och motorernas reaktiva effektförlust. Den reaktiva magnetiseringskraften varierar ungefär proportionellt mot spänningens fjärde potens. Den reaktiva effektförlusten, beroende på strömmen hos elmotorerna, varierar omvänt proportionellt mot ungefär spänningens andra effekt.

När spänningen sjunker i förhållande till det nominella (till ett visst värde), minskar alltid den reaktiva belastningen av elmotorer.Detta förklaras av det faktum att den reaktiva magnetiseringseffekten, som är upp till 70 % av den totala reaktiva effekten som förbrukas av elmotorn, minskar snabbare än den reaktiva förlusteffekten ökar.

Beroendet av reaktiv effektförbrukning på nätverksspänningen för vissa användare visas i fig. 2. Dessa kurvor är de statiska egenskaperna hos konsumenternas elektriska belastningar som helhet, det vill säga med hänsyn till inverkan av transformatorer, belysning etc. över dem.

Ris. 2. Statiska egenskaper hos elektriska belastningar: 1 — pappersfabrik, cosφ = 0,92, 2 — metallbearbetningsanläggning, cosφ = 0,93, 3 — textilfabrik, cosφ = 0,77.

Paper Mill Curve 1 är mycket brant. Ju lägre belastningen på motorerna är och ju högre deras effektfaktor vid nominell spänning, desto brantare är kurvan för beroende av den förbrukade reaktiva effekten på nätspänningen. Långsiktig spänningsreduktion på 10 % vid elmotorers plintar när de är fulladdade, på grund av lindningarnas högre temperatur, tills motorernas isolering slits ut ungefär dubbelt så snabbt som vid märkspänningen.