Mottagare av elektrisk energi

Mottagaren av elektrisk energi (elektrisk mottagare) är en apparat, enhet, mekanism designad för omvandling av elektrisk energi i en annan typ av energi (inklusive elektrisk, enligt andra parametrar) för att använda den.

Enligt deras tekniska syfte klassificeras de beroende på vilken typ av energi som denna mottagare omvandlar elektrisk energi till, i synnerhet:

• mekanismer för drivningar av maskiner och mekanismer;

• elektrotermiska och elektriska anläggningar;

• elektrokemiska installationer;

• installation av elektrod asteni;

• installationer av elektrostatiska och elektromagnetiska fält,

• elektrofilter;

• gnistbehandlingsinstallationer;

• elektroniska maskiner och datorer;

• produktkontroll och testutrustning.

En användare av elektrisk energi kallas en elektrisk mottagare eller en grupp av elektriska mottagare förenade av en teknisk process och placerade i ett visst område.

Den federala lagen "On Energy" definierar konsumenten av elektricitet och termisk energi som en person som köper den för sina egna hushålls- eller industriella behov, och ämnena för elindustrin - "personer som utför aktiviteter inom området elektrisk energi, inklusive produktion av el och termisk energi, energiförsörjning till konsumenter "vid elöverföring, driftkontroll inom elbranschen, elförsäljning, organisation av köp och försäljning av el".

Klassificering av elkonsumenter för att säkerställa strömförsörjningens tillförlitlighet

När det gäller att säkerställa strömförsörjningens tillförlitlighet är konsumenter av elektrisk energi indelade i följande tre kategorier:

Elektriska mottagare av kategori I - elektriska mottagare, vars avbrott i strömförsörjningen kan leda till: fara för människoliv, betydande skada på den nationella ekonomin, skador på dyr basutrustning, massiva produktdefekter, avbrott i en komplex teknisk process, funktionsstörningar för särskilt viktiga delar av samhällets ekonomi.

Från laguppställningen elektriska mottagare av den första kategorin en speciell grupp av elektriska mottagare urskiljs, vars kontinuerliga drift är nödvändig för en smidig avstängning av produktionen för att förhindra hot mot människoliv, explosioner, bränder och skador på dyr huvudutrustning.

Elektriska mottagare av kategori II - elektriska mottagare, vars avbrott i strömförsörjningen leder till massbrist på produkter, massavbrott av arbetare, mekanismer och industriell transport, störningar av den normala verksamheten för ett betydande antal invånare i städer och på landsbygden områden.

Kategori III elektriska mottagare — alla andra elektriska mottagare som inte uppfyller definitionerna för kategori I och II. Dessa är mottagare av hjälpverkstäder, icke-serieproduktion av produkter etc.

Kategori I elektriska mottagare måste förses med elektricitet från två oberoende ömsesidigt redundanta strömkällor, och avbrott i deras strömförsörjning i händelse av strömavbrott från en av strömkällorna kan endast tillåtas under tiden för automatisk återställning av strömförsörjningen. För att försörja en speciell grupp av elektriska förbrukare av kategori I, måste en extra försörjning tillhandahållas från en tredje oberoende ömsesidigt redundant kraftkälla.

För att korrekt fastställa kategorin av elektriska mottagare är det nödvändigt att bedöma sannolikheten för en olycka i sektionerna av strömförsörjningssystemet, för att bestämma möjliga konsekvenser och materiella skador till följd av dessa olyckor. Vid bestämning av kategorin av elektriska mottagare bör den kategori av kontinuerlig effekt som krävs för olika grupper av elektriska mottagare inte överskattas. Vid bestämning av de elektriska mottagarna för den första kategorin beaktas den tekniska reserven, för den andra - förskjutningen av produktionen.

Klassificering av mottagare av elektrisk energi

Elkonsumenter kännetecknas av:

1.total installerad effekt för elektriska mottagare;

2. genom att tillhöra industrin (t.ex. jordbruket);

3. per tariffgrupp;

4. per kategori av energitjänster.

Elinstallationer som producerar, omvandlar, distribuerar och förbrukar el indelas efter spänningsnivå i elektriska installationer med en spänning över 1 kV och upp till 1 kV (för elektriska installationer med likström — upp till 1,5 kV). Elektriska installationer med en spänning på upp till 1 kV AC utförs med en solid jordad noll, och under förhållanden med ökade säkerhetskrav - med en isolerad nolla (torvgruvor, kolgruvor, mobila elinstallationer, etc.).

Installationer över 1 kV är indelade i installationer:

1) med isolerad noll (spänning 35 kV och lägre);

2) med kompenserad neutral (ansluten till marken med induktivt motstånd för att kompensera för kapacitiva strömmar), används för nätverk med en spänning på upp till 35 kV och sällan 110 kV;

3) med en blindjordad noll (spänning 110 kV och mer).

Genom strömmens natur kan alla elektriska mottagare som arbetar från nätverket delas upp i elektriska mottagare med växelström med en industriell frekvens på 50 Hz (i vissa länder använder de 60 Hz), växelström med ökad eller minskad frekvens och likström .

De flesta av industriella elanvändares elförbrukare arbetar med trefas växelström med en frekvens på 50 Hz.

Ökade frekvensinställningar används:

• för uppvärmning för härdning, för metallstämpling, mikrovågsugnar, etc.;

• i tekniker där en hög rotationshastighet för en elektrisk motor krävs (textilindustri, träbearbetning, bärbara elverktyg i flygplanskonstruktion), etc.

För att få en frekvens upp till 10 000 Hz används tyristoromvandlare, för frekvenser över 10 000 Hz, använd elektroniska generatorer.

Lågfrekventa elektriska mottagare används i transportanordningar, till exempel för valsverk (f = 16,6 Hz), i metallblandningsanläggningar i ugnar (f = 0 ... 25 Hz). Dessutom används den reducerade spänningsfrekvensen i induktionsvärmeanordningar.

Erfarenhet av användning av industriella (50 Hz) och ökade (60 Hz) frekvenser bekräftade den ekonomiska genomförbarheten av en frekvens på 60 Hz, och tekniska och ekonomiska beräkningar visade att den optimala frekvensen borde vara 100 Hz.

Typiska strömmottagare

Alla strömmottagare kännetecknas av olika parametrar. Samtidigt beskrivs deras funktionssätt av LEG, därför, för att analysera energiförbrukningslägena, används karakteristiska effektmottagare, som är grupper av effektmottagare som liknar driftlägen och grundläggande parametrar.

Följande grupper tillhör typiska elektriska mottagare:

• Elmotorer för kraft- och industriinstallationer;

• Elektriska motorer för produktionsmaskiner;

• Elektriska ugnar;

• Elektrotermiska installationer;

• Belysningsinstallationer;

• Reparation och ombyggnad av installationer.

Elektriska mottagare i de fyra första grupperna kallas traditionellt för effektmottagare. Varje grupps andel av företagets energiförbrukning beror på branschen och produktionsprocessens egenskaper.

Likströmsmottagare

Likström används vid elektroplätering (kromplätering, nickelplätering, etc.), för likströmssvetsning, för att driva likströmsmotorer, etc.

Elektriska motorer

Baserat på klassificeringarna ovan är den mest komplexa uppsättningen elektriska mottagare elektrisk drivning. Den vanligaste är en asynkron elektrisk drivning, som kännetecknas av betydande förbrukning av reaktiv effekt, höga startströmmar och betydande känslighet för avvikelser i nätspänningen från den nominella.

I installationer som inte kräver varvtalsreglering under drift, används AC-drivenheter (asynkrona och synkrona motorer). Oreglerade växelströmsmotorer är den huvudsakliga typen av energikonsumenter inom industrin och står för cirka 70 % av den totala effekten.

Följande överväganden används ofta när man väljer motortyp för en oreglerad frekvensomriktare:

• vid spänningar upp till 1 kV och effekt upp till 100 kW är det mer ekonomiskt att använda asynkronmotorer och över 100 kW - synkron;

• vid spänning 6 kV och effekt upp till 300 kW — asynkronmotorer, över 300 kW — synkron;

• vid spänning 10 kV och effekt upp till 400 kW — asynkronmotorer, över 400 kW — synkron.

Asynkronmotorer med fasrotor används i kraftfulla drivningar med svåra startförhållanden (i lyftmaskiner etc.).

Elmotorerna i sådana industriella installationer som kompressorer, fläktar, pumpar och lyft-transportanordningar, beroende på den nominella effekten, har en matningsspänning på 0,22-10 kV. Märkeffekten för elmotorerna i dessa installationer varierar från bråkdelar av en kilowatt till 800 kW eller mer. De angivna elektriska mottagarna hänvisar vanligtvis till kategorin I för strömförsörjningstillförlitlighet.Till exempel, att stänga av ventilationen i kemiska produktionsverkstäder kräver evakuering av människor från lokalerna och därför ett produktionsstopp.

Omvandlingen av växelström till likström kräver kostnaderna för installation av omvandlingsenheter och styrutrustning, byggnadslokaler för dem, samt driftskostnader för deras underhåll och förlust av el. Därför är kostnaden för strömförsörjningssystemet och den specifika kostnaden för el i likström högre än i växelström. DC-motorer är dyrare än asynkron- och synkronmotorer. Variabla DC-frekvensomriktare används när en snabb, bred och/eller mjuk hastighetsändring krävs.

Effektfaktor för elektriska mottagare

En viktig egenskap hos en elektrisk mottagare är Effektfaktor cos (φn). Effektfaktorn är en passkarakteristik som återspeglar andelen förbrukad aktiv effekt vid nominell belastning och spänning. Den nominella cosφ för en elmotor beror på dess typ, märkeffekt, hastighet och andra egenskaper. När man arbetar med elmotorer beror deras kostnad främst på belastningen.

För den elektriska drivningen av stora pumpar, kompressorer och fläktar används ofta synkronmotorer, som används som ytterligare källor för reaktiv kraft i kraftsystemet.

Lyft- och transportanordningar kännetecknas av frekventa stötar av lasten, vilket orsakar förändringar i effektfaktorn inom betydande gränser (0,3-0,8). Enligt strömförsörjningens tillförlitlighet hänvisar de vanligtvis till kategorierna I och II (beroende på deras roll i den tekniska processen).
Problem med elektriska mottagare

Från elektriska apparater De största problemen orsakas av ljusbågsugnar av följande skäl:

• hög egen effekt (upp till tiotals megawatt); icke-linjäritet och låg cosφ orsakad av ugnstransformatorn;
• aktiva och reaktiva överspänningar som uppstår under drift;
• joggingavvikelser från fasbelastningarnas symmetri.

AC elektriska svetsanläggningar har liknande problem som ljusbågsugnar. Deras cosφ är särskilt låg.

Elektrisk belysning orsakar också vissa problem med det elektriska nätet, nämligen: högeffektiva urladdningslampor som används istället för glödlampor har en icke-linjär karaktäristik och är känsliga för kortvariga (bråkdelar av sekunder) strömavbrott. För närvarande löses dock dessa problem genom att byta lamporna till en högfrekvent strömförsörjning genom separata frekvensomvandlare, vilket förbättrar inte bara deras belysning, utan också deras energiparametrar.

Ljuskällor (glödande, fluorescerande, ljusbåge, kvicksilver, natrium, etc.) är enfasiga elektriska mottagare och är jämnt fördelade över faserna för att minska asymmetri. För glödlampor cosφ = 1 och för gasurladdningslampor cosφ = 0,6.

Strömförsörjningen av kontroll- och informationsbehandlingsenheter är föremål för ökade krav när det gäller tillförlitlighet och kvalitet på el, därför drivs de som regel från källor med garanterad oavbruten strömförsörjning.