Utjecaj odstupanja napona na rad električnih prijamnika

Značajan utjecaj mrežnog napona na rad električnih potrošača zahtijeva veliku pozornost na održavanju napona na stezaljkama potrošača blizu nazivnog napona. Napon koji se dovodi do potrošača je jedan od pokazatelji kvalitete električne energije.

Promjene mrežnog napona mogu se klasificirati na sljedeći način:

1. Spore promjene napona koje se obično događaju tijekom rada mreže. Te se promjene nazivaju odstupanja napona... Odstupanja napona definiraju se kao razlika između stvarnog napona na stezaljkama potrošača energije i nazivni napon… Odstupanja napona mogu biti negativna ili pozitivna. Prvi odgovara niskom naponu u odnosu na nominalni, drugi - povećanju napona.

Odstupanja napona u električnim mrežama uzrokovana su promjenama opterećenja mreže, režima rada elektrana i sl.

2. Brze promjene napona zbog kvarova u električnim sustavima i drugih uzroka. Primjeri uključuju kratki spojevi, ljuljanje strojeva, uključivanje i isključivanje jednog od elemenata instalacije i sl. Izazivaju se brze fluktuacije napona.

Sve prijemnici električne energije su dizajnirani za rad na određenom nazivnom naponu. Odstupanja napona od nazivnog napona na njihovim stezaljkama dovode do pogoršanja rada električnih prijemnika.

Promjena glavnih karakteristika žarulja sa žarnom niti ovisno o naponu na njihovim stezaljkama prikazana je na sl. 1.

Riža. 1. Karakteristike žarulja sa žarnom niti: 1 — svjetlosni tok, 2 — svjetlosni tok, 3 — životni vijek (brojevi na ordinati za krivulje 1 i 2).

Prikazane krivulje pokazuju veliki utjecaj napona na rad žarulja sa žarnom niti. Na primjer, smanjenje napona od 5% odgovara smanjenju svjetlosnog toka od 18%, a smanjenje napona od 10% uzrokuje smanjenje svjetlosnog toka žarulje za više od 30%.

Smanjenje svjetlosnog toka svjetiljki dovodi do smanjenja osvjetljenja radnog mjesta, zbog čega se smanjuje produktivnost rada i pogoršavaju pokazatelji kvalitete.

Slabo osvjetljenje radnih mjesta, staza, ulica i sl. povećava broj nesreća s ljudima. Padovi napona smanjuju učinkovitost žarulja sa žarnom niti. Smanjenje napona za 10% smanjuje svjetlosnu učinkovitost žarulje (lm / m / W) za 20%.

Povećanje mrežnog napona dovodi do povećanja učinkovitosti svjetiljki.Ali povećanje napona dovodi do oštrog smanjenja vijeka trajanja svjetiljki. S povećanjem napona od 5%, radni vijek žarulja sa žarnom niti smanjuje se za pola, a s povećanjem od 10% - više od 3 puta.

Fluorescentne svjetiljke su manje osjetljive na fluktuacije mrežnog napona. Varijacije napona od 1% uzrokovat će prosječnu promjenu svjetlosnog toka žarulje od 1,25%.

Kod kućanskih grijaćih uređaja (pločice, glačala i sl.) grijaći elementi se sastoje od aktivnih otpornika. Snaga koju oni daju ovisno o naponu mreže izražava se jednadžbom

P = I2R = U2/R

pokazuje da smanjenje mrežnog napona uzrokuje naglo smanjenje snage koju isporučuje uređaj za grijanje. Potonje dovodi do značajnog povećanja vremena rada uređaja i prekomjerne potrošnje električne energije za kuhanje itd.

Karakteristike svih ostalih kućanskih električnih uređaja također ovise o naponu napajanja. Kada se mijenja napon na stezaljkama elektromotora, mijenja se zakretni moment, potrošnja energije i vijek trajanja izolacije namota.

Zakretni momenti asinkronih motora proporcionalni su kvadratu napona koji se primjenjuje na njihove priključke. Ako se zakretni moment motora pri nazivnom naponu uzme kao 100%, tada će pri naponu od 90%, na primjer, zakretni moment biti 81%. Ozbiljni padovi napona mogu čak uzrokovati zaustavljanje ili neuspjeh pokretanja motora, pogon strojeva s teškim uvjetima pokretanja (dizalice, drobilice, mlinovi itd.).Nedovoljan (momenti elektromotora mogu uzrokovati kvarove proizvoda, oštećenja poluproizvoda itd.)

Ovisnosti promjene snage koju troše elektromotori na napon tijekom stacionarnog načina rada sustava nazivaju se statičke karakteristike električnog opterećenja potrošača.

Kako se napon smanjuje, djelatna snaga koju troši elektromotor se smanjuje zbog smanjenja momenta i povezanog povećanje klizanja.

Povećanje klizanja dovodi do povećanja gubitaka djelatne snage u motoru. Kako se napetost povećava, klizanje se smanjuje, a snaga potrebna za pogon mehanizma raste. Smanjuje se gubitak djelatne snage u elektromotoru.

Analiza pokazuje da se otporno opterećenje elektromotora neznatno mijenja pri promjeni napona, što odgovara normalnim načinima rada sustava, te se stoga može pretpostaviti da je konstantno.

Promjena jalove snage elektromotora od napona ovisi o omjeru jalove snage magnetiziranja i rasipanja jalove snage motora. Jalova sila magnetiziranja varira približno proporcionalno četvrtoj potenciji napona. Rasipanje jalove snage, ovisno o struji elektromotora, varira obrnuto proporcionalno približno drugoj snazi ​​napona.

Kada napon padne u odnosu na nazivni (na određenu vrijednost), jalovsko opterećenje elektromotora uvijek se smanjuje.To se objašnjava činjenicom da jalova snaga magnetiziranja, koja iznosi do 70% ukupne jalove snage koju troši elektromotor, opada brže nego što raste jalova snaga rasipanja.

Ovisnosti potrošnje jalove snage o naponu mreže za neke korisnike prikazane su na sl. 2. Ove krivulje su statičke karakteristike električnih opterećenja potrošača u cjelini, odnosno uzimajući u obzir utjecaj transformatora, rasvjete i dr. preko njih.

Riža. 2. Statičke karakteristike električnih opterećenja: 1 — tvornica papira, cosφ = 0,92, 2 — pogon za obradu metala, cosφ = 0,93, 3 — tvornica tekstila, cosφ = 0,77.

Krivulja tvornice papira 1 je vrlo strma. Krivulja ovisnosti utrošene jalove snage o mrežnom naponu je strmija što su motori manje opterećeni i što im je veći faktor snage pri nazivnom naponu. Dugotrajno smanjenje napona od 10% na stezaljkama elektromotora pri punom opterećenju, zbog više temperature namota, sve dok se izolacija motora ne istroši približno dvostruko brže nego pri nazivnom naponu.