Prijemnici električne energije

Prijemnik električne energije (električni prijemnik) je aparat, jedinica, mehanizam namijenjen za pretvorba električne energije u drugu vrstu energije (uključujući i električnu, prema drugim parametrima) kako bi je koristili.

Prema tehnološkoj namjeni razvrstavaju se ovisno o vrsti energije u koju ovaj prijamnik pretvara električnu energiju, a posebno:

• mehanizmi pogona strojeva i mehanizama;

• elektrotermalna i električna postrojenja;

• elektrokemijske instalacije;

• ugradnja astenije elektrode;

• instalacije elektrostatičkih i elektromagnetskih polja,

• elektrofiltri;

• Instalacije za obradu iskrom;

• elektronički i računalni strojevi;

• uređaji za kontrolu i ispitivanje proizvoda.

Korisnik električne energije naziva se električni prijamnik ili skup električnih prijamnika objedinjenih tehnološkim procesom koji se nalaze u određenom prostoru.

Savezni zakon "O energetici" definira potrošača električne i toplinske energije kao osobu koja je kupuje za vlastito kućanstvo ili industrijske potrebe, a subjekte elektroprivrede - "osobe koje obavljaju djelatnosti u području električne energije, uključujući proizvodnja električne i toplinske energije, opskrba potrošača energijom "pri prijenosu električne energije, operativno dispečersko upravljanje u elektroprivredi, prodaja električne energije, organizacija kupnje i prodaje električne energije".

Klasifikacija potrošača električne energije za osiguranje pouzdanosti napajanja

U pogledu osiguranja pouzdanosti napajanja potrošači električne energije dijele se u tri kategorije:

Električni prijamnici kategorije I - električni prijemnici čiji prekid napajanja može dovesti do: opasnosti za život ljudi, značajne štete za nacionalno gospodarstvo, oštećenja skupe osnovne opreme, masovnih nedostataka proizvoda, poremećaja složenog tehnološkog procesa, poremećaj funkcioniranja osobito važnih elemenata gospodarstva zajednice.

Iz sastava električni prijamnici I. kategorije izdvaja se posebna skupina električnih prijamnika, čiji je kontinuirani rad neophodan za nesmetano zaustavljanje proizvodnje kako bi se spriječile prijetnje ljudskim životima, eksplozije, požari i oštećenja skupe glavne opreme.

Električni prijemnici kategorije II - električni prijemnici, čiji prekid napajanja dovodi do masovnog nedostatka proizvoda, masovnih prekida rada radnika, mehanizama i industrijskog transporta, poremećaja normalnih aktivnosti značajnog broja stanovnika gradova i sela. područja.

Električni prijamnici kategorije III — svi ostali električni prijamnici koji ne zadovoljavaju definicije za kategorije I i II. To su prijemnici pomoćnih radionica, neserijske proizvodnje proizvoda itd.

Električni prijamnici I. kategorije moraju se napajati električnom energijom iz dva neovisna međusobno redundantna izvora, a prekid njihove opskrbe u slučaju nestanka struje iz jednog od izvora može se dopustiti samo za vrijeme automatske uspostave napajanja. Za napajanje posebne skupine električnih potrošača I. kategorije potrebno je osigurati dodatno napajanje iz trećeg nezavisnog međusobno redundantnog izvora napajanja.

Za ispravno utvrđivanje kategorije električnih prijamnika potrebno je procijeniti vjerojatnost nastanka nesreće na dionicama elektroenergetskog sustava, utvrditi moguće posljedice i materijalnu štetu kao posljedicu tih nesreća. Pri određivanju kategorije električnih prijamnika ne treba precijeniti kategoriju trajne snage potrebne za različite skupine električnih prijamnika. Pri određivanju električnih prijemnika za prvu kategoriju uzima se u obzir tehnološka rezerva, za drugu - pomak proizvodnje.

Klasifikacija prijamnika električne energije

Potrošače električne energije karakteriziraju:

1.ukupna instalirana snaga električnih prijamnika;

2. po pripadnosti branši (npr. poljoprivredi);

3. po tarifnoj skupini;

4. prema kategoriji energetskih usluga.

Električne instalacije za proizvodnju, transformaciju, distribuciju i potrošnju električne energije dijele se prema naponskoj razini na električne instalacije napona iznad 1 kV do 1 kV (za električne instalacije istosmjerne struje - do 1,5 kV). Električne instalacije napona do 1 kV izmjenične struje izvode se s čvrsto uzemljenom nultom, au uvjetima s povećanim sigurnosnim zahtjevima - s izoliranom nultom (rudnici treseta, rudnici ugljena, pokretne električne instalacije itd.).

Instalacije iznad 1 kV dijele se na instalacije:

1) s izoliranim neutralnim (napon 35 kV i niži);

2) s kompenziranom neutralnom (spojenom na zemlju induktivnim otporom za kompenzaciju kapacitivnih struja), koriste se za mreže napona do 35 kV i rijetko 110 kV;

3) sa slijepo uzemljenom nultom (napon 110 kV i više).

Po prirodi struje svi električni prijamnici koji rade iz mreže mogu se podijeliti na električne prijemnike izmjenične struje s industrijskom frekvencijom od 50 Hz (u nekim zemljama koriste 60 Hz), izmjenične struje s povećanom ili smanjenom frekvencijom i istosmjernu struju. .

Većina potrošača električne energije industrijskih korisnika električne energije radi na trofaznu izmjeničnu struju frekvencije 50 Hz.

Koriste se postavke povećane frekvencije:

• za zagrijavanje za otvrdnjavanje, za utiskivanje metala, mikrovalne pećnice itd.;

• u tehnologijama gdje je potrebna velika brzina vrtnje elektromotora (tekstilna industrija, obrada drva, prijenosni električni alati u zrakoplovnoj konstrukciji) itd.

Za dobivanje frekvencije do 10.000 Hz koriste se tiristorski pretvarači, za frekvencije iznad 10.000 Hz koriste se elektronički generatori.

Niskofrekventni električni prijemnici koriste se u transportnim uređajima, na primjer za valjaonice (f = 16,6 Hz), u postrojenjima za miješanje metala u pećima (f = 0 ... 25 Hz). Osim toga, smanjena frekvencija napona koristi se u uređajima za indukcijsko grijanje.

Iskustva s uporabom industrijske (50 Hz) i povišene (60 Hz) frekvencije potvrdila su ekonomsku isplativost frekvencije od 60 Hz, a tehnički i ekonomski proračuni pokazali su da bi optimalna frekvencija trebala biti 100 Hz.

Tipični prijemnici struje

Svi prijamnici struje karakteriziraju različiti parametri. Istodobno, načini njihovog rada opisani su LEG-om, stoga se u svrhu analize načina potrošnje energije koriste karakteristični prijemnici energije, a to su skupine prijamnika električne energije sličnih po načinima rada i osnovnim parametrima.

Sljedeće skupine pripadaju tipičnim električnim prijemnicima:

• Elektromotori za energetske i industrijske instalacije;

• Elektromotori za proizvodne strojeve;

• Električne pećnice;

• Elektrotermalne instalacije;

• Rasvjetne instalacije;

• Popravak i preinaka instalacija.

Električni prijamnici prve četiri skupine tradicionalno se nazivaju prijemnici struje. Udio svake skupine u potrošnji energije poduzeća ovisi o industriji i karakteristikama proizvodnog procesa.

Prijemnici istosmjerne struje

Istosmjerna struja se koristi u galvanizaciji (kromiranje, niklanje itd.), za zavarivanje istosmjernom strujom, za napajanje istosmjernih motora itd.

Elektromotori

Na temelju gore navedene klasifikacije, najsloženiji skup električnih prijamnika je električni pogon. Najčešći je asinkroni elektromotorni pogon koji se odlikuje značajnom potrošnjom jalove snage, visokim strujama pokretanja i značajnom osjetljivošću na odstupanja mrežnog napona od nazivnog.

U instalacijama koje ne zahtijevaju regulaciju brzine vrtnje tijekom rada koriste se izmjenični električni pogoni (asinkroni i sinkroni motori). Neregulirani izmjenični motori glavni su potrošači energije u industriji, s oko 70% ukupne snage.

Sljedeća razmatranja često se uzimaju u obzir pri odabiru vrste motora za neregulirani AC pogon:

• pri naponu do 1 kV i snazi ​​do 100 kW, ekonomičnije je koristiti asinkrone motore, a iznad 100 kW - sinkrone;

• na naponu 6 kV i snazi ​​do 300 kW — asinkroni motori, preko 300 kW — sinkroni;

• na naponu 10 kV i snazi ​​do 400 kW — asinkroni motori, preko 400 kW — sinkroni.

Asinkroni motori s faznim rotorom koriste se u snažnim pogonima s teškim uvjetima pokretanja (u strojevima za podizanje itd.).

Elektromotori takvih industrijskih postrojenja kao što su kompresori, ventilatori, pumpe i uređaji za dizanje i transport, ovisno o nazivnoj snazi, imaju napon napajanja od 0,22-10 kV. Nazivna snaga elektromotora ovih instalacija varira od djelića kilovata do 800 kW ili više. Navedeni električni prijemnici obično se odnose na I kategoriju pouzdanosti napajanja.Na primjer, isključivanje ventilacije u radionicama za kemijsku proizvodnju zahtijeva evakuaciju ljudi iz prostora, a samim time i zaustavljanje proizvodnje.

Pretvorba izmjenične u istosmjernu struju zahtijeva troškove ugradnje pretvarača i upravljačke opreme, građevinske prostore za njih, kao i pogonske troškove za njihovo održavanje i gubitke električne energije. Stoga su troškovi sustava napajanja i specifični troškovi električne energije u istosmjernoj struji veći nego u izmjeničnoj struji. DC motori su skuplji od asinkronih i sinkronih motora. Varijabilni DC pogoni se koriste kada je potrebna brza, široka i/ili glatka promjena brzine.

Faktor snage električnih prijemnika

Važna značajka električnog prijemnika je Faktor snage cos (φn). Faktor snage je karakteristika putovnice koja odražava udio potrošene aktivne snage pri nazivnom opterećenju i naponu. Nazivni cosφ elektromotora ovisi o njegovoj vrsti, nazivnoj snazi, brzini i drugim karakteristikama. Kod rada s elektromotorima njihov cosφ ovisi uglavnom o opterećenju.

Za električni pogon velikih pumpi, kompresora i ventilatora često se koriste sinkroni motori koji se koriste kao dodatni izvori jalove snage u elektroenergetskom sustavu.

Uređaji za dizanje i transport karakteriziraju česti udari tereta, koji uzrokuju promjene faktora snage u značajnim granicama (0,3-0,8). Prema pouzdanosti napajanja obično se odnose na I. i II. kategoriju (ovisno o ulozi u tehnološkom procesu).
Problemi s električnim prijemnicima

Iz električni uređaji Najveće probleme uzrokuju elektrolučne peći iz sljedećih razloga:

• velika vlastita snaga (do nekoliko desetaka megavata); nelinearnost i nizak cosφ uzrokovan transformatorom peći;
• prenaponi aktivne i jalove snage koji se javljaju tijekom rada;
• jogging odstupanja od simetrije faznih opterećenja.

Pogoni za električno zavarivanje izmjeničnom strujom imaju slične probleme kao i lučne peći. Njihov cosφ je posebno nizak.

Električna rasvjeta također uzrokuje probleme s električnom mrežom, naime: visokoučinkovite žarulje s izbojem koje se koriste umjesto žarulja sa žarnom niti imaju nelinearnu karakteristiku i osjetljive su na kratkotrajne (djeliće sekunde) prekide napajanja. Međutim, trenutačno se ti problemi rješavaju prebacivanjem svjetiljki na visokofrekventno napajanje preko zasebnih pretvarača frekvencije, čime se poboljšava ne samo njihovo osvjetljenje, već i energetski parametri.

Izvori svjetlosti (žarna niti, fluorescentna, električni luk, živa, natrij, itd.) su jednofazni električni prijemnici i ravnomjerno su raspoređeni po fazama kako bi se smanjila asimetrija. Za žarulje sa žarnom niti cosφ = 1, a za plinske žarulje cosφ = 0,6.

Napajanje uređaja za upravljanje i obradu informacija podložno je povećanim zahtjevima u pogledu pouzdanosti i kvalitete električne energije, stoga se napajaju, u pravilu, iz izvora zajamčenog neprekidnog napajanja.