Prijímače elektrickej energie

Prijímač elektrickej energie (elektrický prijímač) je prístroj, jednotka, mechanizmus určený na premenu elektrickej energie v inom type energie (vrátane elektrickej, podľa iných parametrov) na jej využitie.

Podľa ich technologického účelu sú klasifikované v závislosti od typu energie, na ktorú tento prijímač premieňa elektrickú energiu, najmä:

• mechanizmy pohonov strojov a mechanizmov;

• elektrotepelné a elektrické zariadenia;

• elektrochemické zariadenia;

• inštalácia elektródovej asténie;

• inštalácie elektrostatických a elektromagnetických polí,

• elektrofiltre;

• Zariadenia na úpravu iskier;

• elektronické a počítacie stroje;

• zariadenia na kontrolu a testovanie produktov.

Používateľ elektrickej energie nazývaný elektrický prijímač alebo skupina elektrických prijímačov spojených technologickým procesom a umiestnených v určitej oblasti.

Spolkový zákon „o energetike“ definuje odberateľa elektriny a tepelnej energie ako osobu, ktorá ju nakupuje pre vlastnú potrebu domácnosti alebo priemyslu, a subjekty elektroenergetiky – „osoby vykonávajúce činnosti v oblasti elektrickej energie vrátane tzv. výroba elektrickej a tepelnej energie, dodávka energie spotrebiteľom „pri prenose elektriny, prevádzkové dispečerské riadenie v elektroenergetike, predaj elektriny, organizácia nákupu a predaja elektriny“.

Klasifikácia spotrebiteľov elektriny na zabezpečenie spoľahlivosti napájania

Z hľadiska zabezpečenia spoľahlivosti napájania sú spotrebitelia elektrickej energie rozdelení do nasledujúcich troch kategórií:

Elektrické prijímače kategórie I - elektrické prijímače, ktorých prerušenie napájania môže viesť k: ohrozeniu ľudského života, značným škodám na národnom hospodárstve, poškodeniu drahého základného vybavenia, rozsiahlym chybám výrobkov, narušeniu zložitého technologického procesu, narušenie fungovania obzvlášť dôležitých prvkov ekonomiky komunity.

Zo zostavy elektrické prijímače 1. kategórie rozlišuje sa špeciálna skupina elektrických prijímačov, ktorých nepretržitá prevádzka je potrebná na plynulé odstavenie výroby, aby sa zabránilo ohrozeniu ľudského života, výbuchom, požiarom a poškodeniu drahých hlavných zariadení.

Elektrické prijímače kategórie II - elektrické prijímače, ktorých prerušenie napájania vedie k hromadnému nedostatku výrobkov, hromadnému prerušeniu pracovníkov, mechanizmov a priemyselnej dopravy, narušeniu bežných činností značného počtu obyvateľov miest a vidieka. oblasti.

Elektrické prijímače kategórie III — všetky ostatné elektrické prijímače, ktoré nespĺňajú definície pre kategórie I a II. Ide o prijímače pomocných dielní, nesériovú výrobu výrobkov a pod.

Elektrické prijímače I. kategórie musia byť napájané elektrinou z dvoch nezávislých vzájomne redundantných zdrojov energie, pričom prerušenie ich napájania pri výpadku napájania z jedného zo zdrojov je možné povoliť len na čas automatického obnovenia napájania. Pre napájanie špeciálnej skupiny elektrických spotrebičov I. kategórie je potrebné zabezpečiť dodatočné napájanie z tretieho nezávislého vzájomne redundantného zdroja energie.

Pre správne stanovenie kategórie elektrických prijímačov je potrebné posúdiť pravdepodobnosť havárie v úsekoch napájacej sústavy, určiť možné následky a materiálne škody v dôsledku týchto havárií. Pri určovaní kategórie elektrických prijímačov by sa nemala preceňovať kategória trvalého výkonu požadovaného pre rôzne skupiny elektrických prijímačov. Pri určovaní elektrických prijímačov pre prvú kategóriu sa berie do úvahy technologická rezerva, pre druhú - posun výroby.

Klasifikácia prijímačov elektrickej energie

Spotrebitelia elektriny sa vyznačujú:

1.celkový inštalovaný výkon elektrických prijímačov;

2. príslušnosťou k priemyslu (napr. poľnohospodárstvo);

3. podľa tarifnej skupiny;

4. podľa kategórie energetických služieb.

Elektrické zariadenia vyrábajúce, transformujúce, distribuujúce a spotrebúvajúce elektrickú energiu sa delia podľa napäťovej úrovne na elektrické inštalácie s napätím nad 1 kV a do 1 kV (pre elektroinštalácie s jednosmerným prúdom – do 1,5 kV). Elektrické inštalácie s napätím do 1 kV AC sa vykonávajú s pevne uzemneným neutrálom av podmienkach so zvýšenými bezpečnostnými požiadavkami - s izolovaným neutrálom (rašelinové bane, uhoľné bane, mobilné elektroinštalácie atď.).

Zariadenia nad 1 kV sa delia na zariadenia:

1) s izolovaným neutrálom (napätie 35 kV a nižšie);

2) s kompenzovaným neutrálom (spojené so zemou indukčným odporom na kompenzáciu kapacitných prúdov), sa používajú pre siete s napätím do 35 kV a zriedkavo 110 kV;

3) so slepo uzemneným neutrálom (napätie 110 kV a viac).

Podľa povahy prúdu možno všetky elektrické prijímače pracujúce zo siete rozdeliť na elektrické prijímače so striedavým prúdom s priemyselnou frekvenciou 50 Hz (v niektorých krajinách používajú 60 Hz), striedavý prúd so zvýšenou alebo zníženou frekvenciou a jednosmerný prúd. .

Väčšina spotrebiteľov elektrickej energie priemyselných užívateľov elektriny pracuje na trojfázovom striedavom prúde s frekvenciou 50 Hz.

Používajú sa nastavenia zvýšenej frekvencie:

• na ohrev na kalenie, na lisovanie kovov, mikrovlnné rúry atď.;

• v technológiách, kde sa vyžaduje vysoká rýchlosť otáčania elektromotora (textilný priemysel, drevospracujúci priemysel, prenosné elektrické náradie v konštrukcii lietadiel) atď.

Na získanie frekvencie do 10 000 Hz sa používajú tyristorové meniče, pre frekvencie nad 10 000 Hz použite elektronické generátory.

Nízkofrekvenčné elektrické prijímače sa používajú v dopravných zariadeniach, napríklad pre valcovne (f = 16,6 Hz), v zariadeniach na miešanie kovov v peciach (f = 0 ... 25 Hz). Okrem toho sa frekvencia zníženého napätia používa v indukčných vykurovacích zariadeniach.

Skúsenosti s používaním priemyselných (50 Hz) a zvýšených (60 Hz) frekvencií potvrdili ekonomickú realizovateľnosť frekvencie 60 Hz a technicko-ekonomické výpočty ukázali, že optimálna frekvencia by mala byť 100 Hz.

Typické napájacie prijímače

Všetky napájacie prijímače sa vyznačujú rôznymi parametrami. Súčasne sú režimy ich činnosti opísané v LEG, preto sa na účely analýzy režimov spotreby energie používajú charakteristické výkonové prijímače, čo sú skupiny výkonových prijímačov podobných prevádzkovým režimom a základnými parametrami.

Nasledujúce skupiny patria k typickým elektrickým prijímačom:

• Elektrické motory pre energetické a priemyselné zariadenia;

• Elektromotory pre výrobné stroje;

• Elektrické pece;

• Elektrotepelné zariadenia;

• Osvetľovacie zariadenia;

• Oprava a prestavba inštalácií.

Elektrické prijímače prvých štyroch skupín sa tradične nazývajú výkonové prijímače. Podiel každej skupiny na spotrebe energie podniku závisí od odvetvia a charakteristík výrobného procesu.

Prijímače jednosmerného prúdu

Jednosmerný prúd sa používa pri galvanickom pokovovaní (chrómovanie, niklovanie atď.), na zváranie jednosmerným prúdom, na napájanie jednosmerných motorov atď.

Elektromotory

Na základe vyššie uvedených klasifikácií je najkomplexnejšou sadou elektrických prijímačov elektrický pohon. Najrozšírenejší je asynchrónny elektrický pohon, ktorý sa vyznačuje výraznou spotrebou jalového výkonu, vysokými rozbehovými prúdmi a výraznou citlivosťou na odchýlky sieťového napätia od menovitého.

V inštaláciách, ktoré nevyžadujú reguláciu otáčok počas prevádzky, sa používajú striedavé elektrické pohony (asynchrónne a synchrónne motory). Neregulované striedavé motory sú hlavným typom spotrebiteľov energie v priemysle a predstavujú približne 70 % celkového výkonu.

Pri výbere typu motora pre neregulovaný striedavý pohon sa často používajú nasledujúce úvahy:

• pri napätí do 1 kV a výkone do 100 kW je hospodárnejšie používať asynchrónne motory a nad 100 kW - synchrónne;

• pri napätí 6 kV a výkone do 300 kW — asynchrónne motory, nad 300 kW — synchrónne;

• pri napätí 10 kV a výkone do 400 kW — asynchrónne motory, nad 400 kW — synchrónne.

Asynchrónne motory s fázovým rotorom sa používajú vo výkonných pohonoch s ťažkými štartovacími podmienkami (v zdvíhacích strojoch atď.).

Elektrické motory takých priemyselných zariadení, ako sú kompresory, ventilátory, čerpadlá a zdvíhacie a prepravné zariadenia, majú v závislosti od menovitého výkonu napájacie napätie 0,22-10 kV. Menovitý výkon elektromotorov týchto zariadení sa pohybuje od zlomkov kilowattu po 800 kW alebo viac. Uvedené elektrické prijímače sa zvyčajne vzťahujú na I. kategóriu spoľahlivosti napájania.Napríklad vypnutie vetrania v dielňach chemickej výroby si vyžaduje evakuáciu ľudí z priestorov a tým aj zastavenie výroby.

Premena striedavého prúdu na jednosmerný si vyžaduje náklady na inštaláciu konverzných jednotiek a riadiacich zariadení, vybudovanie priestorov pre ne, ako aj prevádzkové náklady na ich údržbu a stratu elektrickej energie. Preto sú náklady na napájací systém a špecifické náklady na elektrinu pri jednosmernom prúde vyššie ako pri striedavom prúde. Jednosmerné motory sú drahšie ako asynchrónne a synchrónne motory. Variabilné jednosmerné pohony sa používajú, keď je potrebná rýchla, široká a/alebo plynulá zmena rýchlosti.

Účinník elektrických prijímačov

Dôležitou vlastnosťou elektrického prijímača je Účiník cos (φn). Účiník je pasová charakteristika odrážajúca podiel spotrebovaného činného výkonu pri menovitom zaťažení a napätí. Menovitý cosφ elektromotora závisí od jeho typu, menovitého výkonu, rýchlosti a ďalších charakteristík. Pri práci s elektromotormi závisí ich cosφ najmä od zaťaženia.

Pre elektrický pohon veľkých čerpadiel, kompresorov a ventilátorov sa často používajú synchrónne motory, ktoré sa používajú ako dodatočné zdroje jalového výkonu v elektrizačnej sústave.

Zdvíhacie a prepravné zariadenia sa vyznačujú častými otrasmi bremena, ktoré spôsobujú zmeny účinníka v rámci významných limitov (0,3-0,8). Podľa spoľahlivosti napájacieho zdroja sa zvyčajne vzťahujú na kategórie I a II (v závislosti od ich úlohy v technologickom procese).
Pokazené elektrické prijímače

Od elektrické zariadenia Najväčšie problémy spôsobujú oblúkové pece z nasledujúcich dôvodov:

• vysoký vlastný výkon (až desiatky megawattov); nelinearita a nízke cosφ spôsobené pecným transformátorom;
• rázy aktívneho a jalového výkonu vyskytujúce sa počas prevádzky;
• odchýlky joggingu od symetrie fázových zaťažení.

Elektrické zváracie zariadenia na striedavý prúd majú podobné problémy ako oblúkové pece. Ich cosφ je obzvlášť nízke.

Elektrické osvetlenie spôsobuje aj určité problémy v elektrickej sieti, a to: vysokoúčinné výbojky používané namiesto žiaroviek majú nelineárnu charakteristiku a sú citlivé na krátkodobé (zlomky sekúnd) prerušenia napájania. V súčasnosti sa však tieto problémy riešia prepnutím svietidiel na vysokofrekvenčné napájanie cez samostatné frekvenčné meniče, čím sa zlepší nielen ich osvetlenie, ale aj energetické parametre.

Svetelné zdroje (žiarovka, žiarivka, oblúk, ortuť, sodík atď.) sú jednofázové elektrické prijímače a sú rovnomerne rozmiestnené medzi fázami, aby sa znížila asymetria. Pre žiarovky cosφ = 1 a pre plynové výbojky cosφ = 0,6.

Na napájanie riadiacich zariadení a zariadení na spracovanie informácií sú kladené zvýšené požiadavky z hľadiska spoľahlivosti a kvality elektrickej energie, preto sú napájané spravidla zo zdrojov garantovaného nepretržitého napájania.