Invloed van spanningsafwijkingen op de werking van elektrische ontvangers

De grote invloed van de netspanning op de werking van elektrische verbruikers vereist dat er veel aandacht aan wordt besteed om de spanning op de aansluitklemmen van de verbruikers dicht bij de nominale spanning te houden. De aan de verbruikers geleverde spanning is er een van Power Quality-indicatoren.

Veranderingen in de netspanning kunnen als volgt worden geclassificeerd:

1. Langzame spanningsveranderingen die gewoonlijk optreden tijdens netwerkwerking. Deze veranderingen worden spanningsafwijkingen genoemd... Spanningsafwijkingen worden gedefinieerd als het verschil tussen de werkelijke spanning op de klemmen van de stroomverbruikers en nominale spanning… Spanningsafwijkingen kunnen negatief of positief zijn. De eerste komt overeen met onderspanning in relatie tot de nominale, de tweede - toename van de spanning.

Spanningsafwijkingen in elektrische netwerken worden veroorzaakt door veranderingen in netwerkbelastingen, bedrijfsmodi van energiecentrales, enz.

2. Snelle spanningsveranderingen als gevolg van storingen in elektrische systemen en andere oorzaken. Voorbeelden omvatten kortsluitingen, slingerende machines, het in- en uitschakelen van een van de elementen van de installatie, enz. Snelle spanningsschommelingen worden veroorzaakt.

Alles ontvangers van elektrische energie zijn ontworpen om te werken bij een specifieke nominale spanning. Spanningsafwijkingen van de nominale spanning op hun klemmen leiden tot verslechtering van de werking van elektrische ontvangers.

De verandering in de belangrijkste kenmerken van gloeilampen, afhankelijk van de spanning op hun klemmen, wordt gegeven in Fig. 1.

Rijst. 1. Kenmerken van gloeilampen: 1 — lichtstroom, 2 — lichtstroom, 3 — levensduur (getallen op de ordinaat voor krommen 1 en 2).

De getoonde curves tonen de grote invloed van spanning op de prestaties van gloeilampen. Een afname van de spanning met 5% komt bijvoorbeeld overeen met een afname van de lichtstroom met 18% en een afname van de spanning met 10% veroorzaakt een afname van de lichtstroom van de lamp met meer dan 30%.

Een afname van de lichtstroom van de lampen leidt tot een afname van de verlichting van de werkplek, waardoor de arbeidsproductiviteit afneemt en kwaliteitsindicatoren verslechteren.

De slechte verlichting van werkplekken, paden, straten etc. verhoogt het aantal ongevallen met mensen. Spanningsdalingen verminderen de efficiëntie van gloeilampen. Door de spanning met 10% te verlagen, daalt de lichtopbrengst van de lamp (lm/m/W) ​​met 20%.

Een verhoging van de netspanning leidt tot een verhoging van het rendement van de lampen.Maar het verhogen van de spanning leidt tot een sterke afname van de levensduur van de lampen. Met een spanningsverhoging van 5% wordt de levensduur van gloeilampen gehalveerd en met een toename van 10% - meer dan 3 keer.

Fluorescentielampen zijn minder gevoelig voor schommelingen in de netspanning. Spanningsvariaties van 1% veroorzaken een gemiddelde verandering in de lichtstroom van de lamp van 1,25%.

In huishoudelijke verwarmingstoestellen (tegels, strijkijzers, etc.) bestaan ​​de verwarmingselementen uit actieve weerstanden. Het door hen gegeven vermogen afhankelijk van de netspanning wordt uitgedrukt door de vergelijking

P = I2R = U2/R

laat zien dat een daling van de netspanning een sterke daling veroorzaakt van het door het verwarmingstoestel geleverde vermogen. Dit laatste leidt tot een aanzienlijke toename van de gebruiksduur van het apparaat en overmatig elektriciteitsverbruik om te koken, enz.

De eigenschappen van alle andere huishoudelijke elektrische apparaten zijn ook afhankelijk van de geleverde spanning. Wanneer de spanning op de klemmen van elektromotoren verandert, veranderen het koppel, het stroomverbruik en de levensduur van de wikkelingsisolatie.

De koppels van inductiemotoren zijn evenredig met het kwadraat van de spanning die op hun klemmen wordt aangelegd. Als het motorkoppel bij nominale spanning wordt genomen als 100%, dan is bij 90% spanning bijvoorbeeld het koppel 81%. Ernstige spanningsdalingen kunnen er zelfs voor zorgen dat motoren afslaan of niet starten, waardoor machines met moeilijke startomstandigheden worden aangedreven (takels, brekers, molens, enz.).Onvoldoende (koppels van elektromotoren kunnen leiden tot productdefecten, schade aan halffabrikaten etc.)

De afhankelijkheden van de verandering in het door de elektromotoren verbruikte vermogen van de spanning tijdens de stationaire werkingsmodus van het systeem worden de statische kenmerken van de elektrische belasting van consumenten genoemd.

Naarmate de spanning afneemt, neemt het actieve vermogen dat door de elektromotor wordt verbruikt af als gevolg van een afname van het koppel en de bijbehorende toenemende slip.

Een toename van slip leidt tot een toename van actieve vermogensverliezen in de motor. Naarmate de spanning toeneemt, neemt de slip af en neemt het vermogen dat nodig is om het mechanisme aan te drijven toe. Het verlies aan actief vermogen in de elektromotor wordt verminderd.

De analyse laat zien dat de weerstandsbelasting van de elektromotoren onbeduidend verandert wanneer de spanning verandert, wat overeenkomt met de normale bedrijfsmodi van het systeem, en daarom kan worden aangenomen dat deze constant is.

De verandering in de reactieve belasting van elektromotoren van de spanning hangt af van de verhouding van het reactieve magnetiseringsvermogen en de reactieve vermogensdissipatie van de motoren. De reactieve magnetiseringskracht varieert ongeveer evenredig met de vierde macht van de spanning. De blindvermogensdissipatie varieert, afhankelijk van de stroom van de elektromotoren, omgekeerd evenredig met ongeveer de tweede macht van de spanning.

Wanneer de spanning daalt ten opzichte van de nominale waarde (tot een bepaalde waarde), neemt de reactieve belasting van elektromotoren altijd af.Dit wordt verklaard door het feit dat het reactieve magnetiseringsvermogen, dat tot 70% van het totale blindvermogen verbruikt door de elektromotor bedraagt, sneller afneemt dan het reactief dissipatievermogen toeneemt.

De afhankelijkheid van blindvermogenverbruik van de netspanning voor sommige gebruikers wordt getoond in Fig. 2. Deze curven zijn de statische kenmerken van de elektrische belastingen van consumenten als geheel, dat wil zeggen rekening houdend met de invloed van transformatoren, verlichting, enz. over hen.

Rijst. 2. Statische eigenschappen van elektrische belastingen: 1 — papierfabriek, cosφ = 0,92, 2 — metaalbewerkingsfabriek, cosφ = 0,93, 3 — textielfabriek, cosφ = 0,77.

Paper Mill Curve 1 is erg steil. Hoe lager de belasting van de motoren en hoe hoger hun vermogensfactor bij nominale spanning, hoe steiler de afhankelijkheidscurve van het verbruikte blindvermogen van de netspanning. Langdurige spanningsreductie van 10% aan de klemmen van elektromotoren wanneer deze volledig belast zijn, vanwege de hogere temperatuur van de wikkelingen, totdat de isolatie van de motoren ongeveer twee keer zo snel verslijt als bij de nominale spanning.