Ontvangers van elektrische energie

De ontvanger van elektrische energie (elektrische ontvanger) is een apparaat, eenheid, mechanisme ontworpen voor omzetting van elektrische energie in een ander type energie (inclusief elektrisch, volgens andere parameters) om het te gebruiken.

Volgens hun technologische doel worden ze geclassificeerd op basis van het type energie waarin deze ontvanger elektrische energie omzet, met name:

• mechanismen van aandrijvingen van machines en mechanismen;

• elektrothermische en elektrische installaties;

• elektrochemische installaties;

• installatie van elektrode-asthenie;

• installaties van elektrostatische en elektromagnetische velden,

• elektrofilters;

• installaties voor vonkbehandeling;

• elektronische en computermachines;

• apparaten voor productcontrole en testen.

Een gebruiker van elektrische energie die een elektrische ontvanger wordt genoemd of een groep elektrische ontvangers die door een technologisch proces zijn verenigd en zich in een bepaald gebied bevinden.

De federale wet "On Energy" definieert de consument van elektriciteit en thermische energie als een persoon die het koopt voor zijn eigen huishoudelijke of industriële behoeften, en de onderwerpen van de elektriciteitsindustrie - "personen die activiteiten uitvoeren op het gebied van elektrische energie, inclusief de productie van elektrische en thermische energie, levering van energie aan consumenten "tijdens elektriciteitstransmissie, operationele verzendingscontrole in de elektriciteitsindustrie, elektriciteitsverkoop, organisatie van aankoop en verkoop van elektriciteit".

Classificatie van elektriciteitsverbruikers om de betrouwbaarheid van de stroomvoorziening te waarborgen

Om de betrouwbaarheid van de stroomvoorziening te waarborgen, worden verbruikers van elektrische energie onderverdeeld in de volgende drie categorieën:

Elektrische ontvangers van categorie I - elektrische ontvangers, waarvan de stroomonderbreking kan leiden tot: gevaar voor mensenlevens, aanzienlijke schade aan de nationale economie, schade aan dure basisapparatuur, massale productdefecten, verstoring van een complex technologisch proces, verstoring van het functioneren van bijzonder belangrijke elementen van de economie van de gemeenschap.

Van de line-up elektrische ontvangers van de 1e categorie er wordt een speciale groep elektrische ontvangers onderscheiden, waarvan de continue werking noodzakelijk is voor een soepele stopzetting van de productie om bedreiging van mensenlevens, explosies, branden en schade aan dure hoofdapparatuur te voorkomen.

Elektrische ontvangers van categorie II - elektrische ontvangers, waarvan de stroomonderbreking leidt tot een massaal tekort aan producten, massale onderbrekingen van arbeiders, mechanismen en industrieel transport, verstoring van de normale activiteiten van een aanzienlijk aantal inwoners van steden en platteland gebieden.

Elektrische ontvangers van categorie III — alle andere elektrische ontvangers die niet voldoen aan de definities voor categorieën I en II. Dit zijn ontvangers van hulpwerkplaatsen, niet-serieproductie van producten, enz.

Elektrische ontvangers van categorie I moeten worden gevoed met elektriciteit uit twee onafhankelijke, wederzijds redundante stroombronnen, en onderbreking van hun stroomvoorziening in het geval van een stroomstoring van een van de stroombronnen kan alleen worden toegestaan ​​voor de tijd van automatisch herstel van de stroomvoorziening. Om een ​​speciale groep elektrische verbruikers van categorie I van stroom te voorzien, moet een extra voeding worden geleverd vanuit een derde onafhankelijke, onderling redundante stroombron.

Om de categorie elektrische ontvangers correct vast te stellen, is het noodzakelijk om de waarschijnlijkheid van een ongeval in de secties van het voedingssysteem te beoordelen, om de mogelijke gevolgen en materiële schade als gevolg van deze ongevallen te bepalen. Bij het bepalen van de categorie elektrische ontvangers mag de categorie continu vermogen die nodig is voor verschillende groepen elektrische ontvangers niet worden overschat. Bij het bepalen van de elektrische ontvangers voor de eerste categorie wordt rekening gehouden met de technologische reserve, voor de tweede - de verplaatsing van productie.

Classificatie van ontvangers van elektrische energie

Elektriciteitsverbruikers worden gekenmerkt door:

1.totaal geïnstalleerd vermogen van elektrische ontvangers;

2. door tot de industrie te behoren (bv. landbouw);

3. per tariefgroep;

4. per categorie energiediensten.

Elektrische installaties die elektriciteit produceren, transformeren, distribueren en verbruiken, worden naar spanningsniveau onderverdeeld in elektrische installaties met een spanning van meer dan 1 kV en tot 1 kV (voor elektrische installaties met gelijkstroom - tot 1,5 kV). Elektrische installaties met een spanning tot 1 kV AC worden uitgevoerd met een stevig geaarde nulleider en in omstandigheden met verhoogde veiligheidseisen - met een geïsoleerde nulleider (veenmijnen, kolenmijnen, mobiele elektrische installaties, enz.).

Installaties boven 1 kV worden onderverdeeld in installaties:

1) met geïsoleerde nulleider (spanning 35 kV en lager);

2) met gecompenseerde nulleider (verbonden met de aarde door inductieve weerstand om capacitieve stromen te compenseren), worden gebruikt voor netwerken met een spanning tot 35 kV en zelden 110 kV;

3) met een blind geaarde nulleider (spanning 110 kV en meer).

Door de aard van de stroom kunnen alle elektrische ontvangers die vanuit het netwerk werken worden onderverdeeld in elektrische ontvangers met wisselstroom met een industriële frequentie van 50 Hz (in sommige landen gebruiken ze 60 Hz), wisselstroom met verhoogde of verlaagde frequentie en gelijkstroom .

De meeste elektrische energieverbruikers van industriële elektriciteitsverbruikers werken op driefasige wisselstroom met een frequentie van 50 Hz.

Verhoogde frequentie-instellingen worden gebruikt:

• voor verhitten voor harden, voor metaalstansen, magnetrons, etc.;

• in technologieën waar een hoge rotatiesnelheid van een elektromotor vereist is (textielindustrie, houtbewerking, draagbare elektrische gereedschappen in de vliegtuigbouw), enz.

Om een ​​frequentie tot 10.000 Hz te verkrijgen worden thyristoromvormers gebruikt, voor frequenties boven 10.000 Hz gebruikt u elektronische generatoren.

Laagfrequente elektrische ontvangers worden gebruikt in transportinrichtingen, bijvoorbeeld voor walserijen (f = 16,6 Hz), in metaalmenginstallaties in ovens (f = 0 ... 25 Hz). Bovendien wordt de verlaagde spanningsfrequentie gebruikt in inductieverwarmingsapparaten.

Ervaring met het gebruik van industriële (50 Hz) en verhoogde (60 Hz) frequenties bevestigde de economische haalbaarheid van een frequentie van 60 Hz, en technische en economische berekeningen toonden aan dat de optimale frequentie 100 Hz zou moeten zijn.

Typische stroomontvangers

Alle vermogensontvangers worden gekenmerkt door verschillende parameters. Tegelijkertijd worden de modi van hun werking beschreven door de LEG, daarom worden voor het analyseren van de modi van energieverbruik karakteristieke stroomontvangers gebruikt, dit zijn groepen van stroomontvangers die vergelijkbaar zijn in werkingsmodi en basisparameters.

De volgende groepen behoren tot typische elektrische ontvangers:

• Elektromotoren voor kracht- en industriële installaties;

• Elektromotoren voor productiemachines;

• Elektrische ovens;

• Elektrothermische installaties;

• Verlichtingsinstallaties;

• Reparatie en ombouw van installaties.

Elektrische ontvangers van de eerste vier groepen worden traditioneel stroomontvangers genoemd. Het aandeel van elke groep in het energieverbruik van de onderneming is afhankelijk van de bedrijfstak en de kenmerken van het productieproces.

Gelijkstroom ontvangers

Gelijkstroom wordt gebruikt bij het galvaniseren (verchromen, vernikkelen, enz.), voor gelijkstroomlassen, voor het aandrijven van gelijkstroommotoren, enz.

Elektrische motoren

Op basis van de hierboven genoemde classificaties is elektrische aandrijving de meest complexe set elektrische ontvangers. De meest voorkomende is een asynchrone elektrische aandrijving, die wordt gekenmerkt door een aanzienlijk verbruik van blindvermogen, hoge startstromen en een aanzienlijke gevoeligheid voor afwijkingen van de netspanning van de nominale spanning.

In installaties die tijdens bedrijf geen snelheidsregeling nodig hebben, worden elektrische AC-aandrijvingen (asynchrone en synchrone motoren) gebruikt. Niet-gereguleerde AC-motoren zijn de belangrijkste energieverbruikers in de industrie, goed voor ongeveer 70% van het totale vermogen.

De volgende overwegingen worden vaak gebruikt bij het kiezen van het type motor voor een niet-gereguleerde frequentieregelaar:

• bij spanningen tot 1 kV en vermogen tot 100 kW is het zuiniger om asynchrone motoren te gebruiken, en boven 100 kW - synchroon;

• bij spanning 6 kV en vermogen tot 300 kW — asynchrone motoren, meer dan 300 kW — synchroon;

• bij spanning 10 kV en vermogen tot 400 kW - asynchrone motoren, meer dan 400 kW - synchroon.

Asynchrone motoren met een faserotor worden gebruikt in krachtige aandrijvingen met zware startomstandigheden (in hefmachines, enz.).

De elektromotoren van bijvoorbeeld industriële installaties als compressoren, ventilatoren, pompen en hef-/transportinrichtingen hebben, afhankelijk van het nominale vermogen, een voedingsspanning van 0,22-10 kV. Het nominale vermogen van de elektromotoren van deze installaties varieert van fracties van een kilowatt tot 800 kW of meer. De aangegeven elektrische ontvangers verwijzen meestal naar de categorie I van de betrouwbaarheid van de voeding.Het uitschakelen van de ventilatie in werkplaatsen voor chemische productie vereist bijvoorbeeld de evacuatie van mensen uit het pand en dus een stopzetting van de productie.

De conversie van wisselstroom naar gelijkstroom vereist de kosten van het installeren van conversie-eenheden en besturingsapparatuur, het bouwen van gebouwen ervoor, evenals bedrijfskosten voor onderhoud en verlies van elektriciteit. Daarom zijn de kosten van het voedingssysteem en de specifieke kosten van elektriciteit in gelijkstroom hoger dan in wisselstroom. DC-motoren zijn duurder dan asynchrone en synchrone motoren. Variabele DC-aandrijvingen worden gebruikt wanneer een snelle, brede en/of soepele snelheidsverandering vereist is.

Vermogensfactor van elektrische ontvangers

Een belangrijk kenmerk van een elektrische ontvanger is Krachtfactor cos (φn). De arbeidsfactor is een paspoortkenmerk dat het aandeel van het verbruikte actieve vermogen bij nominale belasting en spanning weergeeft. De nominale cosφ van een elektromotor is afhankelijk van het type, het nominale vermogen, de snelheid en andere kenmerken. Bij het werken met elektromotoren hangt hun cosφ voornamelijk af van de belasting.

Voor de elektrische aandrijving van grote pompen, compressoren en ventilatoren worden vaak synchrone motoren gebruikt, die worden gebruikt als extra bronnen van reactief vermogen in het voedingssysteem.

Hef- en transportinrichtingen worden gekenmerkt door veelvuldige schokken van de last, die veranderingen in de vermogensfactor binnen aanzienlijke grenzen (0,3-0,8) veroorzaken. Volgens de betrouwbaarheid van de stroomvoorziening verwijzen ze meestal naar categorie I en II (afhankelijk van hun rol in het technologische proces).
Problemen met elektrische ontvangers

Van elektrische toestellen De grootste problemen worden veroorzaakt door vlamboogovens om de volgende redenen:

• hoog eigen vermogen (tot tientallen megawatt); niet-lineariteit en lage cosφ veroorzaakt door de oventransformator;
• actieve en reactieve stroompieken die optreden tijdens bedrijf;
• joggen afwijkingen van de symmetrie van de fasebelastingen.

AC-elektrische lasinstallaties hebben soortgelijke problemen als boogovens. Hun cosφ is bijzonder laag.

Elektrische verlichting veroorzaakt ook enkele problemen met het elektriciteitsnet, namelijk: hoogrendementsontladingslampen die worden gebruikt in plaats van gloeilampen hebben een niet-lineaire karakteristiek en zijn gevoelig voor kortdurende (fracties van seconden) stroomonderbrekingen. Momenteel worden deze problemen echter opgelost door de lampen via afzonderlijke frequentieomvormers om te schakelen naar een hoogfrequente voeding, wat niet alleen hun verlichting verbetert, maar ook hun energieparameters.

Lichtbronnen (gloeilamp, tl-licht, boog, kwik, natrium, enz.) zijn enkelfasige elektrische ontvangers en zijn gelijkmatig verdeeld over de fasen om asymmetrie te verminderen. Voor gloeilampen cosφ = 1, en voor gasontladingslampen cosφ = 0,6.

De stroomvoorziening van besturings- en informatieverwerkende apparaten is onderhevig aan verhoogde eisen op het gebied van betrouwbaarheid en kwaliteit van elektriciteit, daarom worden ze in de regel gevoed door bronnen met een gegarandeerde ononderbroken stroomvoorziening.