Класифікація приймачів електричної енергії

Близько 70% усієї вироблюваної в нашій країні електричної енергії споживається промисловими підприємствами.

Приймачі електроенергії промислових підприємств поділяються на такі групи:

1. Приймачі трифазного струму напругою до 1000 В, часто-тій 50 Гц.

2. Приймачі трифазного струму напругою вище 1000 В, частотою 50 Гц.

3. Приймачі однофазного струму напругою до 1000 В, часто-тій 50 Гц.

4. Приймачі, що працюють з частотою, відмінною від 50 Гц, пі-Таєм від перетворювальних підстанцій і установок.

5. Приймачі постійного струму, що живляться від перетворювач-них підстанцій і установок.

Для всіх приймачів перерахованих вище груп необхідно з'ясувати:

3) режим роботи (тривалий, короткочасний, повтор-но-короткочасний); -

3) місця розташування приймачів електроенергії та явля-ються вони стаціонарними або пересувними.

В даний час електропостачання промислових підприємств ведеться на змінному трифазному струмі. Для харчування груп приймачів постійного струму споруджуються перетворюючі підстанції, на яких встановлюються перетворюючі агре-гати: напівпровідникові випрямлячі, ртутні випрямлячі, двигуни-генератори та механічні випрямлячі.

Перетворювальні агрегати живляться від мережі трифазного струму і є тому приймачами трифазного струму.

Приймачі постійного струму, що мають індивідуальні преоб-разовательние агрегати: електропривід по системі генератор-двигун, іонний електропривод і т.п. є з точки зору електропостачання приймачами трифазного струму.

Часто зустрічаються приймачами постійного струму, вимагаю-ські харчування від перетворювальних підстанцій, є вну-трізаводской електрифікований транспорт, деякі уста-новки, що використовують явище електролізу, деякі електродвиг-гатель підйомно-транспортних і допоміжних механізмів.

Згідно ПУЕ [37] електротехнічні установки, виробляючи щие, що перетворюють, розподіляють і споживають електро-енергію, підрозділяються на електроустановки напругою до 1000 В і електроустановки напругою вище 1000 В.

Електротехнічні установки напругою до 1000 В виконан-ються як з глухо заземленою, так і з ізольованою нейтраллю, а установки постійного струму - з глухо заземленою і ізольованою нульовою точкою.

Електричні установки з ізольованою нейтраллю слід застосовувати при підвищених вимогах з безпеки (торф'яні розробки, вугільні шахти і т. П.) За умови, що в цьому слу-чаї забезпечуються контроль ізоляції мережі і цілість пробивши-них запобіжників, швидке виявлення персоналом замикань на землю і швидка ліквідація їх або автоматично вимикається-ня ділянок з замиканням на землю.

У четирехпроходний мережах змінного струму або трехпроходних мережах постійного струму для установок без підвищеної небезпеки глухе заземлення нейтралі обов'язково.

Електричні установки напругою вище 1000 В діляться на установки:

1) з ізольованою нейтраллю (напруги до 35 кВ);

2) з нейтраллю, включеної на землю через індуктивне опору-тивление для компенсації ємнісних струмів (напруги до 35 кВ і рідко 110 кВ);

3) з ефективно заземленою нейтраллю (напруги 110 - 150 кВ)

4) з глухо заземленою нейтраллю (напруга 2 2 0 кВ і вище).

Крім того, всі ці установки підрозділяються на установки з малими струмами замикання на землю (до 500 А) і установки з біль-шими струмами замикання на землю (більше 500 А).

За частотою струму приймачі електроенергії діляться на приймачі промислової частоти (50 Гц) і приймачі з високою (вище 10 кГц), підвищеної (до 10 кГц) і зниженою (нижче 50 Гц) часто-тами.

Більшість приймачів використовує електричну енергію нормальної промислової частоти. Установки високою і підвищений-ної частоти застосовуються для нагріву під загартування, ковку і штам-повку металів, а також для плавки металів. До приймачів з підвищеною частотою відносяться, наприклад, електричні двига-ки в текстильній промисловості при виробництві штучної вен-ного шовку (частота 133 Гц).

Для перетворення змінного струму промислової частоти в струми високої і підвищеної частоти служать двигуни-генертори (електромашинні перетворювачі), а також тиристорні або іонні перетворювачі. Для отримання підвищеної частоти до 10 кГц застосовують переважно тиристорні перетворювачі (інвертори). Для отримання частот 10 кГц і вище застосовуються лампові генератори. Від іонних генераторів можна отримувати до 2800 Гц. До приймачів зі зниженою частотою відносяться колектор-ні електродвигуни, застосовувані для транспортних цілей (16 2/3 Гц), перемешівателі рідкого металу (до 25 Гц) і індукційних-ні нагрівальні пристрої для відливання великих деталей. Змінний струм зниженої частоти в промислових установках широкого застосування не має.

Приймачі електричної енергії можуть бути поділені на групи за подібністю режимів, тобто за подібністю графіків навантаження. Розподіл споживачів на групи дозволяє більш точно знаходити сумарну електричну навантаження.

Розрізняють три характерні групи приймачів:

1. Приймачі, що працюють в режимі з тривало неіз-тимчасової або мало змінюється навантаженням. В цьому режимі електричні-ська машина або апарат може працювати тривалий час без підвищення температури окремих частин машини або апарату понад допустимої. Прикладами приймачів, що працюють в цьому ре-жимі, є електродвигуни компресорів, насосів, вентиля-торів і т. П.

2. Приймачі, що працюють в режимі короткочасного навантаження. В цьому режимі робочий період машини або апарата не настільки тривалий, щоб температура окремих частин машини або апарату могла досягти сталого значення. Період зупинки машини або апарату настільки тривалий, що машина практично встигає охолонути до температури навколишнього середовища. Примі-рами даної групи приймачів є електродвигуни елек-тропріводов допоміжних механізмів металорізальних верстатів (механізми підйому поперечки, затискачі колон, двигуни швидко-го переміщення супортів і ін.), Гідравлічних затворів і т. П.

3. Приймачі, що працюють в режимі повторно-короткочасного навантаження. В цьому режимі короткочасні робочі періоди ма-шини або апарату чергуються з короткочасними періодами відключення. Повторно-короткочасний режим роботи характери-зуется відносною тривалістю включення (ПВ) і тривалий-тю циклу. У повторно-короткочасному режимі електричні-ська машина або апарат може працювати з допустимою для них відносною тривалістю включення необмежений ча-ма, причому перевищення температур окремих частин машини або апарата не вийде за межі допустимих значень. Прикладом цієї групи приймачів є електродвигуни кранів, сва-Рочной апарати і т. П.

Для перерахованих вище режимів роботи приймачів в соот-но до ГОСТ 183-74 електропромисловість випускає електро-двигуни, розраховані на зазначені умови роботи.

Насправді графік навантаження кожного приймача отли-чає від заданого при проектуванні. На режим роботи прийом-ника впливають технологічні особливості кожної галузі про-мисловості. Графік навантаження приймача є основним поки-ників, за яким його слід класифікувати.

Крім поділу споживачів за режимами роботи слід враховувати несиметричність навантаження або нерівномірність за-Грузьке фаз. До симетричних навантажень відносяться електродвигуна-ки і трифазні печі. До несиметричним навантаженням (одно- і двофазним) слід віднести електричне освітлення, однофазні до двофазні печі, однофазні зварювальні трансформатори і т. П. В тому випадку, коли розподілити їх симетрично по фазах не вдається.

До цієї групи прийом-ників відносяться компресори, вентилятори, насоси та підйомно-транспортні пристрої.

Споживачі даної групи створюють навантаження одно-мірну і симетричну по всім трьом (разам. Поштовхи навантаження мають місце тільки при пуску. Коефіцієнт потужності досить стаб-льон і зазвичай має значення 0,8-0,85.

Для електроприводу великих насосів, компресорів та вентиля-торів найчастіше застосовують синхронні двигуни, що працюють з випереджаючим коефіцієнтом потужності.

Електричні све-тільнікі представляють собою однофазну навантаження, однак благо-даруючи незначній потужності приймача (зазвичай не більше 2 кВт) в електричній мережі при правильному угрупованню освітлювальних приладів можна досягти досить рівномірного навантаження по фа-зам (з несиметрією не більше 5-10%) .

Характер навантаження рівномірний, без поштовхів, але її значення змінюється в залежності від часу доби, року і географічного положення. Частота струму загальнопромислова, рівна 50 Гц. Коеф-фициент потужності для ламп розжарювання дорівнює 1, для газорозряд-них ламп 0,6. Слід мати на увазі, що в проводах, особливо нульових, при застосуванні газорозрядних ламп з'являються вищі гармоніки струму.

Короткочасні (кілька секунд) аварійні перерви в пі-Британії освітлювальних установок допустимі. Тривалі пе-рериви (хвилини і години) в харчуванні для деяких видів виробництв-ства неприпустимі. У таких випадках застосовується резервування живлення від другого джерела струму (в деяких випадках навіть від незалежного джерела постійного струму). У тих виробництвах, де відключення освітлення загрожує безпеці людей, примі-ються спеціальні системи аварійного освітлення. Для хай засяє над-них установок промислових підприємств застосовуються на-напруги від 6 до 220 В.

Для перетворення трифазного струму в постійний або трифазного струму промислової частоти 50 Гц в трифазний або однофазний струм зниженої, підвищена шенной або високої частоти на території промислового підпри-ємства споруджуються перетворюючі зупинки.

Залежно від типу перетворювачів струму перетворювач-ні зупинки діляться на:

1) напівпровідникові перетворювальні установки;

2) перетворюючі установки з ртутними випрямлячами;

3) перетворюючі установки з двигунами-генераторами,

4) перетворюючі зупинки з механічними випрямити-лями.

За своїм призначенням перетворюючі установки складуть для харчування

1) двигунів ряду машин і механізмів;

2) електролізних ванн;

3) внутризаводского електричного транспорту;

5) зварювальних установок постійного струму і ін.

Перетворювальні установки для цілей електролізу широко застосовуються в кольоровій металургії для отримання електролітич-ських алюмінію, свинцю, міді та ін. В таких установках ток про-мислення частоти напругою 6-35 кВ, як правило, за допомогою кремнієвих випрямлячів перетвориться в постійний струм необхідного по технологічними умовами напруги (до 825 В).

За способом перетворення електричної енергії в теплову можна розділити на:

1) печі опору;

2) індукційні печі і установки;

3) дугові електричні печі;

4) печі зі змішаним нагріванням.

1. Печі опору за способом нагріву підрозділяються на печі побічної дії і печі прямої дії. Нагрівання ма-териала в печах непрямого дії відбувається за рахунок тепла, що виділяється нагрівальними елементами при проходженні по них електричного струму. Печі непрямого нагріву є установ-ками напругою до 1000 В і харчуються в більшості випадків від мереж 380 В промислової частоти 50 Гц. Печі випускаються одно- і трифазними потужністю від одиниць до декількох тисяч кіловат. Коефіцієнт потужності в більшості випадків дорівнює 1.

2. Печі та установки індукційного і діелектричного нагрівання підрозділяються на плавильні печі і установки для гарту і наскрізного нагрівання діелектриків

Розплавлення металу в інерційних печах здійснюється теплом, що виникають в ньому при проходженні індукційного струму.

Установки для гарту і наскрізного нагрівання в залежності від призначення харчуються при частотах від 50 Гц до сотень кілогерц.

3. Дугові електричні печі за способом нагріву розділяються на печі прямого і непрямого дії.

У печах прямої дії нагрівання і розплавлення металу осу-ються теплом, виділеним електричною дугою, що горить між електродом і розплавляється металом. Дугові печі пря-мого дії підрозділяються на ряд типів, характерними з яких є сталеплавильні і вакуумні.

Сталеплавильні печі харчуються струмом промислової частоти напругою 6-110 1.В через знижувальні трансформатори. Печі випускаються трифазними потужністю до 45000 кВА в одиниці. Коефіцієнт потужності 0,85-0,9. У процесі роботи в період рас-плавлення шихти в дугових сталеплавильних печах відбуваються часті експлуатаційні короткі замикання (к.з.) Струм експлуа-тационная к.з. перевищує номінальний в 2,5-3,5 рази Короткі замикання викликають зниження напруги на шинах підстанції, що негативно позначається на роботі інших приймачів елек-тричних енергії. У зв'язку з цим спільна робота дугових печей та інших споживачів від загальної підстанції припустима в тому слу-чаї, якщо при харчуванні від потужної енергосистеми сумарна потужність печей не перевищує 40% потужності понизительной підстанції, а при харчуванні від малопотужної системи 15-20%

4. Електричні печі зі змішаним нагріванням можна розділити на рудотермічних і печі електрошлакової переплавки.

Як приймачі діляться на уста-новки, що працюють на змінному та постійному струмі. Технологи-но зварювання ділиться на дугову і контактну, за способом про-ництва робіт - на ручну і автоматичну.

Електрозварювальні агрегати постійного струму складаються з дви-гатель змінного струму і зварювального генератора постійного струму. При такій системі зварювальний навантаження розподіляється по трьох фазах в мережі живлення змінного струму рівномірно, але гра-фік її залишається змінним. Коефіцієнт потужності таких устано-вок при номінальному режимі роботи становить 0,7-0,8; при холод-стом ході коефіцієнт потужності знижується до 0,4. Серед зварювальних агрегатів постійного струму є і випрямні установки.