Elektros energijos imtuvai

Elektros energijos imtuvas (elektros imtuvas) – tai aparatas, mazgas, mechanizmas, skirtas elektros energijos konvertavimas kitokioje energijos rūšyje (įskaitant elektros energiją, pagal kitus parametrus) ją naudoti.

Pagal technologinę paskirtį jie skirstomi pagal energijos, į kurią šis imtuvas paverčia elektros energiją, rūšį, visų pirma:

• mašinų ir mechanizmų pavarų mechanizmai;

• elektroterminiai ir elektros įrenginiai;

• elektrocheminiai įrenginiai;

• elektrodų astenijos įrengimas;

• elektrostatinių ir elektromagnetinių laukų įrenginiai,

• elektrofiltrai;

• kibirkščių apdorojimo įrenginiai;

• elektroninės ir skaičiavimo mašinos;

• gaminių kontrolės ir testavimo prietaisai.

Elektros energijos vartotojas vadinamas elektros imtuvu arba elektrinių imtuvų grupe, kurią vienija technologinis procesas ir yra tam tikroje srityje.

Federalinis įstatymas „Dėl energetikos“ apibrėžia elektros ir šiluminės energijos vartotoją kaip asmenį, perkantį ją savo namų ūkio ar pramonės reikmėms, o elektros pramonės subjektai – „asmenis, vykdančius veiklą elektros energijos srityje, įskaitant elektros ir šiluminės energijos gamyba, energijos tiekimas vartotojams „elektros perdavimo metu, eksploatacinė dispečerinė kontrolė elektros pramonėje, elektros pardavimas, elektros pirkimo-pardavimo organizavimas“.

Elektros vartotojų klasifikavimas elektros energijos tiekimo patikimumui užtikrinti

Siekiant užtikrinti energijos tiekimo patikimumą, elektros energijos vartotojai skirstomi į tris kategorijas:

I kategorijos elektros imtuvai - elektros imtuvai, kurių maitinimo nutraukimas gali sukelti: pavojų žmonių gyvybei, didelę žalą šalies ūkiui, brangios bazinės įrangos sugadinimą, masinius gaminių defektus, sudėtingo technologinio proceso sutrikimą, ypač svarbių bendruomenės ūkio elementų funkcionavimo sutrikimas.

Iš rikiuotės 1 kategorijos elektros imtuvai išskiriama speciali elektros imtuvų grupė, kurios nenutrūkstamas veikimas būtinas sklandžiam gamybos sustabdymui, siekiant išvengti grėsmių žmonių gyvybei, sprogimų, gaisrų ir brangios pagrindinės įrangos sugadinimo.

II kategorijos elektros imtuvai - elektros imtuvai, kurių elektros tiekimo nutraukimas sukelia masinį gaminių trūkumą, masinius darbuotojų, mechanizmų ir pramoninio transporto pertrūkius, daugelio miestų ir kaimo gyventojų normalios veiklos sutrikimus. srityse.

III kategorijos elektros imtuvai – visi kiti elektros imtuvai, neatitinkantys I ir II kategorijų apibrėžimų. Tai pagalbinių cechų imtuvai, neserijinė gaminių gamyba ir kt.

I kategorijos elektros imtuvams elektra turi būti tiekiama iš dviejų nepriklausomų abipusiai perteklinių maitinimo šaltinių, o jų maitinimo nutraukimas nutrūkus elektrai iš vieno iš maitinimo šaltinių gali būti leidžiamas tik automatinio maitinimo atstatymo laikui. Norint maitinti specialią I kategorijos elektros vartotojų grupę, papildomas maitinimas turi būti tiekiamas iš trečiojo nepriklausomo abipusiai perteklinio maitinimo šaltinio.

Norint teisingai nustatyti elektros imtuvų kategoriją, būtina įvertinti avarijos tikimybę elektros tiekimo sistemos ruožuose, nustatyti galimas pasekmes ir materialinę žalą dėl šių avarijų. Nustatant elektros imtuvų kategoriją, nereikėtų pervertinti skirtingoms elektros imtuvų grupėms reikalingos nuolatinės galios kategorijos. Nustatant pirmosios kategorijos elektros imtuvus, atsižvelgiama į technologinį rezervą, antrajai - į gamybos poslinkį.

Elektros energijos imtuvų klasifikacija

Elektros vartotojams būdingos šios savybės:

1.bendra elektrinių imtuvų instaliuota galia;

2. priklausant pramonės šakai (pvz., žemės ūkis);

3. pagal tarifų grupę;

4. pagal energetikos paslaugų kategoriją.

Elektros instaliacijos, gaminančios, transformuojančios, skirstančios ir vartojančios elektros energiją, pagal įtampos lygį skirstomos į elektros įrenginius, kurių įtampa viršija 1 kV ir iki 1 kV (elektros instaliacijos nuolatinės srovės – iki 1,5 kV). Elektros instaliacijos, kurių įtampa iki 1 kV kintamosios srovės, atliekamos su tvirtai įžemintu nuliu, o esant padidintiems saugos reikalavimams - su izoliuotu nuliu (durpių kasyklos, anglių kasyklos, mobilios elektros instaliacijos ir kt.).

Įrenginiai, viršijantys 1 kV, skirstomi į įrenginius:

1) su izoliuota neutrale (įtampa 35 kV ir žemesnė);

2) su kompensuotu nuliu (su įžeminimu sujungta indukcine varža talpinėms srovėms kompensuoti), naudojami tinklams, kurių įtampa iki 35 kV ir retai 110 kV;

3) su aklinai įžemintu nuliu (įtampa 110 kV ir daugiau).

Pagal srovės pobūdį visi elektros imtuvai, veikiantys iš tinklo, gali būti suskirstyti į elektros imtuvus su kintamąja srove, kurios pramoninis dažnis yra 50 Hz (kai kuriose šalyse jie naudoja 60 Hz), kintamąją srovę su padidintu arba sumažintu dažniu ir nuolatinę srovę. .

Dauguma pramoninių elektros vartotojų elektros energijos vartotojų dirba trifaze kintamąja srove, kurios dažnis yra 50 Hz.

Naudojami padidinto dažnio nustatymai:

• šildymui grūdinimui, metalo štampavimui, mikrobangų krosnelėms ir kt.;

• technologijose, kur reikalingas didelis elektros variklio sukimosi greitis (tekstilės pramonė, medžio apdirbimas, nešiojamieji elektriniai įrankiai orlaivių konstrukcijoje) ir kt.

Norint gauti dažnį iki 10 000 Hz, naudojami tiristorių keitikliai, o didesniems nei 10 000 Hz dažniams naudokite elektroniniai generatoriai.

Žemo dažnio elektros imtuvai naudojami transporto įrenginiuose, pavyzdžiui, valcavimo staklėse (f = 16,6 Hz), metalo maišymo įrenginiuose krosnyse (f = 0 ... 25 Hz). Be to, sumažintas įtampos dažnis naudojamas indukciniuose šildymo įrenginiuose.

Pramoninių (50 Hz) ir padidintų (60 Hz) dažnių naudojimo patirtis patvirtino 60 Hz dažnio ekonominį pagrįstumą, o techniniai ir ekonominiai skaičiavimai parodė, kad optimalus dažnis turėtų būti 100 Hz.

Tipiški maitinimo imtuvai

Visi galios imtuvai pasižymi skirtingais parametrais. Kartu jų veikimo režimus aprašo LEG, todėl energijos vartojimo režimų analizei naudojami charakteringos galios imtuvai, kurie yra panašios veikimo režimais ir pagrindiniais parametrais galios imtuvų grupės.

Tipiniams elektriniams imtuvams priklauso šios grupės:

• Energijos ir pramonės įrenginių elektros varikliai;

• Elektriniai gamybos mašinų varikliai;

• Elektrinės orkaitės;

• Elektroterminiai įrenginiai;

• Apšvietimo įrenginiai;

• Instaliacijų remontas ir pertvarkymas.

Pirmųjų keturių grupių elektros imtuvai tradiciškai vadinami galios imtuvais. Kiekvienos grupės dalis įmonės energijos suvartojime priklauso nuo pramonės šakos ir gamybos proceso ypatybių.

Nuolatinės srovės imtuvai

Nuolatinė srovė naudojama galvanizuojant (chromavimas, nikeliavimas ir kt.), nuolatinės srovės suvirinimui, nuolatinės srovės varikliams maitinti ir kt.

Elektros varikliai

Remiantis aukščiau išvardytomis klasifikacijomis, sudėtingiausias elektrinių imtuvų rinkinys yra elektrinė pavara. Labiausiai paplitusi yra asinchroninė elektrinė pavara, kuriai būdingas didelis reaktyviosios galios suvartojimas, didelės paleidimo srovės ir didelis jautrumas tinklo įtampos nuokrypiams nuo vardinės.

Įrenginiuose, kuriems veikimo metu nereikia reguliuoti greičio, naudojamos kintamosios srovės elektros pavaros (asinchroniniai ir sinchroniniai varikliai). Nereguliuojami kintamosios srovės varikliai yra pagrindinis energijos vartotojų tipas pramonėje, sunaudojantis apie 70 % visos galios.

Renkantis nereguliuojamos kintamosios srovės pavaros variklio tipą, dažnai atsižvelgiama į šiuos dalykus:

• esant įtampai iki 1 kV ir galiai iki 100 kW, ekonomiškiau naudoti asinchroninius variklius, o virš 100 kW - sinchroninius;

• esant 6 kV įtampai ir galiai iki 300 kW — asinchroniniai varikliai, virš 300 kW — sinchroniniai;

• esant 10 kV įtampai ir galiai iki 400 kW — asinchroniniai varikliai, virš 400 kW — sinchroniniai.

Asinchroniniai varikliai su faziniu rotoriumi naudojami galingose ​​pavarose su sunkiomis paleidimo sąlygomis (kėlimo mašinose ir kt.).

Tokių pramoninių įrenginių, kaip kompresoriai, ventiliatoriai, siurbliai ir kėlimo-transportavimo įrenginiai, elektros varikliai, priklausomai nuo vardinės galios, turi 0,22-10 kV maitinimo įtampą. Šių įrenginių elektros variklių vardinė galia svyruoja nuo kilovato dalių iki 800 kW ar daugiau. Nurodytieji elektros imtuvai dažniausiai nurodo I maitinimo patikimumo kategoriją.Pavyzdžiui, chemijos gamybos cechuose išjungus ventiliaciją, reikia evakuoti žmones iš patalpų, taigi ir stabdyti gamybą.

Keičiant kintamąją srovę į nuolatinę srovę, reikalingos konversijos blokų ir valdymo įrangos įrengimo, jiems patalpų pastatymo sąnaudos, taip pat eksploatacinės išlaidos jų priežiūrai ir elektros energijos praradimui. Todėl elektros energijos tiekimo sistemos savikaina ir savitoji elektros kaina nuolatinėje srovėje yra didesnė nei kintamosios srovės. Nuolatinės srovės varikliai yra brangesni nei asinchroniniai ir sinchroniniai varikliai. Kintamos nuolatinės srovės pavaros naudojamos, kai reikalingas greitas, platus ir (arba) sklandus greičio keitimas.

Elektrinių imtuvų galios koeficientas

Svarbi elektrinio imtuvo savybė yra Galios koeficientas cos (φn). Galios koeficientas yra paso charakteristika, atspindinti sunaudotos aktyviosios galios dalį esant vardinei apkrovai ir įtampai. Elektros variklio vardinis cosφ priklauso nuo jo tipo, vardinės galios, greičio ir kitų charakteristikų. Dirbant su elektros varikliais, jų cosφ daugiausia priklauso nuo apkrovos.

Didelių siurblių, kompresorių ir ventiliatorių elektrinei pavarai dažnai naudojami sinchroniniai varikliai, kurie naudojami kaip papildomi reaktyviosios galios šaltiniai elektros sistemoje.

Kėlimo ir transportavimo įtaisams būdingi dažni krovinio smūgiai, dėl kurių galios koeficientas pakinta reikšmingose ​​ribose (0,3-0,8). Pagal maitinimo patikimumą jie dažniausiai nurodo I ir II kategorijas (priklausomai nuo jų vaidmens technologiniame procese).
Sugedę elektros imtuvai

Nuo elektros prietaisai Didžiausias problemas lanko krosnys sukelia dėl šių priežasčių:

• didelė nuosava galia (iki dešimčių megavatų); krosnies transformatoriaus sukeltas netiesiškumas ir mažas cosφ;
• eksploatacijos metu atsirandantys aktyviosios ir reaktyviosios galios šuoliai;
• bėgimo nukrypimai nuo fazių apkrovų simetrijos.

Kintamosios srovės elektrinio suvirinimo įrenginiai turi panašių problemų kaip lankinės krosnys. Jų cosφ yra ypač mažas.

Elektros apšvietimas taip pat sukelia tam tikrų elektros tinklo problemų, būtent: vietoje kaitrinių lempų naudojamos didelio efektyvumo išlydžio lempos pasižymi netiesine charakteristika ir yra jautrios trumpalaikiams (sekundžių dalims) maitinimo pertrūkiams. Tačiau šiuo metu šios problemos sprendžiamos per atskirus dažnio keitiklius perjungiant lempas į aukšto dažnio maitinimą, o tai pagerina ne tik jų apšvietimą, bet ir energetinius parametrus.

Šviesos šaltiniai (kaitinamieji, fluorescenciniai, lankiniai, gyvsidabrio, natrio ir kt.) yra vienfaziai elektros imtuvai ir yra tolygiai išdėstyti tarp fazių, kad sumažintų asimetriją. Kaitrinėms lempoms cosφ = 1, o dujų išlydžio lempoms cosφ = 0,6.

Valdymo ir informacijos apdorojimo įrenginių maitinimui keliami aukštesni elektros patikimumo ir kokybės reikalavimai, todėl jie paprastai maitinami iš garantuoto nepertraukiamo maitinimo šaltinių.