Influència de les desviacions de tensió en el funcionament dels receptors elèctrics

La important influència de la tensió de xarxa en el funcionament dels consumidors elèctrics obliga a prestar molta atenció a mantenir la tensió als terminals dels consumidors propera a la tensió nominal. El voltatge subministrat als consumidors és un dels indicadors de qualitat d'energia.

Els canvis en la tensió de la xarxa es poden classificar de la següent manera:

1. Canvis lents de voltatge que solen produir-se durant el funcionament de la xarxa. Aquests canvis s'anomenen desviacions de tensió... Les desviacions de tensió es defineixen com la diferència entre la tensió real als terminals dels consumidors d'energia i tensió nominal… Les desviacions de tensió poden ser negatives o positives. El primer correspon a sota tensió en relació amb el nominal, el segon - augment de tensió.

Les desviacions de tensió a les xarxes elèctriques són causades per canvis en les càrregues de la xarxa, els modes de funcionament de les centrals elèctriques, etc.

2. Ràpids canvis de tensió per avaries en sistemes elèctrics i altres causes. Alguns exemples inclouen curtcircuits, balancejar màquines, encendre i apagar un dels elements de la instal·lació, etc. Es produeixen fluctuacions ràpides de tensió.

Tot receptors d'energia elèctrica estan dissenyats per funcionar a una tensió nominal específica. Les desviacions de tensió de la tensió nominal als seus terminals provoquen un deteriorament del funcionament dels receptors elèctrics.

A la fig. 1.

Arròs. 1. Característiques de les làmpades incandescents: 1 — flux lluminós, 2 — flux lluminós, 3 — vida útil (números de l'ordenada per a les corbes 1 i 2).

Les corbes mostrades mostren la gran influència de la tensió en el rendiment de les làmpades incandescents. Per exemple, una disminució del 5% de la tensió correspon a una disminució del 18% del flux lluminós, i una disminució del 10% de la tensió provoca una disminució del flux lluminós de la làmpada en més d'un 30%.

Una disminució del flux lluminós de les làmpades comporta una disminució de la il·luminació del lloc de treball, com a conseqüència de la qual cosa disminueix la productivitat laboral i es deterioren els indicadors de qualitat.

La mala il·luminació dels llocs de treball, camins, carrers, etc. augmenta el nombre d'accidents amb persones. Les caigudes de tensió degraden l'eficiència de les làmpades incandescents. La reducció de la tensió en un 10% redueix l'eficiència lluminosa de la làmpada (lm / m / W) en un 20%.

Un augment de la tensió de la xarxa condueix a un augment de l'eficiència de les làmpades.Però augmentar la tensió comporta una forta disminució de la vida útil de les làmpades. Amb un augment del 5% de la tensió, la vida útil de les làmpades incandescents es redueix a la meitat i, amb un augment del 10%, més de 3 vegades.

Les làmpades fluorescents són menys sensibles a les fluctuacions de la tensió de la xarxa. Les variacions de tensió de l'1% provocaran un canvi mitjà en el flux lluminós de la làmpada de l'1,25%.

En els aparells de calefacció domèstics (rajoles, planxes, etc.) els elements de calefacció consisteixen en resistències actives. La potència que donen en funció de la tensió de la xarxa s'expressa per l'equació

P = I2R = U2/R

mostra que una disminució de la tensió de la xarxa provoca una disminució brusca de la potència subministrada pel dispositiu de calefacció. Això últim comporta un augment significatiu del temps de funcionament del dispositiu i un consum excessiu d'electricitat per cuinar, etc.

Les característiques de tots els altres electrodomèstics també depenen de la tensió subministrada. Quan canvia la tensió als terminals dels motors elèctrics, canvien el parell, el consum d'energia i la vida útil de l'aïllament del bobinat.

Els parells dels motors d'inducció són proporcionals al quadrat de la tensió aplicada als seus terminals. Si el parell del motor a la tensió nominal es pren com a 100%, llavors a una tensió del 90%, per exemple, el parell serà del 81%. Les caigudes de tensió greus poden fins i tot fer que els motors s'aturin o no s'engeguin, conduint maquinària amb condicions d'arrencada difícils (polipasts, trituradores, molins, etc.).Insuficient (parells de torsió dels motors elèctrics poden provocar defectes del producte, danys als productes semielaborats, etc.)

Les dependències del canvi en la potència consumida pels motors elèctrics de la tensió durant el mode de funcionament estacionari del sistema s'anomenen característiques estàtiques de la càrrega elèctrica dels consumidors.

A mesura que disminueix la tensió, la potència activa consumida pel motor elèctric disminueix a causa d'una disminució del parell i el augmentant el lliscament.

Un augment del lliscament comporta un augment de les pèrdues de potència activa al motor. A mesura que augmenta la tensió, el lliscament disminueix i augmenta la potència necessària per accionar el mecanisme. Es redueix la pèrdua de potència activa en el motor elèctric.

L'anàlisi mostra que la càrrega resistiva dels motors elèctrics canvia de manera insignificant quan canvia la tensió, corresponent als modes de funcionament normals del sistema, i per tant es pot suposar que és constant.

El canvi en la càrrega reactiva dels motors elèctrics a partir de la tensió depèn de la relació entre la potència de magnetització reactiva i la dissipació de la potència reactiva dels motors. La força de magnetització reactiva varia aproximadament proporcional a la quarta potència de la tensió. La dissipació de potència reactiva, en funció del corrent dels motors elèctrics, varia inversament proporcionalment a aproximadament la segona potència de la tensió.

Quan la tensió baixa en relació a la nominal (fins a un valor determinat), la càrrega reactiva dels motors elèctrics sempre disminueix.Això s'explica pel fet que la potència de magnetització reactiva, que és fins al 70% de la potència reactiva total consumida pel motor elèctric, disminueix més ràpidament que augmenta la potència de dissipació reactiva.

A la fig. 2. Aquestes corbes són les característiques estàtiques de les càrregues elèctriques dels consumidors en conjunt, és a dir, tenint en compte la influència dels transformadors, la il·luminació, etc. sobre ells.

Arròs. 2. Característiques estàtiques de les càrregues elèctriques: 1 — fàbrica de paper, cosφ = 0,92, 2 — planta de metall, cosφ = 0,93, 3 — fàbrica tèxtil, cosφ = 0,77.

La corba 1 de Paper Mill és molt pronunciada. Com més baixa sigui la càrrega dels motors i com més gran sigui el seu factor de potència a la tensió nominal, més pronunciada serà la corba de dependència de la potència reactiva consumida a la tensió de xarxa. Reducció a llarg termini de la tensió del 10% als terminals dels motors elèctrics quan estan plenament carregats, a causa de la temperatura més alta dels bobinats, fins que l'aïllament dels motors es desgasta aproximadament el doble que a la tensió nominal.