Receptors d'energia elèctrica

El receptor d'energia elèctrica (receptor elèctric) és un aparell, unitat, mecanisme dissenyat per conversió d'energia elèctrica en un tipus d'energia diferent (inclosa l'elèctrica, segons altres paràmetres) per utilitzar-la.

Segons la seva finalitat tecnològica, es classifiquen en funció del tipus d'energia en què aquest receptor converteix l'energia elèctrica, en particular:

• mecanismes d'accionaments de màquines i mecanismes;

• plantes electrotèrmiques i elèctriques;

• instal·lacions electroquímiques;

• instal·lació d'elèctrodes d'astènia;

• instal·lacions de camps electrostàtics i electromagnètics,

• electrofiltres;

• instal·lacions de tractament d'espurnes;

• màquines electròniques i informàtiques;

• dispositius de control i prova de productes.

Usuari d'energia elèctrica anomenat receptor elèctric o conjunt de receptors elèctrics units per un procés tecnològic i situats en una zona determinada.

La Llei Federal "Sobre l'Energia" defineix el consumidor d'electricitat i energia tèrmica com una persona que la compra per a les seves pròpies necessitats domèstiques o industrials, i els subjectes de la indústria elèctrica - "persones que realitzen activitats en el camp de l'energia elèctrica, inclosa la producció d'energia elèctrica i tèrmica, subministrament d'energia als consumidors "durant la transmissió d'electricitat, control operatiu de despatxos a la indústria elèctrica, venda d'electricitat, organització de la compra i venda d'electricitat".

Classificació dels consumidors d'electricitat per garantir la fiabilitat del subministrament elèctric

Pel que fa a la fiabilitat de l'alimentació, els consumidors d'energia elèctrica es divideixen en les tres categories següents:

Receptors elèctrics de categoria I: receptors elèctrics, la interrupció del subministrament d'energia pot provocar: perill per a la vida humana, danys importants a l'economia nacional, danys a equipament bàsic car, defectes massius del producte, interrupció d'un procés tecnològic complex, interrupció del funcionament d'elements especialment importants de l'economia de la comunitat.

De l'alineació receptors elèctrics de 1a categoria es distingeix un grup especial de receptors elèctrics, el funcionament continu dels quals és necessari per a un tancament suau de la producció per evitar amenaces a la vida humana, explosions, incendis i danys a l'equip principal car.

Receptors elèctrics de categoria II: receptors elèctrics, la interrupció del subministrament elèctric provoca una escassetat massiva de productes, interrupcions massives de treballadors, mecanismes i transport industrial, interrupció de les activitats normals d'un nombre important de residents de ciutats i zones rurals. àrees.

Receptors elèctrics de categoria III: tots els altres receptors elèctrics que no compleixen les definicions de les categories I i II. Es tracta de receptors de tallers auxiliars, producció no en sèrie de productes, etc.

Els receptors elèctrics de categoria I s'han de subministrar amb electricitat a partir de dues fonts d'alimentació independents mútuament redundants, i la interrupció del seu subministrament elèctric en cas de fallada d'alimentació d'una de les fonts d'alimentació només es pot permetre durant el temps de restauració automàtica de l'alimentació. Per tal de subministrar un grup especial de consumidors elèctrics de la categoria I, s'ha de proporcionar un subministrament addicional des d'una tercera font d'alimentació independent mútuament redundant.

Per establir correctament la categoria de receptors elèctrics, cal avaluar la probabilitat d'accident en els trams del sistema d'alimentació, per determinar les possibles conseqüències i danys materials com a conseqüència d'aquests accidents. A l'hora de determinar la categoria de receptors elèctrics, no s'ha de sobreestimar la categoria de potència contínua necessària per als diferents grups de receptors elèctrics. En determinar els receptors elèctrics de la primera categoria, es té en compte la reserva tecnològica, per a la segona, el desplaçament de la producció.

Classificació dels receptors d'energia elèctrica

Els consumidors d'electricitat es caracteritzen per:

1.potència total instal·lada dels receptors elèctrics;

2. per pertànyer a la indústria (p. ex. agricultura);

3. per grup tarifari;

4. per categoria de serveis energètics.

Les instal·lacions elèctriques que produeixen, transformen, distribueixen i consumeixen electricitat es divideixen per nivell de tensió en instal·lacions elèctriques amb una tensió superior a 1 kV i fins a 1 kV (per a instal·lacions elèctriques amb corrent continu, fins a 1,5 kV). Les instal·lacions elèctriques amb una tensió de fins a 1 kV AC es realitzen amb un neutre sòlidament posat a terra, i en condicions amb majors requisits de seguretat, amb un neutre aïllat (mines de torba, mines de carbó, instal·lacions elèctriques mòbils, etc.).

Les instal·lacions superiors a 1 kV es subdivideixen en instal·lacions:

1) amb neutre aïllat (tensió 35 kV i inferior);

2) amb neutre compensat (connectat a terra mitjançant una resistència inductiva per compensar els corrents capacitius), s'utilitzen per a xarxes amb una tensió de fins a 35 kV i rarament 110 kV;

3) amb un neutre a terra cegament (tensió 110 kV i més).

Per la naturalesa del corrent, tots els receptors elèctrics que operen des de la xarxa es poden dividir en receptors elèctrics amb corrent altern amb una freqüència industrial de 50 Hz (en alguns països utilitzen 60 Hz), corrent altern amb freqüència augmentada o disminuïda i corrent continu .

La majoria dels consumidors d'energia elèctrica dels usuaris industrials d'electricitat funcionen amb corrent altern trifàsic amb una freqüència de 50 Hz.

S'utilitzen paràmetres de freqüència augmentada:

• per escalfar per endurir, per estampar metalls, forns de microones, etc.;

• en tecnologies on es requereix una gran velocitat de rotació d'un motor elèctric (indústria tèxtil, fusteria, eines elèctriques portàtils en la construcció d'avions), etc.

Per obtenir una freqüència de fins a 10.000 Hz, s'utilitzen convertidors de tiristors, per a freqüències superiors a 10.000 Hz, utilitzeu generadors electrònics.

Els receptors elèctrics de baixa freqüència s'utilitzen en dispositius de transport, per exemple per a laminadors (f = 16,6 Hz), en plantes de mescla de metalls en forns (f = 0 ... 25 Hz). A més, la freqüència de tensió reduïda s'utilitza en dispositius de calefacció per inducció.

L'experiència amb l'ús de freqüències industrials (50 Hz) i augmentades (60 Hz) va confirmar la viabilitat econòmica d'una freqüència de 60 Hz, i els càlculs tècnics i econòmics van demostrar que la freqüència òptima hauria de ser de 100 Hz.

Receptors de potència típics

Tots els receptors de potència es caracteritzen per diferents paràmetres. Al mateix temps, el LEG descriu els modes de funcionament, per tant, per tal d'analitzar els modes de consum d'energia, s'utilitzen receptors de potència característics, que són grups de receptors de potència similars en modes de funcionament i paràmetres bàsics.

Els següents grups pertanyen als receptors elèctrics típics:

• Motors elèctrics per a instal·lacions elèctriques i industrials;

• Motors elèctrics per a màquines de producció;

• Forns elèctrics;

• Instal·lacions electrotèrmiques;

• Instal·lacions d'il·luminació;

• Reparació i transformació d'instal·lacions.

Els receptors elèctrics dels quatre primers grups s'anomenen tradicionalment receptors de potència. La participació de cada grup en el consum d'energia de l'empresa depèn de la indústria i de les característiques del procés de producció.

Receptors de corrent continu

El corrent continu s'utilitza en galvanoplastia (cromat, niquelat, etc.), per a la soldadura de corrent continu, per alimentar motors de corrent continu, etc.

Motors elèctrics

Segons les classificacions esmentades anteriorment, el conjunt més complex de receptors elèctrics és l'accionament elèctric. El més comú és un accionament elèctric asíncron, que es caracteritza per un consum important de potència reactiva, corrents d'arrencada elevades i una sensibilitat important a les desviacions de la tensió de xarxa respecte a la nominal.

En instal·lacions que no requereixen control de velocitat durant el funcionament, s'utilitzen accionaments elèctrics de CA (motors asíncrons i síncrons). Els motors de CA no regulats són el principal tipus de consumidors d'energia a la indústria, que representen al voltant del 70% de la potència total.

Sovint s'utilitzen les consideracions següents a l'hora de triar el tipus de motor per a una unitat de CA no regulada:

• a tensions de fins a 1 kV i potència de fins a 100 kW, és més econòmic utilitzar motors asíncrons, i per sobre de 100 kW - síncrons;

• amb una tensió de 6 kV i una potència de fins a 300 kW — motors asíncrons, més de 300 kW — síncrons;

• a tensió 10 kV i potència fins a 400 kW — motors asíncrons, més de 400 kW — síncrons.

Els motors asíncrons amb rotor de fase s'utilitzen en accionaments potents amb condicions d'arrencada severes (en màquines elevadores, etc.).

Els motors elèctrics d'instal·lacions industrials com compressors, ventiladors, bombes i aparells d'elevació-transport, en funció de la potència nominal, tenen una tensió d'alimentació de 0,22-10 kV. La potència nominal dels motors elèctrics d'aquestes instal·lacions varia des de fraccions de quilowatt fins a 800 kW o més. Els receptors elèctrics indicats solen referir-se a la categoria I de fiabilitat de la font d'alimentació.Per exemple, apagar la ventilació als tallers de producció química requereix l'evacuació de les persones del local i, per tant, l'aturada de la producció.

La conversió de corrent altern a corrent continu requereix els costos d'instal·lació d'unitats de conversió i equips de control, la construcció de locals per a aquests, així com els costos d'explotació per al seu manteniment i pèrdua d'electricitat. Per tant, el cost del sistema d'alimentació i el cost específic de l'electricitat en corrent continu són més grans que en corrent altern. Els motors de corrent continu són més cars que els motors asíncrons i síncrons. Les unitats de corrent continu variable s'utilitzen quan es requereix un canvi de velocitat ràpid, ample i/o suau.

Factor de potència dels receptors elèctrics

Una característica important d'un receptor elèctric és Factor de potència cos (φn). El factor de potència és una característica de passaport que reflecteix la proporció de potència activa consumida a càrrega i tensió nominals. El cosφ nominal d'un motor elèctric depèn del seu tipus, potència nominal, velocitat i altres característiques. Quan es treballa amb motors elèctrics, el seu cosφ depèn principalment de la càrrega.

Per a l'accionament elèctric de grans bombes, compressors i ventiladors, sovint s'utilitzen motors síncrons, que s'utilitzen com a fonts addicionals d'energia reactiva en el sistema d'alimentació.

Els dispositius d'elevació i transport es caracteritzen per cops freqüents de la càrrega, que provoquen canvis en el factor de potència dins de límits significatius (0,3-0,8). Segons la fiabilitat de la font d'alimentació, solen referir-se a les categories I i II (segons el seu paper en el procés tecnològic).
Receptors elèctrics amb problemes

Des de aparells elèctrics Els problemes més grans són causats pels forns d'arc pels motius següents:

• alta potència pròpia (fins a desenes de megawatts); no linealitat i baix cosφ causada pel transformador del forn;
• sobretensions de potència activa i reactiva que es produeixen durant el funcionament;
• desviacions de trot de la simetria de les càrregues de fase.

Les plantes de soldadura elèctrica de CA tenen problemes similars als forns d'arc. El seu cosφ és especialment baix.

La il·luminació elèctrica també provoca alguns problemes a la xarxa elèctrica, a saber: les làmpades de descàrrega d'alta eficiència que s'utilitzen en lloc de les làmpades incandescents tenen una característica no lineal i són sensibles a interrupcions de corrent a curt termini (fraccions de segons). Actualment, però, aquests problemes es resolen canviant les làmpades a una font d'alimentació d'alta freqüència mitjançant convertidors de freqüència separats, la qual cosa millora no només la seva il·luminació, sinó també els seus paràmetres energètics.

Les fonts de llum (incandescents, fluorescents, d'arc, mercuri, sodi, etc.) són receptors elèctrics monofàsics i estan espaiats uniformement entre les fases per reduir l'asimetria. Per a les làmpades incandescents cosφ = 1, i per a les làmpades de descàrrega de gas cosφ = 0,6.

El subministrament d'alimentació dels dispositius de control i processament de la informació està subjecte a requisits més elevats en termes de fiabilitat i qualitat de l'electricitat, per la qual cosa s'alimenten, per regla general, de fonts d'alimentació ininterrompuda garantida.