Vikupautomsk.ru

Выкуп Авто МСК
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Электрические нагрузки

Электрические нагрузки

Электрической нагрузкой какого-либо элемента сети называется мощность, которой нагружен данный элемент сети. Например, если по кабелю передается мощность 120 кВт, то нагрузка кабеля равна тоже 120 кВт. Точно так же можно говорить о нагрузке на шины подстанции или на трансформатор и т. д. Величина и характер электрической нагрузки зависят от потребителя электрической энергии, который может быть назван приемником электрической энергии .

Наиболее распространенным и важным в производстве приемником является электродвигатель. Главными потребителями электрической энергии на промышленных предприятиях являются трехфазные двигатели переменного тока. Электрическая нагрузка электродвигателя определяется величиной и характером механической нагрузки.

Нагрузки необходимо покрывать от источника электрической энергии, которым является электрическая станция. Обычно между генератором и потребителем электрической энергии существует целый ряд элементов электрической сети. Например, если двигатели, приводящие в движение механизмы в цеху питаются от сети напряжением 380 В, то в цеху или около цеха должна быть расположена цеховая трансформаторная подстанция, на которой установлены силовые трансформаторы для питания цеховых установок (для покрытия цеховых нагрузок).

Трансформаторы через кабели или воздушные провода питаются либо от более мощной подстанции, либо от промежуточного распределительного пункта высокого напряжения, или, что часто встречается на предприятиях, от тепловой электрической станции предприятия. Во всех случаях покрытие нагрузок осуществляется от генераторов электрической станции. При этом минимальное значение нагрузка имеет на конечном пункте, например в цехе.

По мере приближения к источнику питания нагрузка растет за счет потерь энергии в передающих звеньях (в проводах, трансформаторах и т. д.). Наибольшего значения она достигает у источника питания — у генератора электрической станции.

Поскольку нагрузка измеряется в единицах мощности, она может быть активная РкВт, реактивная QкBap и полная S = √( P 2 + Q 2 ) кВА.

Нагрузка также может быть выражена в единицах тока. Если, например, по линии протекает ток I = 80 А, то эти 80 А являются нагрузкой линии. При прохождении тока по любому элементу установки выделяется тепло, в результате чего этот элемент (трансформатор, преобразователь, шины, кабели, провода и др.) нагревается.

Допустимые мощности (нагрузки) на данные элементы электротехнической установки (машины, трансформаторы, аппараты, провода и др.) определяются величиной допустимой температуры. Ток, протекающий по проводам, помимо потерь мощности, вызывает потери напряжения, которые не должны превышать величин, регламентированных руководящими указаниями.

В реальных установках нагрузка в виде тока или мощности не остается в течение суток неизменной, и поэтому в практику расчетов введены определенные термины и понятия различных видов нагрузок.

Номинальная активная мощность электродвигателя — мощность, развиваемая двигателем на валу при номинальном напряжении и токе якоря (ротора).

Номинальная мощность любого приемника , кроме электродвигателя это потребляемая им активная мощность Рн (кВт) или полная мощность S н (кВА) при номинальном напряжении.

Паспортная мощность Рпасп электроприемника в повторно-кратковременном режиме приводится к номинальной длительной мощности при ПВ = 100% по формуле P н = P пасп √ПВ

При этом ПВ выражен в относительных единицах. Например, двигатель с паспортной мощностью Рпасп = 10 кВт при ПВ = 25%, приведенный к номинальной длительной мощности ПВ = 100%, будет иметь мощность P н = 10 √25 = 5 кВт.

Групповая номинальная мощность (установленная мощность) — сумма номинальных (паспортных) активных мощностей отдельных рабочих электродвигателей, приведенных к ПВ = 100%. Например, если Рн1 = 2,8, Рн2 = 7, Рн3 = 20 кВт, Р4пасп= 10 кВт при ПВ = 25%, то P н = 2,8 + 7 + 20 + 5 = 34,8 кВт.

Расчетная, или максимальная активная, Рм, реактивная Qм и полная S м мощность, а также максимальный ток I м представляют собой наибольшие из средних величин мощностей и токов за определенный промежуток времени, измеряемый 30 мин. Вследствие этого расчетная максимальная мощность иначе называется получасовой или 30-минутной максимальной мощностью Рм = Р30. Соответственно, I м= I зо.

Расчетный максимум тока I м = I30 = √(P м 2 + Q м 2 )/(√3 U н) или I м = I30 = P м/( √3 U нС osφ) , где С osφ — средневзвешенное значения коэффициента мощности за расчетное время (30 мин.)

Графиком электрических нагрузок принято называть графическое изображение расходуемой мощности за определенный отрезок времени. Различают суточный и годовой графики нагрузок. Суточный график показывает зависимость расходуемой мощности от времени в течение суток. По вертикали откладывается нагрузка (мощность), по горизонтали — часы суток. Годовой график определяет зависимость расходуемой мощности от времени в течение года.

По своей форме графики электрических нагрузок для различных производств и потребителей сильно отличаются друг от друга.

Необходимо различать графики: цеховых нагрузок и нагрузок на шинах главного распределительного устройства собственной электростанции или подстанции. Эти два графика отличаются друг от друга прежде всего по абсолютным величинам почасовых нагрузок, а также по своему виду.

График на шинах электростанции (ГРУ) получается путём суммирования нагрузок по всем цехам предприятия и прочим потребителям, включая и внешних потребителей. При этом к цеховым нагрузкам следует прибавить потери мощности в цеховых трансформаторах и проводах, подводящих к трансформаторам. Вполне естественно, что на шинах ГРУ мощность значительно превышает мощность каждой отдельно взятой подстанции.

Про электрические нагрузки жилых зданий: Суточные графики нагрузки жилых зданий

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Читать еще:  Электронный датчик температуры двигателя своими руками

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Активная мощность — двигатель

Активная мощность двигателя Pt определяет среднюю мощность необратимого преобразования в двигателе электрической энергии, получаемой из трехфазной сети, в механическую, тепловую и другие виды энергии, а реактивная мощность d — максимальную мощность обмена энергией между источником и магнитным полем двигателя. [1]

Активная мощность двигателя PI определяет среднюю мощность необратимого преобразования в двигателе электрической энергии, получаемой из трехфазной сети, в механическую, тепловую и другие виды энергии, а реактивная мощность Qt — максимальную мощность обмена энергией между источником и магнитным полем двигателя. [2]

Активная мощность двигателя PI определяет среднюю мощность необратимого преобразования в двигателе электрической энергии, получаемой из трехфазной сети, в механическую, тепловую и другие виды энергии, а реактивная мощность 2i — максимальную мощность обмена энергией между источником и магнитным полем двигателя. [3]

Для измерения перепада давлений и активной мощности двигателя , как правило, используются стационарные приборы, входящие в систему КИПиА данной насосной установки. [4]

Умножая показания ваттметра на 3, получаем активную мощность двигателя . [6]

В каталогах на синхронные машины, помимо номинального значения активной мощности двигателя , указана его полная мощность S ква. Зная фактическую нагрузку Р на валу синхронного двигателя, можно вычислить по формуле ( 10 — 5) наибольшую реактивную мощность, которую двигатель может вырабатывать для компенсации реактивной мощности, потребляемой индуктивными приемниками, например асинхронными двигателями. Таким образом, недогруженный синхронный двигатель может вырабатывать реактивную энергию для повышения коэффициента мощности группы потребителей. [8]

При холостом ходе машины, когда энергия расходуется только на покрытие небольших потерь в статоре и незначительных механических потерь, активная мощность двигателя мала, а реактивная мощность велика, поскольку в машине при номинальном напряжении возбуждается вращающееся магнитное поле с максимальной величиной потока полюса. [9]

KV j — tz и значительно возрастет если возможно уменьшение мощности нагрузки при / / яе Установленная мощность конденсаторов примерно в уг раз больше активной мощности двигателя . [10]

Как следует из формул (3.64) и (3.65), потери в выпрямителе зависят от тока статора, а потери в автономном инверторе — от тока статора и активной мощности двигателя . Рпч — В частности, режим минимальных потерь АД обеспечивает минимум электрических потерь в источнике питания АЙН. [11]

Сигнал токовой защиты с выдержкой времени снимается с — диодно-емкостного фильтра ( ЗС, R5, 8Д), который формирует сигнал, пропорциональный среднему току преобразователя. Среднее значение тока питания инвертора примерно пропорционально активной мощности двигателя , и следовательно, моменту двигателя. Сигнал с выхода фильтра ЗС может быть использован для введения положительной токовой связи на вход регулятора напряжения. Сигнал на реле времени подается через стабилитрон ЗСт, который определяет уставку токовой защиты. С этого момента полупроводниковое реле времени на транзисторах 6Т, 7Т начинает отсчет времени. После открывания транзистора 8Т конденсатор 5С начинает заряжаться. Пока напряжение на нем не превышает напряжения пробоя стабилитрона 2Ст, сдвоенный транзистор 6Т — 7Т закрыт. [12]

Результаты исследований статических характеристик АД показывают, что асинхронный двигатель как объект управления обладает экстремальными характеристиками по ряду частных критериев качества. В том числе имеют экстремумы ток статора i и активная мощность PI двигателя , от которых зависят электрические потери преобразователя частоты. [13]

Практический интерес представляет оценка влияния закона частотного управления на потребление реактивной мощности Q. При выбранном режиме частотного управления двигателем процедура расчета сводится к следующей последовательности действий. Сначала рассчитывается ток статора и активная мощность двигателя , соответствующие заданным значениям скорости и момента нагрузки двигателя. Для этого используется методика расчета характеристик АД. Затем полученные значения тока /, и мощности PI подставляются в выражения для коэффициентов В и С биквадратного уравнение (3.74), и из него определяется ток / в. [14]

Анализ уравнения электрического состояния фазы статора (14.116) показывает, что при постоянном значении напряжения U между выводами фазной обмотки статора и тока 1 1ном магнитный поток вращающегося поля двигателя 4в также постоянен и не зависит от ее нагрузки. Это означает, что энергия, запасаемая в магнитном поле асинхронного двигателя, и реактивная мощность двигателя также постоянны и не зависят от его нагрузки. Но так как с ростом нагрузки активная мощность двигателя увеличивается, то из (14.21) следует, что с ростом нагрузки и коэффициент мощности двигателя увеличивается. [15]

ITC. Об энергетических показателях УЭЦН

В то же время в действующей нормативной документации недостаточно параметров для расчетов энергопотребления УЭЦН при работе не в номинальном режиме. И это относится не только к основным узлам установок, но и к широкому перечню дополнительного (предвключенного) оборудования. В нормативных документах (НД) на оборудование УЭЦН приводятся энергетические показатели, перечень которых был определен ОКБ БН на начальном этапе организации разработки и производства УЭЦН в СССР. С тех пор все разработчики пользуются техническими условиями ОКБ БН как калькой: перечень параметров, в том числе энергетических, практически не меняется вот уже десятки лет. Однако в этой документации не приводятся некоторые энергетические параметры, необходимые для расчета энергопотребления УЭЦН как при номинальных, так и при отличных от них режимах работы (см. «Структурная схема УЭЦН, участка энергопитания от ТП и перечень энергетических показателей, пред ставленных в нормативной документации»).

Читать еще:  Что обеспечивает мощность двигателя машины

Структурная схема УЭЦН, участка энергопитания от ТП и перечень энергетических показателей, представленных в нормативной документации.

Конечно, УЭЦН в максимальной комплектации встречаются крайне редко. Тем не менее можно прогнозировать, что объемы использования предвключенных устройств, станций управления с ПЧ и особенно фильтров будут возрастать.

В ТУ на ЭЦН приведены номинальные значения их энергетических показателей, а также графики зависимости КПД и мощности насоса от подачи и напора. Эти графики отражают характер изменения параметров и не могут быть использованы для получения их численных значений, поэтому проводить по ним расчеты потребляемой оборудованием мощности в режиме, отличном от номинального, не представляется возможным.

В ТУ на ПЭД приведены только номинальные значения КПД и сos ?, в то время как в требованиях ГОСТ 51541-99 п. 5.8 указано: «Для изделий непрерывного действия должны быть установлены показатели экономичности энергопотребления в допустимых интервалах изменения скоростей, производительности, полезной мощности и т.д.».

Алгоритм расчета энергопотребления УЭЦН

Активная мощность, потребляемая УЭЦН

    Рд — активная мощность, потребляемая электродвигателем, кВт; ?Рк — потери активной мощности в кабельной линии, кВт; ?тр — фактический КПД трансформатора; ?су — фактический КПД станции управления; ?фв – фактический КПД выходного фильтра; ?фс — фактический КПД сетевого фильтра.

В формуле не учтены потери мощности в сетевой линии, параметры которой не регламентируются нормативной документацией на УЭЦН. Величину этих потерь можно рассчитать, зная параметры сетевого кабеля: сопротивление токоведущих жил, длину кабеля и величину тока на входе в станцию управления.

Активная мощность, потребляемая электродвигателем

    Nн — мощность, потребляемая насосом, кВт;
    Nг — мощность, потребляемая гидрозащитой, кВт;
    Nп — мощность, потребляемая предвключенным устройством, кВт;
    ?фд — фактический КПД электродвигателя.

Мощность, потребляемая насосом

Потребляемая насосом мощность при изменении частоты его вращения:

Контроль энергоэффективности

Сейчас у потребителя нет не только технической возможности проверить соответствие параметров, приводимых изготовителем в НД, их фактическим значениям, но и возможности провести расчеты энергопотребления УЭЦН различной комплектации при заданных режимах их работы для принятия решения о приобретении и использовании этого оборудования.

Расчет энергопотребления

Следует отметить, что параметры, значения которых предлагается ввести в нормативную документацию, разработчики и производители оборудования замеряют при проведении различных испытаний, однако их численные значения в нормативной документации не приводятся.

Проанализировать изменение мощности насоса при регулировании его подачи дросселированием с использованием показателей, приведенных в нормативной документации большинства производителей ЭЦН, не представляется возможным. Значительно упрощают расчет фактической мощности насоса при регулировании подачи дросселированием данные, приведенные в ТУ на насосы для добычи нефти и нагнетания воды в пласт производства «Новомет». В ТУ приводятся не только зависимости Q – Н, Q – ? и Q – N в форме графиков, но и численные значения этих характеристик с дискретностью 5 м 3 /сут. Однако и эти ТУ не позволяют определить потребляемую насосами мощность при промежуточных значениях подачи Q.

Регулирование подачи насоса дросселированием осуществляется от номинального значения Qн до величины Qл — левой границы рабочего диапазона подач (см. «Характеристики ступени насосов ЭЦН, приводимые в НД»).

Характеристики ступени насосов ЭЦН, приводимые в НД

С учетом линейной зависимости изменения мощности насоса от подачи N – Q при дроссельном регулировании на участке Qн – Qл фактическое значение мощности насоса Nдр.ф при фактической подаче Qф можно определить из подобия треугольников АВС и АDЕ (см. «Зона регулирования подачи насоса дросселированием»):

Зона регулирования подачи насоса дросселированием

    Z — число ступеней в насосе; Nл — мощность ступени насоса на левой границе рабочего диапазона, кВт; Qф — фактическая подача насоса, м 3 /сут.; Qл — подача насоса на левой границе рабочего диапазона, м 3 /сут.; Kq — изменение удельной механической мощ ности, потребляемой ступенью насоса, на участке регулирования подачи дросселированием, кВт/м 3 /сут. Kq = (Nн — Nл)/(Qн— Qл). (5) Используя формулы (4) и (5), можно рассчитать мощность насоса при любой подаче на участке дросселирования Qн – Qл. Нужно отметить, что потребляемая насосом мощность при дросселировании на этом участке изменяется незначительно и с точностью, достаточной для предварительных расчетов, можно принять Nл = Nн. Однако при формализации расчетов энергопотребления, например, оформлении их в форме методики, должна быть обеспечена возможность аналитического расчета потребляемой мощности для любых значений подач при дросселировании.

Асинхронный двигатель трехфазного тока

Широкое распространение в различных отраслях народного хозяйства получили асинхронные двигатели трехфазного тока с короткозамкнутым ротором. Они не имеют скользящих контактов, просты по устройству и обслуживанию Двигатель с короткозамкнутым ротором в разобранном виде показан на рис. 1. Основными его частями являются статор и ротор. Сердечники статора и ротора набирают из листов электротехнической стали.
В пазах сердечника статора укладывают и закрепляют трехфазную обмотку В зависимости от напряжения питающей сети и данных двигателя ее соединяют звездой или треугольником. Выводы обмоток статора маркируют, благодаря этому облегчается сборка нужной схемы соединения.
В соответствии с ГОСТ 183—74* приняты следющие обозначения выводов обмоток отдельных фаз соответственно начало и конец первой фазы С1 и С4, второй — С2 и С5 и третьей — СЗ и С6 (рис 2). Расположение выводов на коробке контактных зажимов двигателя должно удовлетворять требованию простоты соединения обмоток по любой схеме Обмотку ротора от его сердечника не изолируют. Ее вместе с вентиляционными лопатками выполняют литой из алюминия или его сплавов. Стержни обмотки и накоротко замыкающие их кольца образуют так называемую беличью клетку.
Конструктивное выполнение двигателей зависит от способа вентиляции и степени защиты.
Асинхронные короткозамкнутые двигатели единой серии 4А по способу охлаждения и степени защиты персонала от соприкосновения с токоведущими или вращающимися частями, а также самой машины от попадания в нее посторонних тел имеют два исполнения (ГОСТ 14254—80): закрытое обдуваемое (обозначение IP44), защищенное (обозначение IP23).
Двигатели исполнения IP44 имеют аксиальную систему вентиляции. Воздух подается вентилятором и обдувает внешнюю оребренную поверхность станины.
Для двигателей IP23 характерна двусторонняя радиальная система вентиляции, которая осуществляется при помощи вентиляционных лопаток, расположенных на короткозамыкающих кольцах ротора.

Рис. 1 Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором в разобранном виде
1 — статор, 2 — клеммная коробка, 3 —ротор 4 — подшипниковые щиты, 5 — вентилятор, 6 — кожух вентилятора
Двигатели этой серии имеют следующую структуру обозначений: 4 — порядковый номер серии; А — наименование вида двигателя — асинхронный; А — станина и щиты из алюминия; X — станина из алюминия и чугунные щиты; 56—355 — высота оси вращения; S, L, М — установочные размеры по длине корпуса; А, В — обозначение длины сердечника (первая длина — А, вторая—В); 2, 4, 6, 8, 10, 12 —число полюсов; У — климатическое исполнение двигателей; 3 — категория размещения. Например: 4АА56А2УЗ — электродвигатель серии 4, асинхронный, закрытого исполнения, станина и подшипниковые щиты из алюминия, с высотой оси вращения 56 мм, сердечник первой длины, двухполюсный, для районов умеренного климата, категории размещения 3.

Читать еще:  Газель с тойотовским двигателем расход топлива

Рис 2 Расположение выводов на щитке двигателя при соединении: а — звездой; б — треугольником

Таблица 1

Номинальная мощность, кВт

Продолжение табл. 1

Номинальная мощность, кВт

Основные технические данные двигателей небольшой мощности серии 4А приведены в табл. 1.
Разработана и выпускается единая серия асинхронных двигателей АИ. Улучшение энергетических, пусковых и виброшумовых характеристик машин этой серии достигается за счет применения новых материалов и конструктивных решений.
Основные технические данные двигателей небольшой мощности серии АИ приведены в табл. 2.
Трехфазный ток, проходя по обмоткам статора, создает вращающееся магнитное поле. Частота вращения поля n называется синхронной. Она зависит от частоты fi питающего напряжения и числа пар полюсов р машины:

и при f 1—50 Гц принимает значения: 3000 об/мин (р— ==1), 1500 об/мин (р=2), 1000 об/мин (р=3) и т. д.
Для частоты напряжения сети будем иметь:

Ротор асинхронного двигателя, вращаясь в направлении вращения поля, развивает частоту, несколько меньшую, чем синхронная, называемую асинхронной.
Таблица 2

Номинальная мощность, кВт

Синхронная частота вращения, об/ш 2=2,8 кВт, число пар полюсов р= 1. Так как синхронная частота вращения
(в данном случае она равна 3000 об/мин), то скольжение при номинальной нагрузке составит:

Полная мощность двигателя при номинальной нагрузке SHom = 3l/ном /ном = 3-220-6,1 « 4000 В-А = 4 кВ-А.
Активная мощность, потребляемая двигателем при номинальной нагрузке,
Рхном = 31/ном /ном««Ф,ном = 3-220-6,1-0,86 = 3,44 кВт.
Потери в двигателе при номинальной нагрузке
2ДРиш = Ртш — Р2 = 3,44 — 2,8 = 0,64 кВт.
С использованием данных табл. 1 построены кривые зависимости коэффициента мощности двигателей от их номинальной мощности (рис. 3).
Кривая 1 соответствует синхронной частоте вращения 3000 об/мин, 2 — 1500 об/мин и 3— 1000 об/мин. Из рис. 3 видно, что коэффициент мощности асинхронного двигателя зависит от номинальной мощности и синхронной частоты вращения.
С увеличением мощности при постоянстве синхронной частоты вращения («!=const) уменьшается относительное значение воздушного зазора. Благодаря этому относительная реактивная намагничивающая мощность также уменьшается, а коэффициент мощности возрастает. К такому же результату приводит увеличение синхронной частоты вращения при постоянстве номинальной мощности двигателя. Скоростные машины имеют меньшие габариты, что обусловлено уменьшением вращающего момента, у них существенно уменьшается объем воздушного пространства между сердечниками статора и ротора.
Кривые зависимости удельной намагничивающей мощности двигателей от номинальной при — const показаны на рис. 4, откуда видно, что удельная намагничивающая мощность тем меньше, чем больше номинальная мощность двигателя и выше синхронная частота вращения.

Рис. 3 Кривые зависимости коэффициента мощности от номинальной мощности асинхронных двигателей при различных значениях синхронной частоты вращения:
1 — «1=3000 об/мин; 2-/2,-1500 об/ /мин; 3 — «1 = 1000 об/мин

Рис. 4. Кривые зависимости удельной намагничивающей мощности от номинальной мощности асинхронных двигателей при различных значениях синхронной частоты вращения:
1 — п,«>1000 об/мин; 2— «1-1500 об/мин; 3 — «1=3000 об/мин
Переход от зависимостей, приведенных на рис. 3, к зависимостям на рис. 4 производят с использованием следующих соотношений:
(7)

где Show, Qhom — полная и реактивная мощности двигателя при номинальной нагрузке.
Из сопоставления рис. 3 и 4 нетрудно сделать заключение о влиянии коэффициента мощности на энергетические показатели двигателей и питающей их системы: у двигателей с повышенным коэффициентом мощности при данной номинальной нагрузке (Рг=Рном) реактивная намагничивающая мощность меньше. Это приводит к уменьшению полной мощности и, соответственно, к уменьшению тока, потребляемого из сети.

В результате электрические потери в обмотках машины уменьшаются и ограничивается падение напряжения в проводах системы электроснабжения.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector