Modtagere af elektrisk energi

Modtageren af ​​elektrisk energi (elektrisk modtager) er et apparat, enhed, mekanisme designet til omdannelse af elektrisk energi i en anden type energi (herunder elektrisk, ifølge andre parametre) for at bruge den.

I henhold til deres teknologiske formål klassificeres de afhængigt af den type energi, som denne modtager omdanner elektrisk energi til, især:

• mekanismer til drev af maskiner og mekanismer;

• elektrotermiske og elektriske anlæg;

• elektrokemiske installationer;

• installation af elektrode asteni;

• installationer af elektrostatiske og elektromagnetiske felter,

• elektrofiltre;

• gnistbehandlingsinstallationer;

• elektroniske maskiner og computere;

• produktkontrol- og testudstyr.

En bruger af elektrisk energi kaldet en elektrisk modtager eller en gruppe af elektriske modtagere forenet af en teknologisk proces og placeret i et bestemt område.

Den føderale lov "om energi" definerer forbrugeren af ​​elektricitet og termisk energi som en person, der køber den til deres egne husholdnings- eller industrielle behov, og emnerne i elektricitetsindustrien - "personer, der udfører aktiviteter inden for elektrisk energi, herunder produktion af el- og termisk energi, levering af energi til forbrugerne "under eltransmission, operationel ekspeditionskontrol i elbranchen, elsalg, tilrettelæggelse af køb og salg af el".

Klassificering af elforbrugere for at sikre strømforsyningssikkerhed

Med hensyn til at sikre strømforsyningens pålidelighed er forbrugere af elektrisk energi opdelt i følgende tre kategorier:

Elektriske modtagere af kategori I - elektriske modtagere, hvis afbrydelse af strømforsyningen kan føre til: fare for menneskeliv, betydelig skade på den nationale økonomi, skade på dyrt basisudstyr, massive produktfejl, afbrydelse af en kompleks teknologisk proces, funktionsforstyrrelser af særligt vigtige elementer i samfundets økonomi.

Fra opstillingen elektriske modtagere af 1. kategori en særlig gruppe af elektriske modtagere skelnes, hvis kontinuerlige drift er nødvendig for en jævn nedlukning af produktionen for at forhindre trusler mod menneskeliv, eksplosioner, brande og skader på dyrt hovedudstyr.

Elektriske modtagere af kategori II - elektriske modtagere, hvis afbrydelse af strømforsyningen fører til en massemangel på produkter, masseafbrydelser af arbejdere, mekanismer og industriel transport, afbrydelse af de normale aktiviteter for et betydeligt antal indbyggere i byer og landdistrikter områder.

Kategori III elektriske modtagere — alle andre elektriske modtagere, der ikke opfylder definitionerne for kategori I og II. Det er modtagere af hjælpeværksteder, ikke-serieproduktion af produkter mv.

Kategori I elektriske modtagere skal forsynes med elektricitet fra to uafhængige gensidigt redundante strømkilder, og afbrydelse af deres strømforsyning i tilfælde af strømsvigt fra en af ​​strømkilderne kan kun tillades for tidspunktet for automatisk genoprettelse af strømforsyningen. For at kunne forsyne en særlig gruppe af elektriske forbrugere af kategori I, skal der leveres en ekstra forsyning fra en tredje uafhængig gensidigt redundant strømkilde.

For korrekt at etablere kategorien af ​​elektriske modtagere er det nødvendigt at vurdere sandsynligheden for en ulykke i sektionerne af strømforsyningssystemet for at bestemme de mulige konsekvenser og materielle skader som følge af disse ulykker. Ved bestemmelse af kategorien af ​​elektriske modtagere bør kategorien af ​​kontinuerlig effekt, der kræves for forskellige grupper af elektriske modtagere, ikke overvurderes. Ved bestemmelse af de elektriske modtagere for den første kategori tages der hensyn til den teknologiske reserve, for den anden - forskydningen af ​​produktionen.

Klassificering af modtagere af elektrisk energi

Elforbrugere er kendetegnet ved:

1.samlet installeret effekt af elektriske modtagere;

2. ved at tilhøre industrien (f.eks. landbruget);

3. efter tarifgruppe;

4. efter kategori af energitjenester.

Elektriske installationer, der producerer, transformerer, distribuerer og forbruger elektricitet, opdeles efter spændingsniveau i elektriske installationer med en spænding over 1 kV og op til 1 kV (for elektriske installationer med jævnstrøm — op til 1,5 kV). Elektriske installationer med en spænding på op til 1 kV AC udføres med en solidt jordet neutral, og under forhold med øgede sikkerhedskrav - med en isoleret neutral (tørveminer, kulminer, mobile elektriske installationer osv.).

Installationer over 1 kV er opdelt i installationer:

1) med isoleret neutral (spænding 35 kV og lavere);

2) med kompenseret neutral (forbundet til jorden ved induktiv modstand for at kompensere for kapacitive strømme), bruges til netværk med en spænding på op til 35 kV og sjældent 110 kV;

3) med en blindjordet neutral (spænding 110 kV og mere).

Af strømmens art kan alle elektriske modtagere, der opererer fra netværket, opdeles i elektriske modtagere med vekselstrøm med en industriel frekvens på 50 Hz (i nogle lande bruger de 60 Hz), vekselstrøm med øget eller nedsat frekvens og jævnstrøm .

De fleste af de elektriske energiforbrugere hos industrielle elbrugere arbejder på trefaset vekselstrøm med en frekvens på 50 Hz.

Indstillinger for øget frekvens bruges:

• til opvarmning til hærdning, til metalstempling, mikrobølgeovne osv.;

• i teknologier, hvor der kræves en høj rotationshastighed af en elektrisk motor (tekstilindustri, træbearbejdning, bærbare elværktøjer i flykonstruktion) osv.

For at opnå en frekvens på op til 10.000 Hz anvendes tyristorkonvertere, til frekvenser over 10.000 Hz anvendes elektroniske generatorer.

Lavfrekvente elektriske modtagere anvendes i transportanordninger, for eksempel til valseværker (f = 16,6 Hz), i metalblandeanlæg i ovne (f = 0 ... 25 Hz). Derudover bruges den reducerede spændingsfrekvens i induktionsvarmeapparater.

Erfaring med brug af industrielle (50 Hz) og øgede (60 Hz) frekvenser bekræftede den økonomiske gennemførlighed af en frekvens på 60 Hz, og tekniske og økonomiske beregninger viste, at den optimale frekvens burde være 100 Hz.

Typiske strømmodtagere

Alle strømmodtagere er kendetegnet ved forskellige parametre. Samtidig beskrives deres funktionsmåder af LEG, og med det formål at analysere energiforbrugstilstandene anvendes karakteristiske strømmodtagere, som er grupper af strømmodtagere, der ligner hinanden i driftstilstande og grundlæggende parametre.

Følgende grupper tilhører typiske elektriske modtagere:

• Elektriske motorer til kraft- og industriinstallationer;

• Elektriske motorer til produktionsmaskiner;

• Elektriske ovne;

• Elektrotermiske installationer;

• Belysningsinstallationer;

• Reparation og ombygning af installationer.

Elektriske modtagere af de første fire grupper kaldes traditionelt strømmodtagere. Hver gruppes andel af virksomhedens energiforbrug afhænger af industrien og produktionsprocessens karakteristika.

Jævnstrømsmodtagere

Jævnstrøm bruges til galvanisering (forkromning, fornikling osv.), til jævnstrømssvejsning, til strømforsyning af jævnstrømsmotorer osv.

Elektriske motorer

Baseret på klassificeringerne ovenfor er det mest komplekse sæt elektriske modtagere elektrisk drev. Det mest almindelige er et asynkront elektrisk drev, som er karakteriseret ved et betydeligt forbrug af reaktiv effekt, høje startstrømme og betydelig følsomhed over for afvigelser af netspændingen fra den nominelle.

I installationer, der ikke kræver hastighedsstyring under drift, anvendes AC elektriske drev (asynkrone og synkrone motorer). Uregulerede vekselstrømsmotorer er hovedtypen af ​​energiforbrugere i industrien og tegner sig for omkring 70% af den samlede effekt.

Følgende overvejelser bruges ofte, når man vælger motortype til et ureguleret AC-drev:

• ved spændinger op til 1 kV og effekt op til 100 kW er det mere økonomisk at bruge asynkrone motorer og over 100 kW - synkron;

• ved spænding 6 kV og effekt op til 300 kW — asynkrone motorer, over 300 kW — synkrone;

• ved spænding 10 kV og effekt op til 400 kW — asynkronmotorer, over 400 kW — synkron.

Asynkronmotorer med faserotor bruges i kraftige drev med svære startforhold (i løftemaskiner osv.).

De elektriske motorer til sådanne industrielle installationer som kompressorer, ventilatorer, pumper og løfte-transportanordninger, afhængigt af den nominelle effekt, har en forsyningsspænding på 0,22-10 kV. Den nominelle effekt af disse installationers elektriske motorer varierer fra fraktioner af en kilowatt til 800 kW eller mere. De angivne elektriske modtagere refererer normalt til I-kategorien for strømforsyningspålidelighed.For eksempel kræver slukning af ventilationen i kemiske produktionsværksteder evakuering af mennesker fra lokalerne og derfor et produktionsstop.

Omdannelsen af ​​vekselstrøm til jævnstrøm kræver omkostninger til installation af konverteringsenheder og styreudstyr, bygningslokaler til dem samt driftsomkostninger til deres vedligeholdelse og tab af elektricitet. Derfor er omkostningerne ved strømforsyningssystemet og de specifikke omkostninger ved elektricitet i jævnstrøm højere end i vekselstrøm. DC-motorer er dyrere end asynkrone og synkrone motorer. Variable DC-drev bruges, når en hurtig, bred og/eller jævn hastighedsændring er påkrævet.

Effektfaktor for elektriske modtagere

En vigtig egenskab ved en elektrisk modtager er Magtfaktor cos (φn). Effektfaktoren er en paskarakteristik, der afspejler andelen af ​​forbrugt aktiv effekt ved nominel belastning og spænding. Den nominelle cosφ af en elektrisk motor afhænger af dens type, mærkeeffekt, hastighed og andre egenskaber. Når du arbejder med elektriske motorer, afhænger deres cosφ hovedsageligt af belastningen.

Til det elektriske drev af store pumper, kompressorer og ventilatorer bruges ofte synkronmotorer, som bruges som yderligere kilder til reaktiv effekt i elsystemet.

Løfte- og transportanordninger er karakteriseret ved hyppige stød af lasten, som forårsager ændringer i effektfaktoren inden for væsentlige grænser (0,3-0,8). Ifølge strømforsyningens pålidelighed refererer de normalt til kategori I og II (afhængigt af deres rolle i den teknologiske proces).
Problemer med elektriske modtagere

Fra elektriske apparater De største problemer er forårsaget af lysbueovne af følgende årsager:

• høj egeneffekt (op til titusinder af megawatt); ikke-linearitet og lav cosφ forårsaget af ovntransformatoren;
• aktive og reaktive strømstød, der opstår under drift;
• jogging afvigelser fra symmetrien af ​​fasebelastningerne.

AC elektriske svejseanlæg har lignende problemer som lysbueovne. Deres cosφ er særlig lav.

Elektrisk belysning giver også nogle problemer med det elektriske netværk, nemlig: højeffektive udladningslamper, der bruges i stedet for glødelamper, har en ikke-lineær karakteristik og er følsomme over for kortvarige (brøkdele af sekunder) strømafbrydelser. I øjeblikket løses disse problemer dog ved at skifte lamperne til en højfrekvent strømforsyning gennem separate frekvensomformere, hvilket forbedrer ikke kun deres belysning, men også deres energiparametre.

Lyskilder (glødelampe, fluorescerende, lysbue, kviksølv, natrium osv.) er enfasede elektriske modtagere og er jævnt fordelt på tværs af faser for at reducere asymmetri. For glødelamper cosφ = 1, og for gasudladningslamper cosφ = 0,6.

Strømforsyningen til kontrol- og informationsbehandlingsenheder er underlagt øgede krav med hensyn til pålidelighed og kvalitet af elektricitet, derfor drives de som regel fra kilder til garanteret uafbrudt strømforsyning.