3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Влияние напряжения на работу синхронных двигателей

Влияние напряжения на работу синхронных двигателей

  • При снижении напряжения на зажимах асинхронного электродвигателя на 15 % момент снижается на 25 %;

Двигатель может не запуститься или остановиться

  • При снижении напряжения увеличивается потребляемый от сети ток, что влечёт разогрев обмоток и снижение срока службы двигателя. Перегрев сверх допустимого на каждые 8-10°С сокращает срок службы изоляции обмоток электродвигателя в 2 раза;
  • При повышении напряжения на 1 % потребляемая двигателем реактивная мощность увеличивается на 3. 7 %.

Среднее распределение потерь от высших гармоник характеризуется следующими данными: обмотки статора – 14%, цепи ротора – 41%. Токи гармоник в статоре машины вызывают движущую силу, тем самым приводит к вибрации вала двигателя.

Колебания напряжения

  • Снижается срок службы оборудования;
  • Перегрев оборудования;
  • Пожароопасность;
  • Понижается КПД двигателя;
  • Вибрация в электромашинных системах;
  • Вызывают брак продукции;
  • Ошибки срабатывания автоматических выключателей;
  • Ошибки в коммуникационном оборудовании;
  • Пульсация светового потока ламп освещения.

Несимметрия напряжения

Источниками несимметрии:

  • Дуговые сталеплавильные печи;
  • Тяговые подстанции переменного тока;
  • Электросварочные машины;
  • Специальные однофазные нагрузки;
  • Осветительные установки.

Так суммарная нагрузка отдельных предприятий содержит 85. 90 % несимметричной нагрузки. А коэффициент несимметрии напряжения по нулевой последовательности (K0U) одного 9-и этажного жилого дома может составлять 20 %, что на шинах трансформаторной подстанции (точке общего присоединения) может обусловить превышение нормально допустимые 2 %.

Влияние несимметрии напряжений на работу электрооборудования:

  • Возрастают потери электроэнергии от дополнительных потерь в нулевом проводе;
  • Однофазные, двухфазные потребители и разные фазы потребителей электроэнергии работают на различных не номинальных напряжениях, что вызывает те же последствия, как при отклонении напряжения;
  • В электродвигателях, кроме отрицательного влияния не несимметричных напряжений, возникают магнитные поля, вращающиеся встречно вращению ротора;
  • Общее влияние несимметрии напряжений на электрические машины, включая трансформаторы, выливается в значительное снижение срока их службы.

Например, при длительной работе с коэффициентом несимметрии по обратной последовательности K2U = 2. 4 %, срок службы электрической машины снижается на 10. 15 %, а если она работает при номинальной нагрузке, срок службы снижается вдвое.

Электроприёмники с нелинейной вольт­амперной характеристикой потребляют ток, форма кривой которого отличается от синусоидальной. А протекание такого тока по элементам электрической сети создаёт на них падение напряжения, отличное от синусоидального, это и является причиной искажения синусоидальной формы кривой напряжения.

Негативные явления в электросети — их влияние на нагрузку и способы борьбы

В данной статье будут рассмотрены общие принципы функционирования электросети, негативные процессы, происходящие на линиях электроснабжения и различные методы защиты оконечного оборудования.

Единая энергосистема

Почти все электростанции России объединены в единую федеральную энергосистему, которая является источником электрической энергии для большинства потребителей. Важнейшим и обязательным компонентом любой электростанции является трехфазный турбогенератор переменного тока. Три силовые обмотки генератора индуцируют линейное напряжение. Обмотки симметрично расположены по окружности генератора. Ротор генератора вращается со скоростью 3000 оборотов в минуту, а линейные напряжения сдвинуты относительно друг друга по фазе. Фазовый сдвиг постоянен и равен 120 градусам. Частота переменного тока на выходе генератора зависит скорости вращения ротора, и в номинале составляет 50 Гц.

Напряжение между линейными проводами трехфазной системы переменного тока называется линейным. Напряжение между нейтралью и любым из линейных проводов называется фазным. Оно в корень из трех раз меньше линейного. Именно такое напряжение (фазное 220 В) подается в жилой сектор. Линейное напряжение 380 В используется для питания мощного промышленного оборудования. Генератор выдает напряжение в несколько десятков киловольт. Для передачи электроэнергии, с целью уменьшения потерь, напряжение повышают на трансформаторных подстанциях и подают в Линии Электропередачи (далее ЛЭП). Напряжение в ЛЭП составляет от 35 кВ для линий малой протяженности, до 1200 кВ на линиях протяженностью свыше 1000 км. Напряжение повышают с целью уменьшения потерь, которые напрямую зависят от силы тока. С другой стороны, напряжение ограничивается возможностью изоляции воздуха для ЛЭП и диэлектрика кабеля для кабельных линий. Достигнув крупного потребителя (завод, населенный пункт) электроэнергия опять попадает на трансформаторную подстанцию, где трансформируется в 6–10 кВ, которые уже пригодны для передачи по подземным кабелям. У каждого многоквартирного жилого дома, или административного здания стоит трансформаторная подстанция, которая выдает на выходе предназначенные для потребителя 380 В линейного напряжения и, соответственно, 220 В фазного. В подстанцию типично заводят два или три высоковольтных кабеля, что позволяет оперативно восстановить электроснабжение, в случае повреждений на высоковольтном участке трассы. В зависимости от вида подстанции, это может происходить автоматически, полуавтоматически — по команде диспетчера с центрального пульта, и вручную — приезжает аварийка и электрик переключает рубильник. Подстанция также может выполнять функцию регулятора напряжения, переключая обмотки трансформатора, в зависимости от нагрузки. В России на подстанциях применяют схему с заземленной нейтралью, то есть нейтральный (часто называемый нулевым) провод заземлен. По зданию разводка кабеля происходит пофазно, как с целью распараллеливания нагрузки, так и с целью удешевления оборудования (счетчиков, автоматов защиты). Подстанция в сельской местности и для небольших домов представляет собой обычно трансформаторную будку или просто трансформатор внешнего исполнения. Именно поэтому, на исправление аварии в таком месте отводятся сутки. Автоматической регулировки напряжения такие подстанции не имеют, и выдают номинал обычно в часы минимальных нагрузок, в остальное время занижая напряжение.

Читать еще:  Шевроле круз не запускается двигатель причины

Нормы качества для электросетей

Документом, устанавливающим нормы качества электроэнергии в России, является ГОСТ 13109-97 принятый 1 Января 1999г. В частности, в нем установлены следующие «нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения«.

ПараметрНоминалПредельно
Напряжение, V220V ±5%220V ±10%
Частота, Hz50 ±0,250 ±0,4
Искажения, %812
Провалы, сек330
Перенапряжения, V280380

Таким образом, даже при нормальном функционировании электросети использование устройств ИБП для компьютерной техники является обязательным, как для защиты целостности данных, так и для обеспечения исправности оборудования. С точки зрения электроснабжения, все потребители делятся на три категории. Для наиболее массовой категории наших читателей, проживающих в домах с числом квартир более восьми или работающих в офисных зданиях с числом сотрудников более 50 актуальна вторая категория. Это означает максимальное время устранения аварии один час и надежность 0,9999. Третья категория характеризуется временем устранения аварии 24 часа и надежностью 0,9973. Первая категория требует надежности 1 и временем устранения аварии 0.

Виды негативных воздействий в электросети

Все негативные воздействия в электросети делятся на провалы и перенапряжения.

Импульсные провалы обычно вызываются перегрузкой оконечных линий. Включение мощного потребителя, такого как кондиционер, холодильник, сварочный аппарат, вызывает кратковременную (до 1-2 с) просадку питающего напряжения на 10–20%. Короткое замыкание в соседнем офисе или квартире может вызвать импульсный провал, в случае, если вы подключены к одной фазе. Импульсные провалы не компенсируются подстанцией и могут вызывать сбои и перезагрузки компьютерной и другой насыщенной электроникой техники.

Постоянный провал, то есть постоянно или циклично низкое напряжение обычно вызвано перегрузкой линии от подстанции до потребителя, плохим состоянием трансформатора подстанции или соединительных кабелей. Низкое напряжение негативно отражается на работе такого оборудования как кондиционеры, лазерные принтеры и копиры, микроволновые печи.

Полный провал (блекаут), это пропадание напряжения в сети. Пропадание до одного полупериода (10 мс) должно по стандарту выдерживать любое оборудование без нарушения работоспособности. На подстанциях старого образца переключения регулятора напряжения или резерва могут достигать нескольких секунд. Подобный провал выглядит как «свет мигнул». В подобной ситуации все незащищенное компьютерное оборудование «перезагрузится» или «зависнет».

Перенапряжения постоянные — завышенное или циклично завышенное напряжение. Обычно является следствием так называемого «перекоса фаз» — неравномерной нагрузки на разные фазы трансформатора подстанции. В этом случае на нагруженной фазе происходит постоянный провал, а на двух других постоянное перенапряжение. Перенапряжение сильно сокращает срок службы самого разного оборудования, начиная от лампочек накаливания… Вероятность выхода из строя сложного оборудования при включении значительно увеличивается. Самое неприятное постоянное перенапряжение — отгорание нейтрального провода, нуля. В этом случае напряжение на оборудовании может достигать 380 В, и это практически гарантирует выход его из строя.

Временное перенапряжение бывает импульсным и высокочастотным.

Импульсное перенапряжение может происходить при замыкании фазовых жил силового кабеля друг на друга и на нейтраль, при обрыве нейтрали, при пробое высоковольтной части трансформатора подстанции на низковольтную (до 10 кВ), при попадании молнии в кабель, подстанцию или рядом с ними. Наиболее опасны импульсные перенапряжения для электронной аппаратуры.

Читать еще:  Влияние холодного запуска на двигатель

Высокочастотное перенапряжение характеризуется наличием в силовом кабеле паразитных колебаний высокой частоты. Может нарушить работу высокочувствительной измерительной и звукозаписывающей аппаратуры.

Способы противодействия негативным воздействиям

В нижеприведенную таблицу сведены все виды негативных воздействий в электросети и технические методы борьбы с ними.

Вид негативного воздействияСледствие негативного воздействияРекомендуемые меры защиты
Импульсный провал напряженияНарушение в работе оборудования содержащего микропроцессоры. Потеря данных в компьютерных системах.Качественные блоки питания. Онлайн ИБП
Постоянный провал (занижение) напряженияПерегрузка оборудования содержащего электромоторы. Неэффективность электрического отопления и освещения.Автотрансформаторные регуляторы напряжения. Импульсные блоки питания.
Пропадание напряженияВыключение оборудования. Потеря данных в компьютерных системах.Батарейные ИБП любого типа, для предотвращения потерь данных. Автономные генераторы, при необходимости обеспечения бесперебойности работы оборудования.
Завышенное напряжениеПерегрузка оборудования. Увеличение вероятности выхода из строя.Автотрансформаторные регуляторы напряжения. Сетевые фильтры с автоматом защиты от перенапряжения.
Импульсные перенапряженияНарушение в работе оборудования содержащего микропроцессоры. Потеря данных в компьютерных системах. Выход оборудования из строя.Сетевые фильтры с автоматом защиты от перенапряжения.
Высокочастотные перенапряжения.Нарушения в работе высокочувствительной измерительной и звукозаписывающей аппаратуры.Сетевые фильтры с ФНЧ. Развязывающие трансформаторы.
Перекос фаз (разница фазного напряжения)Перегрузка трехфазного оборудования.Выравнивания нагрузки по фазам. Содержание в исправности силовой кабельной сети.
Отклонение частоты сетиНарушение работы оборудования с синхронными двигателями и изделий зависящих от частоты сети.Онлайн ИБП. Замена устаревшего оборудования.

Следует отметить, что современные качественные ИБП имеют в своем составе сетевой фильтр и ограничитель напряжения. Время реакции и переключения на батарею достаточно мало для обеспечения надежной бесперебойной работы любых электронных устройств. Использование отдельных стабилизаторов может быть оправданно при большом количестве оборудования, так как цена стабилизатора на 10 КВт примерно равна цене ИБП на 1КВт. Использование отдельного сетевого фильтра гораздо менее оправданно. ИБП не предназначены для систем, требующих непрерывного функционирования. Если мощность такого оборудования превышает 1 КВт, оптимальным решением будет использование автономного дизельного генератора.

§ 46. Измерение полных сопротивлений обмоток электрических машин

В некоторых случаях для выяснения целости обмоток и соединений между отдельными элементами обмоток, отсутствия витковых замыканий целесообразно измерять полные сопротивления отдельных обмоток электрических машин переменному току. Подводя к обмотке переменное напряжение от постороннего источника, измеряют силу тока и напряжение, после чего подсчитывают полное сопротивление обмотки. Если полные сопротивления одноименных элементов обмотки (катушек, секций) примерно одинаковы, можно считать их исправными. Эти измерения рекомендуется выполнять для обмоток индукторов явнополюсных машин переменного тока. При измерении активных, индуктивных и полных сопротивлений электрических машин следует иметь в виду, что эти сопротивления зависят от частоты переменного тока. При питании измерительной схемы от мощных стабильных источников, например от электрической сети, связанной с электрической системой, частота переменного тока равна 50 Гц и не изменяется. Однако при монтаже новых электроустановок иногда приходится пользоваться автономными источниками переменного тока. В этом случае обязательно следует контролировать частоту тока.

Компаундирование возбуждения синхронных генераторов

Компаундирование возбуждения синхронного генератора — это автоматическое регулирование его напряжения, основанное на изменении тока возбуждения в зависимости от тока в статоре.

Принципиальная схема компаундирования приведена на рисунке 10.11. В силовой цепи генератора Г установлены трансформаторы тока 1. Их вторичные обмотки нагружены реостатами 3 и первичной обмоткой трансформатора 2, вторичная обмотка которого питает выпрямитель 4. Подводимое к выпрямителю напряжение можно регулировать реостатами 3. Выпрямленный ток поступает в обмотку ОВВ возбуждения возбудителя и является тем добавочным током, который приводит к увеличению напряжения на зажимах генератора. Чем больше ток нагрузки генератора, протекающий в его силовой цепи, тем больше выпрямленный ток, дополняющий ток возбуждения возбудителя, и тем полнее восстанавливается напряжение на зажимах генератора.

Компаундирующие устройства просты, легко настраиваются, в них отсутствуют подвижные части, контакты, нет зоны нечувствительности. Такое устройство не только улучшает внешнюю характеристику синхронного генератора благодаря увеличению тока возбуждения при росте нагрузки, но и обеспечивает форсировку возбуждения при пуске короткозамкнутых асинхронных электродвигателей соизмеримой с генератором мощности: облегчается запуск двигателя и одновременно улучшается режим напряжения для работавших ранее электродвигателей.

Читать еще:  Что такое индуктивный двигатель

Компаундирующее устройство типа УКУ-ЗМ, схема которого дана на рисунке 10.11, устанавливают на генераторах серий С и СГ мощностью до 60 кВ • А при условии, что напряжение возбудителя не более 45 В, а ток возбуждения возбудителя не превышает 4,5 А. Вторичный ток трансформатора выпрямителя регулируется в нем, однако не при помощи реостатов 3, а путем изменения сечения магнитопровода трансформатора. Для этой цели устройство имеет рукоятку настройки, вращая которую, изменяют вторичный ток трансформатора, а следовательно, добиваются необходимой характеристики работы.

Схеме, приведенной на рисунке 10.11, присущ ряд недостатков. Наиболее существенный заключается в том, что дополнительный ток в обмотке возбуждения возбудителя пропорционален общему току в силовой цепи генератора, а не его реактивной составляющей. Поэтому схема не может обеспечить надлежащего поддержания напряжения при всех изменениях нагрузки независимо от ее характера, то есть при малых cos φ, но при тех же токах в статоре (по абсолютному значению) напряжение на зажимах генератора ниже, чем при больших cos φ С целью устранения недостатков компаундирующего устройства его дополняют специальным аппаратом, получившим название корректора напряжения.

Напряжение генератора на ХХ

Для проверки работоспособности генератора необходимо завести двигатель и измерить напряжение на клеммах АКБ. Нормальное U составляет 13,5-14 В.

Если этот параметр возрастает выше 14,2 В, можно сделать вывод о снижении заряда батареи и переходе генератора в усиленный режим заряда.

Такая ситуация возникает в редких случаях, когда аккумулятор разрядился из-за длительного простоя на холоде или подключенной нагрузки.

Возможны ситуации, когда электроника автомобиля не допускает повышения напряжения генератора, опираясь на температуру окружающего воздуха.

Повышение уровня U, которое поступает на АКБ от генератора, не критично. Если электрооборудование машины исправно, уже через 5-10 минут напряжение заряда снизится до необходимого уровня в 13,5-14,0 Вольт.

В случае, когда U не снижается, необходимо приступать к ремонту цепи питания или генератора. В противном случае дело закончится выкипевшим электролитом.

Если при работающем моторе на ХХ генератор выдает напряжение 13,0-13,4 В, это свидетельствует о проблемах с АКБ (последний не берет часть заряда).

В такой ситуации стоит выполнить проверку генератора при включении всех потребителей — фар, музыки, кондиционера и прочих. Об этом поговорим ниже.

Входные внешние фильтры

На входе устройства устанавливают дроссели и импульсные фильтры. Устройства защищают конденсатор в звене постоянного тока частотного преобразователя от пробоя, продлевают срок его службы, частично выравнивают нагрузку по фазам, сглаживают искажения с 5 гармоники. Входные пассивные фильтры устанавливают:

  • В сетях со значительной нелинейной нагрузкой, в том числе, при подключении нескольких преобразователей частоты к одной линии.
  • При асимметрии нагрузки по фазам больше 1,8%.
  • При наличии компенсаторов реактивной мощности.

Пассивные входные фильтры эффективны при высоком фоновом искажении, однако, в таких условиях гармоническая составляющая может превысить допустимое для сети и электрооборудования значение. Устройства наиболее эффективны при номинальной нагрузке, при низком коэффициенте мощности потребителей и частичной загрузке, лучше использовать фильтры другого типа.

При питании от генератора, отсутствие или снижение нагрузки может привести к нарастанию напряжения и пробою конденсаторов. В таких сетях необходимо установить коммутационный аппарат для отключения конденсаторов при снижении нагрузки до 20% от номинала.

Устойчивость синхронной работы ДГУ

Самое главное требование к работе дизель-генераторной электростанции — параллельная работа агрегатов должна быть устойчивой. Общая устойчивость складывается из двух составляющих:

  • Статическая устойчивость. При небольших возмущениях в сети факторы, которые стремятся не допустить изменения синхронного режима, действуют сильнее, чем факторы, приводящие к возмущениям.
  • Динамическая устойчивость. При значительных отклонениях параметров сети от синхронных (вызванных внешним влиянием) система стремится к прежнему, синхронному состоянию, после окончания действия внешних факторов.

Оба составляющих устойчивой работы очень важны для стабильной работы электростанции. Современные системы синхронизации обычно автоматически отслеживают случаи выпадения из синхронизма агрегатов, производят восстановление режима работы, а если, по каким-то причинам это невозможно, аварийный генератор отключается.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector