Определение, их классификация.

Тема 1

 Потребители электрической энергии: определение,

 их классификация. Характерные электроприемники.

Рекомендуемая литература:

1. Кудрин Б.И., Электроснабжение промышленных предприятий. М.: Энергоатомиздат,1995.

2. Кудрин Б.И., Прокопчик В.В. Электроснабжение промышленных предприятий. Минск: Высшая школа, 1988 г.

3. Иванов В.С., Соколов В.И. Режимы потребления и качество электроэнергии систем электроснабжения промышленных предприятий. М.: Энергоатомиздат, 1987.

4. Правила устройства электроустановок/ Минэнерго СССР. М.: Энергоатомиздат, 1986.

5. Справочник по проектированию электроснабжения/ Под редакцией Ю.Г. Барыбина и др. М.: Энергоатомиздат, 1990.

6. Справочник по проектированию электроснабжения/ Под редакцией А.А. Федорова. М.: Энергоатомиздат. Т.1. Электроснабжение, 1986.

Вопрос 1. Потребители электрической энергии:

определение, их классификация.

Потребителем электрической энергии называется электроприемник или группа электроприемников, объединенных технологическим процессом и размещающихся на определенной территории (например, предприятия, строительные площадки, квартиры и т.д.). Электроприемником называется аппарат, агрегат, механизм, предназначенный для преобразования электрической энергии в другой вид энергии (например, источник света - лампа (ртутная, накаливания, люминесцентная), электродвигатель, сварочные генератор и трансформатор и т.д).

Систематизацию потребителей электроэнергии осуществляют обычно по следующим основным эксплуатационно-техническим признакам: производственному назначению; производственным связям; режимам работы; мощности и напряжению; роду тока; территориальному размещению; требованиям к надежности электроснабжения; стабильности расположения электроприемников. При проектировании электроснабжения предприятия достаточно систематизировать потребителей электроэнергии по надежности электроснабжения, режимам работы, мощности и напряжению, роду тока, используя остальные признаки как вспомогательные.                     

По надежности электроснабжения в соответствии с требованиями ПУЭ электроприемники разделяют на три категории.                              

1. К I категории относят электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение дорогостоящего оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства. Из их состава выделяется особая группа электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения дорогостоящего основного оборудования. В качестве примеров электроприемников особой группы для черной металлургии можно привести электродвигатели насосов водоохлаждения доменных печей и электродвигатели механизмов поворота конвертеров.          

2. Во II категорию входят электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым, простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей.                              

3. К III категории относят все остальные электроприемники, не подходящие под определения I и II категорий.                                                

Надежность электроснабжения непосредственно связана с числом независимых источников питания и схемой электроснабжения. Так, электроприемники I категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервируемых источников питания, а перерыв их электроснабжения допускается лишь на время автоматического восстановления питания.            

Для электроснабжения особой группы электроприемников I категории должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого, взаимно резервируемого источника питания. В качестве второго и третьего источников питания могут использоваться местные электростанции, специальные агрегаты бесперебойного питания, аккумуляторные батареи и т. п.

Электроприемники II категории могут иметь один - два независимых источника питания (решается при конкретном проектировании в зависимости от значения, которое имеет данный потребитель или группа электроприемников на промышленном предприятии).

Для электроприемников III категории электроснабжение может осуществляться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, вызванные ремонтом или заменой поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышают 1 суток.         

По режимам работы приемники электроэнергии могут быть подразделены на группы по сходству режимов, т. е. по сходству графиков нагрузки. Деление потребителей на группы позволяет более точно находить суммарную электрическую нагрузку.                     

Различают три характерные группы электроприемников:

1). электроприемники, работающие в режиме продолжительной или мало меняющейся нагрузки (рис.1.1). В этом режиме электрические машины и аппараты могут работать длительное время без превышения температуры отдельных частей машины или аппарата выше допустимой (вентиляторы).	Рис.1.1. График нагрузки корпуса двигателя для продолжительного режима работы
2) электроприемники, работающие в режиме кратковременной (КР) нагрузки. В этом режиме рабочий период машины или аппарата не настолько длителен, чтобы температура отдельных частей машины или аппарата могла достигнуть установившегося значения, а период их остановки таков, что они успевают охладиться до температуры окружающей среды (электроприводы вспомогательных механиз-	Рис.1.1. График нагрузки корпуса двигателя для кратковременного режима работы

мов металлорежущих станков, гидравлических затворов, всякого рода задвижек, заслонок и т.п.).

3) электроприемники, работающие в режиме повторно-кратковременной (ПКР) нагрузки. В этом режиме кратковременные рабочие периоды номинальной нагрузки машины или аппарата чередуются с кратковременными периодами отключения (паузами) (электродвигатели мостовых кранов, тельферов, подъемников, сварочные установки).

Рис.1.3. График нагрузки корпуса двигателя для повторно-кратков- ременного режима работы

     Для электродвигателей подъемно-транспортных механизмов, сварочных агрегатов и ряда других ЭП ПКР характеризуется продолжительностью включения (ПВ) в % или долях единицы:

,   или     ,

где t_в - длительность включения; t_ц - длительность цикла (равно сумме времени отключения t₀ плюс время включения t_в).

Значение t_в при ПКР не должно превышать 10 мин.    

Для двигателей подъемно-транспортных и других механизмов, работающих в ПКР, установлены стандартные значения ПВ, равные 15%, 25, 40 и 60%.

Для сварочного трансформатора номинальная мощность по паспортным данным определяется из выражения

,

где S_п - паспортная полная мощность; cosj_н - номинальный коэффициент мощности.

Для электродвигателей

,

где P_п - паспортная мощность.

Кроме разделения потребителей по режимам работы, следует учитывать также несимметричность нагрузки (неравномерность нагрузки по фазам). Трехфазные электродвигатели и печи являются симметричными нагрузками. К несимметричным нагрузкам (одно- и двух- фазным) относятся электрическое освещение, однофазные и двухфазные печи, однофазные сварочные трансформаторы и т. п.                                   

По  мощности в зависимости от суммарной мощности электроприемников применяется следующая условная градация промышленных предприятий как потребителей электроэнергии: большие - с установленной мощностью электроприемников 75 - 100 МВт и более; средние - с установленной мощностью в диапазоне от 5 до 75 МВт; малые - с установленной мощностью до 5 МВт.                          

Согласно ПУЭ, электротехнические установки, производящие, преобразующие, распределяющие и потребляющие электроэнергию, подразделяются на электроустановки напряжением выше 1 кВ и электроустановки напряжением до 1 кВ.

Стандартные напряжения:

- при переменном однофазном токе - 12 В, 36 В, 220 В;

- при постоянном токе - 220 В, 440 В;

- при переменном трехфазном токе - 0,4 кВ, 0,66 кВ, 6 кВ; 10 кВ, реже 20 и 35 кВ, печные трансформаторы изготавливаются на 119 кВ.

Частота напряжения ЭП. Основная промышленная частота - 50 Гц. Для специальных ЭП применяются также

- пониженная частота - 0,2 - 40 Гц (контактная сварка, асинхронный электропривод с регулированием скорости вращения и др.);

- повышенная частота - более 50 Гц до 10 кГц ( электропривод деревообрабатывающих станков, установки индукционного нагрева);

- высокая частота - выше 10 кГц (установки индукционного и диэлектрического нагрева и др.).

По роду тока всех потребителей электроэнергии можно разделить на три группы: работающие от сети переменного тока нормальной промышленной частоты (50 Гц), работающие от сети переменного тока повышенной или пониженной частоты и работающие от сети постоянного тока.