Přijímače elektrické energie

Přijímač elektrické energie (elektrický přijímač) je přístroj, jednotka, mechanismus určený pro přeměna elektrické energie v jiném typu energie (včetně elektrické, podle jiných parametrů) ji využít.

Podle jejich technologického účelu jsou klasifikovány v závislosti na typu energie, na kterou tento přijímač přeměňuje elektrickou energii, zejména:

• mechanismy pohonů strojů a mechanismů;

• elektrotepelná a elektrická zařízení;

• elektrochemická zařízení;

• instalace elektrodové asténie;

• instalace elektrostatických a elektromagnetických polí,

• elektrofiltry;

• Zařízení na úpravu jisker;

• elektronické a počítací stroje;

• zařízení pro kontrolu a testování výrobků.

Uživatel elektrické energie nazývaný elektrický přijímač nebo skupina elektrických přijímačů spojených technologickým procesem a umístěných v určité oblasti.

Spolkový zákon „O energetice“ definuje spotřebitele elektřiny a tepelné energie jako osobu, která ji nakupuje pro vlastní domácnost nebo průmyslovou potřebu, a subjekty elektroenergetiky – „osoby vykonávající činnosti v oblasti elektrické energie, včetně výroba elektrické a tepelné energie, dodávka energie spotřebitelům „při přenosu elektřiny, operativní dispečerské řízení v elektroenergetice, prodej elektřiny, organizace nákupu a prodeje elektřiny“.

Klasifikace spotřebitelů elektřiny pro zajištění spolehlivosti napájení

Z hlediska zajištění spolehlivosti napájení jsou spotřebitelé elektrické energie rozděleni do následujících tří kategorií:

Elektrické přijímače kategorie I - elektrické přijímače, jejichž přerušení dodávky elektrické energie může vést k: ohrožení lidského života, značným škodám na národním hospodářství, poškození drahého základního vybavení, masivním závadám výrobků, narušení složitého technologického procesu, poškozením drahého základního vybavení, narušením komplexního technologického procesu. narušení fungování zvláště důležitých prvků ekonomiky obce.

Ze sestavy elektrické přijímače 1. kategorie se rozlišuje speciální skupina elektrických přijímačů, jejichž nepřetržitý provoz je nezbytný pro plynulé odstavení výroby, aby se zabránilo ohrožení lidského života, výbuchům, požárům a poškození drahých hlavních zařízení.

Elektrické přijímače kategorie II - elektrické přijímače, jejichž přerušení dodávky energie vede k hromadnému nedostatku výrobků, hromadnému přerušení práce pracovníků, mechanismů a průmyslové dopravy, narušení běžných činností značného počtu obyvatel měst a venkova oblastí.

Elektrické přijímače kategorie III – všechny ostatní elektrické přijímače, které nesplňují definice pro kategorie I a II. Jedná se o přijímače pomocných dílen, nesériovou výrobu výrobků atp.

Elektrické přijímače I. kategorie musí být napájeny elektřinou ze dvou nezávislých vzájemně redundantních zdrojů napájení a přerušení jejich napájení při výpadku napájení z jednoho ze zdrojů lze povolit pouze po dobu automatického obnovení napájení. Pro napájení speciální skupiny elektrických spotřebičů kategorie I musí být zajištěno dodatečné napájení z třetího nezávislého vzájemně redundantního zdroje energie.

Pro správné stanovení kategorie elektrických přijímačů je nutné posoudit pravděpodobnost havárie v úsecích napájecí soustavy, určit možné následky a materiální škody v důsledku těchto havárií. Při určování kategorie elektrických přijímačů by se neměla přeceňovat kategorie trvalého výkonu požadovaného pro různé skupiny elektrických přijímačů. Při určování elektrických přijímačů pro první kategorii se bere v úvahu technologická rezerva, pro druhou - posun výroby.

Klasifikace přijímačů elektrické energie

Spotřebitelé elektřiny se vyznačují:

1.celkový instalovaný výkon elektrických přijímačů;

2. příslušností k průmyslu (např. zemědělství);

3. podle tarifních skupin;

4. podle kategorie energetických služeb.

Elektroinstalace vyrábějící, přeměňující, distribuující a spotřebovávající elektřinu se dělí podle napěťové úrovně na elektroinstalace s napětím nad 1 kV a do 1 kV (u elektrických instalací se stejnosměrným proudem do 1,5 kV). Elektroinstalace s napětím do 1 kV AC se provádějí s pevně uzemněným neutrálem a v podmínkách se zvýšenými požadavky na bezpečnost - s izolovaným neutrálem (rašelinné doly, uhelné doly, mobilní elektroinstalace atd.).

Instalace nad 1 kV se dělí na instalace:

1) s izolovaným neutrálem (napětí 35 kV a nižší);

2) s kompenzovaným neutrálem (propojený se zemí indukčním odporem pro kompenzaci kapacitních proudů), se používají pro sítě s napětím do 35 kV a zřídka 110 kV;

3) se slepě uzemněným neutrálem (napětí 110 kV a více).

Podle charakteru proudu lze všechny elektrické přijímače pracující ze sítě rozdělit na elektrické přijímače se střídavým proudem s průmyslovou frekvencí 50 Hz (v některých zemích používají 60 Hz), střídavým proudem se zvýšenou nebo sníženou frekvencí a stejnosměrným proudem. .

Většina odběratelů elektrické energie průmyslových odběratelů elektřiny pracuje na třífázový střídavý proud o frekvenci 50 Hz.

Používá se nastavení zvýšené frekvence:

• pro ohřev na kalení, pro lisování kovů, mikrovlnné trouby atd.;

• v technologiích, kde je vyžadována vysoká rychlost otáčení elektromotoru (textilní průmysl, dřevozpracující průmysl, přenosné elektrické nářadí v konstrukci letadel) atd.

Pro získání frekvence do 10 000 Hz se používají tyristorové měniče, pro frekvence nad 10 000 Hz použijte elektronické generátory.

Nízkofrekvenční elektrické přijímače se používají v dopravních zařízeních, například pro válcovny (f = 16,6 Hz), v mísičích kovů v pecích (f = 0 ... 25 Hz). Kromě toho se frekvence sníženého napětí používá v indukčních topných zařízeních.

Zkušenosti s využitím průmyslových (50 Hz) a zvýšených (60 Hz) frekvencí potvrdily ekonomickou proveditelnost frekvence 60 Hz a technicko-ekonomické výpočty ukázaly, že optimální frekvence by měla být 100 Hz.

Typické napájecí přijímače

Všechny napájecí přijímače se vyznačují různými parametry. Režimy jejich činnosti jsou zároveň popsány LEG, proto se pro účely analýzy režimů spotřeby energie používají charakteristické výkonové přijímače, což jsou skupiny výkonových přijímačů podobných provozními režimy a základními parametry.

Mezi typické elektrické přijímače patří následující skupiny:

• Elektrické motory pro elektrická a průmyslová zařízení;

• Elektromotory pro výrobní stroje;

• Elektrické trouby;

• Elektrotepelná zařízení;

• Osvětlovací zařízení;

• Opravy a přestavby instalací.

Elektrické přijímače prvních čtyř skupin se tradičně nazývají výkonové přijímače. Podíl každé skupiny na spotřebě energie podniku závisí na odvětví a vlastnostech výrobního procesu.

Přijímače stejnosměrného proudu

Stejnosměrný proud se používá při galvanickém pokovování (chromování, niklování atd.), pro svařování stejnosměrným proudem, pro napájení stejnosměrných motorů atd.

Elektromotory

Na základě výše uvedených klasifikací je nejsložitější sadou elektrických přijímačů elektrický pohon. Nejběžnější je asynchronní elektrický pohon, který se vyznačuje značnou spotřebou jalového výkonu, vysokými rozběhovými proudy a výraznou citlivostí na odchylky síťového napětí od jmenovitého.

V instalacích, které nevyžadují regulaci otáček za provozu, se používají střídavé elektrické pohony (asynchronní a synchronní motory). Neregulované střídavé motory jsou hlavním typem spotřebitelů energie v průmyslu a představují asi 70 % celkového výkonu.

Při výběru typu motoru pro neregulovaný střídavý pohon se často používají následující úvahy:

• při napětí do 1 kV a výkonu do 100 kW je hospodárnější používat asynchronní motory a nad 100 kW - synchronní;

• při napětí 6 kV a výkonu do 300 kW — motory asynchronní, nad 300 kW — synchronní;

• při napětí 10 kV a výkonu do 400 kW — motory asynchronní, nad 400 kW — synchronní.

Asynchronní motory s fázovým rotorem se používají u výkonných pohonů s těžkými podmínkami rozběhu (ve zdvihacích strojích apod.).

Elektromotory takových průmyslových zařízení, jako jsou kompresory, ventilátory, čerpadla a zvedací a přepravní zařízení, mají v závislosti na jmenovitém výkonu napájecí napětí 0,22-10 kV. Jmenovitý výkon elektromotorů těchto instalací se pohybuje od zlomků kilowattu po 800 kW nebo více. Uvedené elektrické přijímače obvykle odkazují na I. kategorii spolehlivosti napájení.Například vypnutí ventilace v dílnách chemické výroby vyžaduje evakuaci osob z areálu a tím i zastavení výroby.

Přeměna střídavého proudu na stejnosměrný vyžaduje náklady na instalaci konverzních jednotek a řídicích zařízení, vybudování prostor pro ně, jakož i provozní náklady na jejich údržbu a ztrátu elektrické energie. Proto jsou náklady na napájecí systém a měrné náklady na elektřinu ve stejnosměrném proudu vyšší než u střídavého proudu. Stejnosměrné motory jsou dražší než asynchronní a synchronní motory. Variabilní stejnosměrné pohony se používají, když je požadována rychlá, široká a/nebo plynulá změna rychlosti.

Účiník elektrických přijímačů

Důležitou vlastností elektrického přijímače je Faktor síly cos (φn). Účiník je pasová charakteristika odrážející podíl spotřebovaného činného výkonu při jmenovité zátěži a napětí. Jmenovitý cosφ elektromotoru závisí na jeho typu, jmenovitém výkonu, otáčkách a dalších charakteristikách. Při práci s elektromotory závisí jejich cosφ především na zatížení.

Pro elektrický pohon velkých čerpadel, kompresorů a ventilátorů se často používají synchronní motory, které se používají jako doplňkové zdroje jalového výkonu v energetické soustavě.

Zvedací a přepravní zařízení se vyznačují častými rázy břemene, které způsobují změny účiníku ve významných mezích (0,3-0,8). Podle spolehlivosti napájení se obvykle vztahují na kategorie I a II (podle jejich role v technologickém procesu).
Vadné elektrické přijímače

Z elektrických zařízení Největší problémy způsobují obloukové pece z následujících důvodů:

• vysoký vlastní výkon (až desítky megawattů); nelinearita a nízké cosφ způsobené pecním transformátorem;
• rázy činného a jalového výkonu vznikající během provozu;
• jogging odchylky od symetrie fázových zátěží.

Zařízení na svařování střídavým proudem mají podobné problémy jako obloukové pece. Jejich cosφ je obzvláště nízké.

Elektrické osvětlení také způsobuje některé problémy v elektrické síti, a to: vysoce účinné výbojky používané místo žárovek mají nelineární charakteristiku a jsou citlivé na krátkodobé (zlomky sekund) přerušení napájení. V současné době se však tyto problémy řeší přepínáním svítidel na vysokofrekvenční napájení přes samostatné frekvenční měniče, čímž se zlepšuje nejen jejich osvětlení, ale i energetické parametry.

Světelné zdroje (žárovka, zářivka, oblouk, rtuť, sodík atd.) jsou jednofázové elektrické přijímače a jsou rovnoměrně rozmístěny napříč fázemi, aby se snížila asymetrie. Pro žárovky cosφ = 1 a pro plynové výbojky cosφ = 0,6.

Na napájení řídicích a informačních zařízení jsou kladeny zvýšené požadavky na spolehlivost a kvalitu elektrické energie, proto jsou napájeny zpravidla ze zdrojů se zaručeným nepřetržitým napájením.