Ảnh hưởng của độ lệch điện áp đến hoạt động của máy thu điện

Ảnh hưởng đáng kể của điện áp lưới đối với hoạt động của người tiêu dùng điện đòi hỏi phải hết sức chú ý đến việc duy trì điện áp ở các đầu cuối của người tiêu dùng gần với điện áp danh định. Điện áp cung cấp cho người tiêu dùng là một trong những chỉ tiêu chất lượng điện năng.

Những thay đổi về điện áp nguồn có thể được phân loại như sau:

1. Thay đổi điện áp chậm thường xảy ra trong quá trình vận hành mạng. Những thay đổi này được gọi là độ lệch điện áp... Độ lệch điện áp được định nghĩa là sự chênh lệch giữa điện áp thực tại các đầu của hộ tiêu thụ điện và điện áp định mức… Độ lệch điện áp có thể âm hoặc dương. Cái đầu tiên tương ứng dưới điện áp so với danh nghĩa, cái thứ hai - tăng điện áp.

Độ lệch điện áp trong mạng điện là do thay đổi phụ tải mạng, chế độ vận hành của nhà máy điện, v.v.

2. Điện áp thay đổi nhanh do sự cố hệ thống điện và các nguyên nhân khác. Những ví dụ bao gồm ngắn mạch, lắc máy, bật và tắt một trong các yếu tố cài đặt, v.v. Biến động điện áp nhanh chóng được gây ra.

Mọi thứ máy thu năng lượng điện được thiết kế để hoạt động ở một điện áp định mức cụ thể. Độ lệch điện áp so với điện áp danh định tại các cực của chúng dẫn đến suy giảm hoạt động của máy thu điện.

Sự thay đổi các đặc tính chính của đèn sợi đốt tùy thuộc vào điện áp ở các cực của chúng được đưa ra trong hình. 1.

Cơm. 1. Đặc điểm của đèn sợi đốt: 1 — quang thông, 2 — quang thông, 3 — tuổi thọ (các số trên tọa độ cho đường cong 1 và 2).

Các đường cong được hiển thị cho thấy ảnh hưởng lớn của điện áp đến hiệu suất của đèn sợi đốt. Ví dụ, điện áp giảm 5% tương ứng với quang thông giảm 18% và điện áp giảm 10% làm quang thông của đèn giảm hơn 30%.

Quang thông của đèn giảm dẫn đến độ chiếu sáng nơi làm việc giảm, dẫn đến năng suất lao động giảm, các chỉ số chất lượng kém đi.

Ánh sáng kém của nơi làm việc, lối đi, đường phố, v.v. làm tăng số vụ tai nạn với con người. Độ sụt điện áp làm giảm hiệu quả của đèn sợi đốt. Giảm điện áp 10% thì hiệu suất phát sáng của đèn (lm/m/W) ​​giảm 20%.

Việc tăng điện áp lưới dẫn đến tăng hiệu suất của đèn.Nhưng việc tăng điện áp dẫn đến tuổi thọ của đèn giảm mạnh. Với mức tăng điện áp 5%, tuổi thọ của đèn sợi đốt giảm một nửa và với mức tăng 10% - hơn 3 lần.

Đèn huỳnh quang ít nhạy cảm hơn với sự dao động điện áp lưới. Sự thay đổi điện áp 1% sẽ gây ra sự thay đổi trung bình trong quang thông của đèn là 1,25%.

Trong các thiết bị sưởi ấm gia đình (gạch, bàn ủi, v.v.), các bộ phận làm nóng bao gồm các điện trở hoạt động. Công suất do chúng cung cấp tùy thuộc vào điện áp nguồn được biểu thị bằng phương trình

P = I2R = U2/R

cho thấy rằng việc giảm điện áp lưới làm giảm mạnh nguồn điện được cung cấp bởi thiết bị sưởi ấm. Điều thứ hai dẫn đến sự gia tăng đáng kể thời gian hoạt động của thiết bị và tiêu thụ quá nhiều điện để nấu ăn, v.v.

Đặc tính của tất cả các thiết bị điện gia dụng khác cũng phụ thuộc vào điện áp được cung cấp. Khi điện áp ở các cực của động cơ điện thay đổi, mô-men xoắn, công suất tiêu thụ và tuổi thọ của cách điện cuộn dây sẽ thay đổi.

Mô-men xoắn của động cơ cảm ứng tỷ lệ với bình phương điện áp đặt vào các cực của chúng. Nếu mô-men xoắn của động cơ ở điện áp định mức được lấy là 100%, thì ở điện áp 90% chẳng hạn, mô-men xoắn sẽ là 81%. Sụt giảm điện áp nghiêm trọng thậm chí có thể khiến động cơ ngừng hoạt động hoặc không khởi động được, điều khiển máy móc trong điều kiện khởi động khó khăn (tời nâng, máy nghiền, máy nghiền, v.v.).Không đủ (mô-men xoắn của động cơ điện có thể gây ra lỗi sản phẩm, làm hỏng bán thành phẩm, v.v.)

Sự phụ thuộc của sự thay đổi công suất tiêu thụ của động cơ điện vào điện áp trong chế độ vận hành tĩnh của hệ thống được gọi là đặc tính tĩnh của phụ tải điện của người tiêu dùng.

Khi điện áp giảm, công suất tác dụng tiêu thụ bởi động cơ điện giảm do giảm mô-men xoắn và các yếu tố liên quan trượt giá ngày càng tăng.

Độ trượt tăng dẫn đến tổn thất công suất tác dụng trong động cơ tăng. Khi lực căng tăng lên, độ trượt giảm và công suất cần thiết để điều khiển cơ cấu tăng lên. Mất công suất hoạt động trong động cơ điện giảm.

Phân tích cho thấy tải điện trở từ các động cơ điện thay đổi không đáng kể khi điện áp thay đổi, tương ứng với các chế độ vận hành bình thường của hệ thống, và do đó có thể coi là không đổi.

Sự thay đổi tải phản kháng của động cơ điện so với điện áp phụ thuộc vào tỷ lệ giữa công suất từ ​​hóa phản kháng và công suất phản kháng tiêu tán của động cơ. Lực từ hóa phản kháng thay đổi xấp xỉ tỷ lệ với lũy thừa bậc bốn của điện áp. Công suất phản kháng tiêu tán, tùy thuộc vào dòng điện của động cơ điện, thay đổi tỷ lệ nghịch với xấp xỉ lũy thừa bậc hai của điện áp.

Khi điện áp giảm so với danh định (đến một giá trị nhất định), tải phản kháng của động cơ điện luôn giảm.Điều này được giải thích là do công suất từ ​​hóa phản kháng, chiếm tới 70% tổng công suất phản kháng do động cơ điện tiêu thụ, giảm nhanh hơn mức tăng công suất phản kháng tiêu tán.

Sự phụ thuộc của mức tiêu thụ công suất phản kháng vào điện áp mạng đối với một số người dùng được thể hiện trong hình. 2. Các đường cong này là các đặc tính tĩnh của toàn bộ phụ tải điện của người tiêu dùng, nghĩa là có tính đến ảnh hưởng của máy biến áp, ánh sáng, v.v. hơn họ.

Cơm. 2. Đặc tính tĩnh của tải điện: 1 — nhà máy giấy, cosφ = 0,92, 2 — nhà máy luyện kim, cosφ = 0,93, 3 — nhà máy dệt, cosφ = 0,77.

Đường cong Nhà máy Giấy 1 rất dốc. Tải trên động cơ càng thấp và hệ số công suất của chúng ở điện áp danh định càng cao thì đường cong phụ thuộc của công suất phản kháng tiêu thụ vào điện áp nguồn càng dốc. Điện áp giảm 10% trong thời gian dài ở các cực của động cơ điện khi chúng được tải đầy đủ, do nhiệt độ của cuộn dây cao hơn, cho đến khi lớp cách điện của động cơ mòn nhanh gấp đôi so với ở điện áp định mức.