Máy thu năng lượng điện

Máy thu năng lượng điện (máy thu điện) là một thiết bị, bộ phận, cơ chế được thiết kế để chuyển đổi năng lượng điện trong một loại năng lượng khác (bao gồm cả điện, theo các thông số khác) để sử dụng nó.

Theo mục đích công nghệ của chúng, chúng được phân loại tùy thuộc vào loại năng lượng mà máy thu này chuyển đổi năng lượng điện, cụ thể là:

• cơ chế truyền động của máy móc và cơ chế;

• nhà máy điện và nhiệt điện;

• lắp đặt điện hóa;

• lắp đặt điện cực suy nhược;

• lắp đặt các trường tĩnh điện và điện từ,

• bộ lọc điện;

• thiết bị xử lý tia lửa điện;

• máy điện tử và tin học;

• thiết bị kiểm soát và thử nghiệm sản phẩm.

Người sử dụng năng lượng điện được gọi là máy thu điện hoặc một nhóm máy thu điện được thống nhất bởi một quy trình công nghệ và nằm trong một khu vực nhất định.

Luật Liên bang "Về năng lượng" định nghĩa người tiêu dùng điện và năng lượng nhiệt là người mua nó cho nhu cầu công nghiệp hoặc hộ gia đình của họ, và các đối tượng của ngành điện - "những người thực hiện các hoạt động trong lĩnh vực năng lượng điện, bao gồm cả sản xuất điện năng, nhiệt năng, cung cấp năng lượng cho các hộ tiêu thụ “trong quá trình truyền tải điện, điều độ vận hành trong ngành điện, mua bán điện, tổ chức mua bán điện”.

Phân loại khách hàng sử dụng điện đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện

Về mặt đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện, người tiêu dùng năng lượng điện được chia thành ba loại sau:

Máy thu điện loại I - máy thu điện, việc gián đoạn cung cấp điện có thể dẫn đến: nguy hiểm đến tính mạng con người, thiệt hại đáng kể cho nền kinh tế quốc gia, hư hỏng thiết bị cơ bản đắt tiền, lỗi sản phẩm lớn, gián đoạn quy trình công nghệ phức tạp, sự gián đoạn hoạt động của các yếu tố đặc biệt quan trọng của nền kinh tế cộng đồng.

Từ đội hình máy thu điện loại 1 một nhóm máy thu điện đặc biệt được phân biệt, hoạt động liên tục của chúng là cần thiết để ngừng sản xuất suôn sẻ nhằm ngăn chặn các mối đe dọa đối với tính mạng con người, các vụ nổ, hỏa hoạn và hư hỏng thiết bị chính đắt tiền.

Máy thu điện loại II - máy thu điện, việc cung cấp điện bị gián đoạn dẫn đến thiếu sản phẩm hàng loạt, gián đoạn hàng loạt công nhân, cơ chế và giao thông công nghiệp, gián đoạn hoạt động bình thường của một số lượng đáng kể cư dân thành phố và nông thôn khu vực.

Máy thu điện Loại III — tất cả các máy thu điện khác không đáp ứng các định nghĩa cho Loại I và II. Đây là những người nhận của các xưởng phụ trợ, sản xuất sản phẩm không nối tiếp, v.v.

Máy thu điện loại I phải được cung cấp điện từ hai nguồn điện dự phòng độc lập lẫn nhau và việc ngắt nguồn điện của chúng trong trường hợp mất điện từ một trong các nguồn điện chỉ có thể được phép trong thời gian tự động khôi phục nguồn điện. Để cung cấp cho một nhóm người tiêu dùng điện đặc biệt thuộc loại I, nguồn cung cấp bổ sung phải được cung cấp từ nguồn điện dự phòng độc lập thứ ba.

Để thiết lập chính xác danh mục máy thu điện, cần đánh giá xác suất xảy ra sự cố trong các phần của hệ thống cung cấp điện, xác định hậu quả có thể xảy ra và thiệt hại vật chất do các sự cố này gây ra. Khi xác định loại máy thu điện, không nên đánh giá quá cao loại công suất liên tục cần thiết cho các nhóm máy thu điện khác nhau. Khi xác định máy thu điện cho loại đầu tiên, dự trữ công nghệ được tính đến, cho loại thứ hai - sự dịch chuyển sản xuất.

Phân loại máy thu năng lượng điện

Người tiêu dùng điện được đặc trưng bởi:

1.tổng công suất đặt của máy thu điện;

2. theo ngành (ví dụ: nông nghiệp);

3. theo nhóm thuế quan;

4. theo danh mục dịch vụ năng lượng.

Lắp đặt điện sản xuất, biến đổi, phân phối và tiêu thụ điện được chia theo cấp điện áp thành lắp đặt điện có điện áp trên 1 kV và lên đến 1 kV (đối với lắp đặt điện có dòng điện một chiều - lên đến 1,5 kV). Việc lắp đặt điện có điện áp lên đến 1 kV AC được thực hiện với trung tính nối đất chắc chắn và trong các điều kiện có yêu cầu an toàn cao hơn - với trung tính cách ly (mỏ than bùn, mỏ than, lắp đặt điện di động, v.v.).

Cài đặt trên 1 kV được chia thành cài đặt:

1) có trung tính cách ly (điện áp 35 kV trở xuống);

2) có trung tính bù (nối đất bằng điện trở cảm ứng để bù dòng điện dung), được sử dụng cho các mạng có điện áp lên đến 35 kV và hiếm khi là 110 kV;

3) với trung tính nối đất mù (điện áp 110 kV trở lên).

Theo bản chất của dòng điện, tất cả các máy thu điện hoạt động từ mạng có thể được chia thành máy thu điện với dòng điện xoay chiều có tần số công nghiệp là 50 Hz (ở một số quốc gia sử dụng 60 Hz), dòng điện xoay chiều có tần số tăng hoặc giảm và dòng điện một chiều .

Hầu hết các thiết bị tiêu thụ năng lượng điện của người sử dụng điện công nghiệp hoạt động bằng dòng điện xoay chiều ba pha với tần số 50 Hz.

Cài đặt tần số tăng được sử dụng:

• để gia nhiệt để làm cứng, để dập kim loại, lò vi sóng, v.v.;

• trong các công nghệ yêu cầu tốc độ quay của động cơ điện cao (ngành dệt may, chế biến gỗ, dụng cụ điện cầm tay trong chế tạo máy bay), v.v.

Để có được tần số lên tới 10.000 Hz, sử dụng bộ biến đổi thyristor, đối với tần số trên 10.000 Hz, sử dụng máy phát điện tử.

Máy thu điện tần số thấp được sử dụng trong các thiết bị vận chuyển, ví dụ cho các nhà máy cán (f = 16,6 Hz), trong các nhà máy trộn kim loại trong lò (f = 0 ... 25 Hz). Ngoài ra, tần số điện áp giảm được sử dụng trong các thiết bị sưởi ấm cảm ứng.

Kinh nghiệm sử dụng tần số công nghiệp (50 Hz) và tần số tăng (60 Hz) đã xác nhận tính khả thi về mặt kinh tế của tần số 60 Hz và các tính toán kinh tế và kỹ thuật cho thấy tần số tối ưu phải là 100 Hz.

Máy thu điện điển hình

Tất cả các máy thu điện được đặc trưng bởi các thông số khác nhau. Đồng thời, các chế độ hoạt động của chúng được mô tả bởi LEG, do đó, để phân tích các chế độ tiêu thụ năng lượng, các máy thu công suất đặc trưng được sử dụng, là các nhóm máy thu công suất giống nhau về chế độ hoạt động và các thông số cơ bản.

Các nhóm sau thuộc về máy thu điện điển hình:

• Động cơ điện cho hệ thống điện và công nghiệp;

• Động cơ điện cho máy sản xuất;

• Lò nướng điện;

• Hệ thống nhiệt điện;

• Hệ thống chiếu sáng;

• Sửa chữa và chuyển đổi cài đặt.

Máy thu điện của bốn nhóm đầu tiên được gọi là máy thu điện. Tỷ trọng của từng nhóm trong tiêu thụ năng lượng của doanh nghiệp phụ thuộc vào ngành và đặc điểm của quá trình sản xuất.

Máy thu dòng điện một chiều

Dòng điện một chiều được sử dụng trong mạ điện (mạ crom, mạ niken, v.v.), để hàn bằng dòng điện một chiều, để cấp nguồn cho động cơ DC, v.v.

Xe máy điện

Dựa trên các phân loại được liệt kê ở trên, bộ máy thu điện phức tạp nhất là ổ điện. Phổ biến nhất là truyền động điện không đồng bộ, được đặc trưng bởi mức tiêu thụ đáng kể công suất phản kháng, dòng điện khởi động cao và độ nhạy đáng kể đối với sự sai lệch của điện áp lưới so với điện áp danh định.

Trong các cài đặt không yêu cầu kiểm soát tốc độ trong quá trình vận hành, các ổ điện xoay chiều (động cơ không đồng bộ và đồng bộ) được sử dụng. Động cơ AC không được kiểm soát là loại tiêu thụ năng lượng chính trong công nghiệp, chiếm khoảng 70% tổng công suất.

Những cân nhắc sau đây thường được sử dụng khi chọn loại động cơ cho ổ đĩa AC không được kiểm soát:

• ở điện áp lên đến 1 kV và công suất lên đến 100 kW, sẽ tiết kiệm hơn khi sử dụng động cơ không đồng bộ và trên 100 kW - đồng bộ;

• ở điện áp 6 kV và công suất lên tới 300 kW — động cơ không đồng bộ, trên 300 kW — đồng bộ;

• ở điện áp 10 kV và công suất lên tới 400 kW — động cơ không đồng bộ, trên 400 kW — đồng bộ.

Động cơ không đồng bộ có rôto pha được sử dụng trong các bộ truyền động mạnh với điều kiện khởi động khắc nghiệt (trong máy nâng, v.v.).

Động cơ điện của các thiết bị công nghiệp như máy nén, quạt, máy bơm và thiết bị vận chuyển nâng hạ, tùy thuộc vào công suất định mức, có điện áp cung cấp là 0,22-10 kV. Công suất định mức của động cơ điện của các cài đặt này thay đổi từ các phần của kilowatt đến 800 kW trở lên. Các máy thu điện được chỉ định thường đề cập đến loại I về độ tin cậy của nguồn điện.Ví dụ, việc tắt hệ thống thông gió trong các xưởng sản xuất hóa chất đòi hỏi phải sơ tán mọi người khỏi cơ sở và do đó phải ngừng sản xuất.

Việc chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều đòi hỏi chi phí lắp đặt các bộ chuyển đổi và thiết bị điều khiển, xây dựng cơ sở cho chúng, cũng như chi phí vận hành để bảo trì và tổn thất điện năng. Do đó, chi phí của hệ thống cung cấp điện và chi phí điện năng cụ thể trong dòng điện một chiều cao hơn so với dòng điện xoay chiều. Động cơ DC đắt hơn động cơ không đồng bộ và đồng bộ. Biến tần DC được sử dụng khi cần thay đổi tốc độ nhanh, rộng và/hoặc trơn tru.

Hệ số công suất của máy thu điện

Một tính năng quan trọng của máy thu điện là Hệ số công suất cos(φn). Hệ số công suất là một đặc tính hộ chiếu phản ánh tỷ lệ công suất hoạt động tiêu thụ ở tải và điện áp danh định. Cosφ định mức của động cơ điện phụ thuộc vào loại, công suất định mức, tốc độ và các đặc tính khác của nó. Khi làm việc với động cơ điện, cosφ của chúng phụ thuộc chủ yếu vào tải.

Đối với truyền động điện của máy bơm, máy nén và quạt lớn, động cơ đồng bộ thường được sử dụng, được sử dụng làm nguồn công suất phản kháng bổ sung trong hệ thống điện.

Các thiết bị nâng và vận chuyển được đặc trưng bởi các cú sốc tải thường xuyên, gây ra những thay đổi về hệ số công suất trong giới hạn đáng kể (0,3-0,8). Theo độ tin cậy cung cấp điện thường quy về loại I và loại II (tuỳ theo vai trò của chúng trong quy trình công nghệ).
Máy thu điện gặp sự cố

Từ thiết bị điện Các vấn đề lớn nhất là do lò hồ quang gây ra vì những lý do sau:

• công suất riêng cao (lên đến hàng chục megawatt); phi tuyến tính và cosφ thấp do máy biến áp lò gây ra;
• xung công suất tác dụng và phản kháng xảy ra trong quá trình vận hành;
• chạy bộ sai lệch so với tính đối xứng của tải trọng pha.

Các nhà máy hàn điện xoay chiều có vấn đề tương tự như lò hồ quang. cosφ của chúng đặc biệt thấp.

Chiếu sáng bằng điện cũng gây ra một số vấn đề với mạng điện, cụ thể là: đèn phóng điện hiệu suất cao được sử dụng thay cho đèn sợi đốt có đặc tính phi tuyến tính và nhạy cảm với sự cố ngắt điện trong thời gian ngắn (một phần giây). Tuy nhiên, hiện tại, những vấn đề này đã được giải quyết bằng cách chuyển đèn sang nguồn điện tần số cao thông qua các bộ biến tần riêng biệt, giúp cải thiện không chỉ khả năng chiếu sáng mà còn cả các thông số năng lượng của chúng.

Các nguồn sáng (sợi đốt, huỳnh quang, hồ quang, thủy ngân, natri, v.v.) là các máy thu điện một pha và cách đều nhau giữa các pha để giảm sự bất đối xứng. Đối với đèn sợi đốt cosφ = 1 và đối với đèn phóng điện khí cosφ = 0,6.

Việc cung cấp năng lượng cho các thiết bị điều khiển và xử lý thông tin phải tuân theo các yêu cầu ngày càng tăng về độ tin cậy và chất lượng điện, do đó, theo quy luật, chúng được cung cấp từ các nguồn cung cấp điện liên tục được đảm bảo.