Общая энергетика
Методическое пособие - Физика
Другие методички по предмету Физика
?лектроэнергии при мягком пуске может составить до 40%, а в ряде случае и больше.
Кроме того, в режиме энергосбережения такие пускатели и преобразователи обеспечивают уменьшенное потребление электрической энергии за счёт плавного регулирования мощности двигателя в соответствии с изменяющейся нагрузкой, например в насосных и лифтовых установках.
Рис. 5.4. Варианты пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
Ограничение режима холостого хода и замена систематически недогруженного оборудования.
Большинство электроустановок в режиме холостого хода потребляют активную и реактивную электроэнергию, не выполняя полезной работы. Кроме того дополнительно возникают потери энергии в электрической сети. Это обусловливает необоснованный перерасход электроэнергии.
Например, двигатель АИР-160М2 мощностью 11,9 кВт, установленный на токарном станке, потребляет в режиме холостого хода активную мощность примерно 0,565 кВт, что соответствует току 9,7 А. При сопротивлении электрической сети до рассматриваемого двигателя 0,5 Ом потери активной мощности в ней составят 0,14 кВт, а общие потери равны 0,705 кВт. Кроме того ток холостого хода этого электродвигателя является дополнительной непродуктивной нагрузкой для силового трансформатора цеховой подстанции, что увеличивает нагрузочные потери этого трансформатора, зависящие от коэффициента загрузки. Потери активной электронергии во всех элементах (двигатель, силовой трансформатор, электросеть) будут возрастать пропорционально продолжительности режима холостого хода.
Поэтому во многих случаях целесообразно устанавливать ограничители холостого хода электрооборудования. Такие ограничители, различные по принципу действия, элементной базе, функциональным возможностям, обеспечивают отключение электроустановки, работающей в режиме холостого хода, по заданному алгоритму - в наиболее простом случае по истечение установленного времени.
Аналогичные меры могут быть эффективными для силовых и сварочных трансформаторов, электротехнологического и другого оборудования.
Автоматизация работы электрооборудования.
Эффективность большинства из отмеченных выше мероприятий заметно возрастает при использовании автоматики. Расход электроэнергии снижают автоматические ограничители режима холостого хода, системы автоматизированного электропривода и управления электроосвещением, автоматические регуляторы напряжения и мощности компенсирующих устройств и т.д.
Например, при подключении электопотребителей через два параллельно работающих трансформатора мощностью SТ НОМ целесообразно отключать один из них, если мощность нагрузки SНГ меньше определённой величины и трансформаторы недостаточно загружены. В работе остаётся один трансформатор, это позволяет уменьшить потери электрической энергии. Отключение и включение трансформаторов может производиться автоматически.
Устройство начинает работать при снижении нагрузки в соответствии с выражением
SНГ ? SТ НОМ ? ,
где ?PТ ХХ , ?PТ КЗ - соответственно потери холостого хода и короткого замыкания трансформатора.
Схема такой автоматики проста, содержит реле минимального и максимального тока, реле времени и промежуточные реле (рис.5.5). Через обмотки реле минимального тока КА1 и реле максимального тока КА2 протекает ток, пропорциональный сумме токов трансформаторов Т1 и Т2. В исходном состоянии контакты КА1 и КА2 разомкнуты. При определённом снижении нагрузки срабатывает КА1, его контакт замыкается, что приводит к срабатыванию промежуточного реле KL1, которое своим контактом KL1.2 запускает реле времи КТ, а контактом KL1.3 подготавливает цепь реле KL3. По истечении заданной выдержки времени замыкается контакт реле КТ, срабатывает реле KL3, которое обеспечивает отключение одного из трансформаторов. При возрастании электрической нагрузки сверх заданного значения срабатывает реле КА2 и через KL2, КТ и KL4 обеспечивает включение трансформатора в параллельную работу.
Такая автоматика может работать и при раздельном включении Т1 и Т2 на свои секции шин и наличии секционного выключателя. При этом необходимо выполнить согласование с устройством автоматического включения резерва [1].
Как простые, так и более сложные системы автоматики обычно окупаются достаточно быстро.
Симметрирование электрических нагрузок.
Неравномерное распределение нагрузок по фазам электрической сети приводит к дополнительным потерям электрической энергии.
Например, если сила тока в трёхфазной четырёхпроводной электрической сети равна соответственно IА = 67 А, IВ = 20 А, IС = 47 А, IN = 20 А, то потери электроэнергии составляют
?W1 = ( I2А? Rw + I2В? Rw + I2С ? Rw + I2N? Rw ) ? T =
= ( 672 + 202 +472 +202 ) ?T? Rw = 7498?T? Rw, кВт?ч.
Рис. 5.5. Схема автоматического отключения и включения трансформаторов при параллельной работе
Если выровнять нагрузку по фазам, т.е. подключить потребители равномерно в соответствии с их мощностью, то потери составят
?W2 = ( 452 + 452 + 452 )?Т? Rw = 6075?T? Rw кВт?ч,
что на 19% меньше, чем в исходном режиме.
Ещё более значительный эффект дают комплексные мероприятия по симметрированию электрических нагрузок.
Организационные мероприятия
Эти мероприятия (рис.5.6) требуют, прежде всего, административных решений руководства предприятия или учреждения, принимаемых на основании бизнес-плана и разработок энергетических служб.
Рис.5.6. Типовые организационные м