تأثير انحرافات الجهد على عمل المستقبلات الكهربائية
يتطلب التأثير الكبير لجهد التيار الكهربائي على عمل مستهلكي الكهرباء إيلاء اهتمام كبير للحفاظ على الجهد عند أطراف المستهلكين بالقرب من الجهد الاسمي. الجهد الموفر للمستهلكين هو واحد من مؤشرات جودة الطاقة.
يمكن تصنيف التغييرات في جهد التيار الكهربائي على النحو التالي:
1. التغيرات البطيئة في الجهد التي تحدث عادة أثناء تشغيل الشبكة. تسمى هذه التغييرات بانحرافات الجهد ... تُعرَّف انحرافات الجهد على أنها الفرق بين الجهد الفعلي عند أطراف مستهلكي الطاقة و الفولطية… يمكن أن تكون انحرافات الجهد سلبية أو موجبة. الأول يتوافق مع الجهد المنخفض بالنسبة إلى الاسمي ، والثاني - زيادة الجهد.
تحدث انحرافات الجهد في الشبكات الكهربائية بسبب التغيرات في أحمال الشبكة ، وأنماط تشغيل محطات الطاقة ، وما إلى ذلك.
2. التغيرات السريعة في الجهد نتيجة أعطال في الأنظمة الكهربائية وأسباب أخرى. الامثله تشمل دوائر قصيرة، آلات التأرجح ، تشغيل وإيقاف أحد عناصر التثبيت ، إلخ. تحدث تقلبات الجهد السريع.
كل شئ مستقبلات الطاقة الكهربائية مصممة للعمل بجهد معين. تؤدي انحرافات الجهد عن الجهد الاسمي عند أطرافها إلى تدهور عمل المستقبلات الكهربائية.
يوضح الشكل التغيير في الخصائص الرئيسية للمصابيح المتوهجة اعتمادًا على الجهد عند أطرافها. 1.
أرز. 1. خصائص المصابيح المتوهجة: 1 - التدفق الضوئي ، 2 - التدفق الضوئي ، 3 - العمر التشغيلي (الأرقام على الإحداثي للمنحنيات 1 و 2).
تظهر المنحنيات التأثير الكبير للجهد على أداء المصابيح المتوهجة. على سبيل المثال ، يتوافق انخفاض الجهد بنسبة 5٪ مع انخفاض بنسبة 18٪ في تدفق الضوء ، ويؤدي انخفاض الجهد بنسبة 10٪ إلى انخفاض التدفق الضوئي للمصباح بأكثر من 30٪.
يؤدي انخفاض التدفق الضوئي للمصابيح إلى انخفاض إضاءة مكان العمل ، مما يؤدي إلى انخفاض إنتاجية العمل وتدهور مؤشرات الجودة.
ضعف الإضاءة في أماكن العمل والمسارات والشوارع وما إلى ذلك. يزيد من عدد الحوادث مع الناس. يقلل انخفاض الجهد من كفاءة المصابيح المتوهجة. خفض الجهد بنسبة 10٪ يقلل من كفاءة إنارة المصباح (lm / m / W) بنسبة 20٪.
تؤدي الزيادة في جهد التيار الكهربائي إلى زيادة كفاءة المصابيح.لكن زيادة الجهد يؤدي إلى انخفاض حاد في عمر المصابيح. مع زيادة الجهد بنسبة 5 ٪ ، يتم تقليل عمر خدمة المصابيح المتوهجة بمقدار النصف ، وزيادة بنسبة 10 ٪ - أكثر من 3 مرات.
المصابيح الفلورية أقل حساسية لتقلبات الجهد الكهربائي. الاختلافات في الجهد بنسبة 1٪ سوف تسبب تغير متوسط في تدفق ضوء المصباح بنسبة 1.25٪.
في أجهزة التدفئة المنزلية (البلاط ، والمكاوي ، وما إلى ذلك) تتكون عناصر التسخين من مقاومات نشطة. يتم التعبير عن الطاقة التي تمنحها اعتمادًا على جهد التيار الكهربائي بواسطة المعادلة
P = I2R = U2 / R.
يوضح أن انخفاض جهد التيار الكهربائي يؤدي إلى انخفاض حاد في الطاقة التي يوفرها جهاز التسخين. هذا الأخير يؤدي إلى زيادة كبيرة في وقت تشغيل الجهاز والاستهلاك المفرط للكهرباء للطهي ، إلخ.
تعتمد خصائص جميع الأجهزة الكهربائية المنزلية الأخرى أيضًا على الجهد الموفر. عندما يتغير الجهد عند أطراف المحركات الكهربائية ، يتغير عزم الدوران واستهلاك الطاقة وعمر الخدمة لعزل اللف.
تتناسب عزم المحركات الحثية مع مربع الجهد المطبق على أطرافها. إذا تم أخذ عزم المحرك عند الجهد المقنن على أنه 100 ٪ ، فعند 90 ٪ من الجهد ، على سبيل المثال ، سيكون عزم الدوران 81 ٪. يمكن أن يؤدي انخفاض الجهد الشديد إلى توقف المحركات أو فشلها في التشغيل ، مما يؤدي إلى قيادة الآلات في ظروف بدء صعبة (الرافعات ، الكسارات ، المطاحن ، إلخ).غير كافٍ (يمكن أن تتسبب عزم المحركات الكهربائية في حدوث عيوب في المنتج ، أو تلف المنتجات شبه المصنعة ، وما إلى ذلك)
تسمى اعتمادات التغيير في الطاقة التي تستهلكها المحركات الكهربائية على الجهد أثناء الوضع الثابت لتشغيل النظام الخصائص الثابتة للحمل الكهربائي للمستهلكين.
مع انخفاض الجهد ، تقل الطاقة النشطة التي يستهلكها المحرك الكهربائي بسبب انخفاض عزم الدوران وما يرتبط به زيادة الانزلاق.
تؤدي الزيادة في الانزلاق إلى زيادة فقد الطاقة النشطة في المحرك. مع زيادة التوتر ، ينخفض الانزلاق وتزداد القوة المطلوبة لتشغيل الآلية. يتم تقليل فقد الطاقة النشطة في المحرك الكهربائي.
يوضح التحليل أن الحمل المقاوم من المحركات الكهربائية يتغير بشكل طفيف عندما يتغير الجهد ، بما يتوافق مع أوضاع التشغيل العادية للنظام ، وبالتالي يمكن افتراض أنه ثابت.
يعتمد التغيير في الحمل التفاعلي للمحركات الكهربائية من الجهد على نسبة قوة المغنطة التفاعلية وتبديد الطاقة التفاعلية للمحركات. تختلف قوة المغنطة التفاعلية تقريبًا بما يتناسب مع القوة الرابعة للجهد. يختلف تبديد القدرة التفاعلية ، اعتمادًا على تيار المحركات الكهربائية ، عكسيًا مع القوة الثانية تقريبًا للجهد.
عندما ينخفض الجهد بالنسبة إلى القيمة الاسمية (إلى قيمة معينة) ، يتناقص الحمل التفاعلي للمحركات الكهربائية دائمًا.يفسر ذلك من خلال حقيقة أن قوة المغنطة التفاعلية ، والتي تصل إلى 70٪ من إجمالي الطاقة التفاعلية التي يستهلكها المحرك الكهربائي ، تتناقص بشكل أسرع من زيادة قوة التبديد التفاعلي.
يظهر في الشكل تبعيات استهلاك الطاقة التفاعلية على جهد الشبكة لبعض المستخدمين. 2. هذه المنحنيات هي الخصائص الثابتة للأحمال الكهربائية للمستهلكين ككل ، أي مع مراعاة تأثير المحولات والإضاءة وما إلى ذلك. فوقهم.
أرز. 2. الخصائص الثابتة للأحمال الكهربائية: 1 - مصنع الورق ، cosφ = 0.92 ، 2 - مصنع الأشغال المعدنية ، cosφ = 0.93 ، 3 - مصنع النسيج ، cosφ = 0.77.
منحنى مطحنة الورق 1 شديد الانحدار. فكلما انخفض الحمل على المحركات وزاد عامل قدرتها عند الجهد الاسمي ، كلما زاد انحدار منحنى اعتماد الطاقة التفاعلية المستهلكة على جهد التيار الكهربائي. خفض الجهد على المدى الطويل بنسبة 10٪ عند أطراف المحركات الكهربائية عندما تكون محملة بالكامل ، بسبب ارتفاع درجة حرارة الملفات ، حتى يتآكل عزل المحركات أسرع مرتين تقريبًا من الجهد المقنن.