Всё для Учёбы — студенческий файлообменник
1 монета
doc

Студенческий документ № 086114 из ЭЭИ

Экзаменационные вопросы

1. Понятие об электроприемниках и потребителях электроэнергии. Характерные приемники энергии.

2. Основные характеристики приемников и потребителей электроэнергии.

3. Режимы работы электроприемников по нагреву: продолжительный, кратковременный, повторно-кратковременный.

4. Номинальная мощность электроприемников.

5. Номинальные напряжения.

6. Род и частота тока.

7. Категории электроприемников по надежности электроснабжения.

8. Коэффициенты, характеризующие режимы работы электроприемников: использования, включения, загрузки, максимума и спроса.

8.Определение расхода электроэнергии, потребляемой мощности и часовой производительности оборудования.

9.Расходные характеристики промышленных электроприемников.

10.Установленная мощность, средние, среднеквадратические, максимальные и расчётные электрические нагрузки.

11.Определение расчетных нагрузок по коэффициенту расчетной нагрузки.

12.Определение расчетных нагрузок по коэффициенту спроса и установленной мощности.

13.Определение расчетных нагрузок по удельной нагрузке на единицу производственной площади.

14.Определение расчетных нагрузок по удельному расходу электроэнергии на единицу продукции.

15.Статистический метод определения расчетных нагрузок.

16.Определение расчетных нагрузок однофазных электроприемников в трехфазных сетях.

17.Определение электрических нагрузок жилых и общественных зданий.

18. Пиковые нагрузки.

19.Назначение основных коммутационных и защитных аппаратов до 1кВ.

20.Принципы защиты электрических сетей напряжением до 1 кВ от сверхтоков.

21.Выбор плавких предохранителей и автоматических выключателей.

22.Выбор защитных аппаратов по условию селективности.

23.Расчет электрических сетей напряжением до 1кВ по потере напряжения.

24.Провода и кабели, применяемые в электрических сетях напряжением до 1кВ.

25.Схемы силовых и осветительных электрических сетей: радиальные, магистральные, смешанные. Модульные сети.

26.Классификация электрических сетей до 1кВ по конструктивному исполнению.

27.Выбор сечений проводников по допустимому нагреву.

28.Проверка выбранного сечения по условию соответствия аппарату максимальной токовой защиты.

29.Выбор сечения нулевых рабочих и защитных проводников.

30. Электрические осветительные установки как потребители электроэнергии. Расчет электрического освещения методом коэффициента использования светового потока. Расчет сетей электрического освещения.

31.Силовые общепромышленные электроприемники: насосы, компрессоры, вентиляторы, подъемно-транспортные машины и поточно-транспортные системы.

32.Металлорежущие станки как потребители электроэнергии.

33.Кузнечно-штамповочные машины и прессы как потребители электроэнергии.

34.Электротехнологические установки.

35.Преобразовательные установки.

36.Электроприемники в металлургической промышленности.

37.Характерные электроприемники в текстильной и легкой промышленности.

38.Взаимосвязи между потребителями электроэнергии и энергосистемой.

Зав.кафедрой преподаватель

1. Понятие об электроприемниках и потребителях электроэнергии. Характерные приемники энергии.

Приемником электроэнергии (электроприемником, токоприемником) называется электрическая часть производственной установки, получающая электроэнергию от источника и преобразующая ее в механическую, тепловую, химическую, световую энергию, в энергию электростатического и электромагнитного поля.

По технологическому назначению приемники электроэнергии классифицируются в зависимости от вида энергии, в который данный приемник преобразует электрическую энергию: электродвигатели приводов машин и механизмов; электротермические установки; электрохимические установки; установки электроосвещения; установки электростатического и электромагнитного поля, электрофильтры; устройства искровой обработки, устройства контроля и испытания изделий (рентгеновские аппараты, установки ультразвука и т.д.).

Электроприемники характеризуются номинальными параметрами: напряжением, током, мощностью и др. Совокупность электроприемников производственных установок цеха, корпуса, предприятия, присоединенных с помощью электрических сетей к общему пункту электропитания, называется электропотребителем .

2. Основные характеристики приемников и потребителей электроэнергии.

Электрические сети сооружаются для передачи энергии от ЭС к потребите-лям. Требуемая этими потребителями мощность определяет электрическую на-грузку сети. От характера нагрузки зависят требования, которые предъявляются к электрической сети.

Все потребители электроэнергии условно делятся на следующие группы:

· коммунально-бытовые;

· промышленные;

· электрифицированный транспорт;

· производственные потребители сельского хозяйства;

· прочие потребители.

К коммунально-бытовым относятся освещение жилых долов и общественных зданий, двигатели лифтов, холодильников, технологическое оборудование предприятий общественного питания и учреждений бытового обслуживания.

К промышленным электроприемникам относятся электродвигатели, осветительные приборы, электротермические установки, выпрямительные установки для преобразования переменного тока в постоянный.

Нагрузка тяговых ПС железной дороги, тяговых выпрямительных ПС трамваев, троллейбусов, метро относится к электрифицированному транспорту.

К производственным потребителям сельского хозяйства относится оборудование животноводческих ферм, мельниц, предприятий по переработке сельско-хозяйственной продукции.

К прочим потребителям относятся насосные установки водопровода и канализации, компрессорные станции.

Все электроприемники имеют ряд характерных показателей:

- номинальное напряжение;

- установленная мощность;

- номинальная активная мощность;

- номинальная реактивная мощность;

- номинальная полная мощность;

- номинальный ток;

- номинальный коэффициент мощности.

Режимы работы ЭП разнообразны и изменяются во времени. Для характеристики пользуются следующими понятиями.

Номинальное напряжение (UНОМ) - напряжение элемента электрической сети, при котором обеспечивается длительный режим его работы с наиболее оптимальными технико-экономическими показателями.

Установленная мощность индивидуального электроприемника (PУСТ) - его мощность указанная на табличке завода изготовителя или в паспорте ЭП (PПАСП). При указанной мощности ЭП должен работать при номинальной нагрузке и номинальном напряжении длительное время в установившемся режиме без превышения допустимой температуры. Будем считать установленным любой ЭП, подключенный к электрической сети (работающий или не работающий), но который можно включить в любое время по требованию технологии.

Номинальная активная мощность ЭП (PНОМ) - это мощность, потребляемая из сети при номинальной нагрузке ЭП, при которой он должен работать длительное время в установившемся режиме без превышения допустимой температуры.

В зависимости от эксплуатационно-технических признаков все электро-приемники делятся:

· по режимам работы;

· по мощности и напряжению;

· по роду тока;

· по степени надежности.

По режимам работы различают электроприемники:

· с продолжительно неизменной или маломеняющейся нагрузкой. Характеризуются тем, что длительно работают без превышения длительно допустимой температуры. Сюда относятся электродвигатели насосов, вентиляторов;

· с кратковременной нагрузкой. При работе электроприемников их темпера-тура ниже длительно допустимой температуры, а за время останова токоведущие части остывают до температуры окружающей среды. Сюда относятся большинство электроприводов металлорежущих станков;

· с повторно-кратковременной нагрузкой. Длительность цикла "включение-отключение" не превышает 10 минут. При работе электроприемников их температура ниже длительно допустимой температуры, а за время останова токоведущие части не остывают до температуры окружающей среды;

· нагревательные аппараты, работающие в продолжительном режиме с практически постоянной нагрузкой;

· электрическое освещение. Электроприемники характеризуются резким изменением нагрузки.

3. Режимы работы электроприемников по нагреву: продолжительный, кратковременный, повторно-кратковременный

Для силовых электроприемников различают три основных режима работы, характерных для большинства электроприемников (ЭП) промышленных предприятий: длительный (продолжительный), кратковременный и повторно-кратковременный.

В режиме с продолжительной неизменной или мало меняющейся нагрузкой электрическая машина или аппарат может работать продолжительное время без повышения температуры отдельных частей машины или аппарата свыше допустимой, т.е. устанавливается определенная температура электроприемника, но не выше установившейся. Примерами электроприемников, работающих в этом режиме, являются электродвигатели компрессоров, насосов, вентиляторов, преобразователей, механизмы непрерывного транспорта, нагревательные печи, осветительные приборы и т.п.

На рисунке 4.1 представлен характер изменения нагрузки Р и кривой нагрева ? при работе электроприемника в продолжительном режиме. После включения ЭП в сеть температура его и сети начинает повышаться. Если бы отсутствовала отдача теплоты в окружающую среду, то температура элементов сети непрерывно повышалась бы. В результате происходящего одновременно процесса охлаждения наступает тепловое равновесие, при котором температура ЭП и элементов его сети становится установившейся. Практически установившейся температурой называется температура, изменение которой в течение 1 ч не превышает 1 0С при условии, что нагрузка сети и температура охлаждающей среды остаются практически неизменными.

В соответствии с рисунком 4.1 температуру электроустановки при продолжительном режиме работы можно считать уже практически установившейся через промежуток времени 3Т0, где Т0 - постоянная времени нагрева, с. Постоянная времени нагрева - это время, в течение которого температура ЭП и проводника электрической сети достигла бы установившегося значения Туст , если бы отсутствовала отдача тепла в окружающую среду. Графически постоянную времени нагрева можно получить, если построить касательную к кривой нагрева в точке 0 до пересечения со значением Туст. Отрезок, обозначенный на рисунке 4.1 как Т0, и есть постоянная времени нагрева. В электрических сетях промышленных предприятий используются проводники таких марок и сечений, для которых постоянная времени нагрева Т0, как правило, равна 10 мин. Следовательно, проводник электрической сети достигнет установившейся температуры за 3·10 = 30 мин. Этот 30-минутный промежуток времени используется в качестве расчетной времени при определении электрических нагрузок, методы расчета которых описаны в п.п. 4.5.

По мощности и напряжению различают электроприемники:

· большой мощности (80 - 100 кВт и больше) напряжением 6 - 10 кВ. Например, печи;

· малой и средней мощности (менее 80 кВт) напряжением 380 - 660 В.

По роду тока различают электроприемники:

· переменного тока промышленной частоты;

· переменного тока повышенной или пониженной частоты;

· постоянного тока.

4. Номинальная мощность электроприемников.

Номинальная активная мощность ЭП (PНОМ) - это мощность, потребляемая из сети при номинальной нагрузке ЭП, при которой он должен работать длительное время в установившемся режиме без превышения допустимой температуры.

Для длительного режима работы ЭП номинальная мощность равна паспортной величине (PПАСП)

PНОМ=PПАСП.

Для приемников работающих в повторно-кратковременном режиме номинальную мощность определяют по паспортной мощности путем приведения ее к длительному режиму работы (ПВ=1) в соответствии с формулами: , или ,

где ПВПАСП - паспортная величина, о.е.; kВ - коэффициент включения рассчитывается по графику нагрузки ЭП.

Для электродвигателей мощность, потребляемая из сети, называется присоединенной мощностью (PПР) и определяется по выражению

, где PНОМ - номинальная мощность, развиваемая на валу двигателя, кВт;

?НОМ - номинальный КПД электродвигателя, о.е.

Номинальная реактивная мощность ЭП (QНОМ) - реактивная мощность, потребляемая им из сети при номинальной активной мощности и номинальном напряжении.

Для ЭП, работающего в длительном режиме, величина QНОМ вычисляется по формуле

, где tg? - соответствует номинальному cos? ЭП (cos? - паспортная величина).

Для ЭП, работающего в повторно-кратковременном режиме, величина QНОМ вычисляется по формуле .

Номинальная полная мощность ЭП (sн)

. Номинальный ток (IНОМ)

трехфазного ЭП:

. однофазного ЭП:

.

Номинальный коэффициент активной мощности (cos?)

. 5. Номинальные напряжения.

Номинальное напряжение - это базисное напряжение из стандартизированного ряда напряжений, определяющих уровень изоляции сети и электрооборудования.

Действительные напряжения в различных точках системы могут несколько отличаться от номинального, однако они не должны превышать наибольшие рабочие напряжения, установленные для продолжительной работы.

Номинальным напряжением у источников и приёмников электроэнергии (генераторов, трансформаторов) называется такое напряжение, на которое они рассчитаны в условиях нормальной работы. Номинальные напряжения электрических сетей и присоединяемых к ним источников и приёмников электрической энергии устанавливаются ГОСТом.

Номинальное напряжение, кВ Наибольшее рабочее напряжение, кВ до 1000В 0,23 0,4 0,66 свыше 1000В 3 3,6 6 7,2 10 12 15 17,5 20 24 35 40,5 110 126 150 172 220 252 330 363 400 420 500 525 750 787 1150 1200

6. Род и частота тока

Токи различного рода неодинаково опасны (при прочих равных условиях) для организма. Наиболее опасным следует считать переменный ток промышленной частоты 50 - 60 Гц. Он сильно воздействует на центральную нервную систему и производит сильные сокращения мышц, которые во многих случаях удерживают человека в контакте с частями, находящимися под напряжением, лишая возможности самостоятельно освободится от ТВЧ.

По этому вопросу существует несколько теорий, но ни одна из них не отвечает высоким требованиям современной физиологической науки. Однако, грубо в приближенной форме можно объяснить это явление.

При прикосновении к ТВЧ, находящимся под напряжением, в живой клетке происходит расщепление внутриклеточного вещества на ионы, которые устремляются к внешним оболочкам клеток.

При частоте 50 Гц и близких к ней скорость ионов оказывается достаточной, чтобы за период изменения тока, пройти длину клетки. Это соответствует наибольшему возмущению в клетке и нарушению биохимических процессов в ней.

Дальнейшее повышение частоты, несмотря на рост тока, проходящего через человека, сопровождается снижением опасности поражения, которая полностью исчезает при частоте 450 - 500 кГц.

Токи частотой 450 - 500 кГц и более не могут вызвать смертельного поражения вследствие прекращения работы сердца или легких, а также других жизненно важных органов.

Правда, эти токи сохраняют опасность ожогов, как при возникновении электрической дуги, так и при прохождении их непосредственно через тело человека.

Постоянный токпримерно в 4 - 5 раз безопаснее переменного частотой 50 Гц. Проходя через тело человека, он вызывает более слабые сокращения мышц и менее неприятные ощущения по сравнению с переменным током того же значения. Лишь в момент замыкания и размыкания цепи тока человек испытывает кратковременное болезненное ощущение вследствие внезапного судорожного сокращения мышц, подобное тому, которое возникает при переменном токе примерно того же значения.

Категории электроприемников по надежности электроснабжения

В отношении обеспечения надежности электроснабжения электроприемники разделяют на следующие три категории:

Электроприемники I категории - электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой: опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству; повреждение дорогостоящего основного оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства.

Из состава электроприемников I категории выделяют особую группу электроприемников, бесперебойная работы которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения дорогостоящего основного оборудования.

Электроприемники II категории - электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недо- отпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей.

Электроприемники III категории - все остальные электроприемники, не подходящие под определения I и II категорий.

Электроприемники I категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, и перерыв их электроснабжения при нарушении электроснабжения от одного из источников питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания.

Для электроснабжения особой группы электроприемников I категории должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого взаимно резервирующего источника питания.

8. Коэффициенты, характеризующие режимы работы электроприемников:

использования, включения, загрузки, максимума и спроса.

Электрические осветительные установки

В осветительных установках в качестве источников света применяются газоразрядные лампы и, при обосновании, лампы накаливания. Перспективным представляется использование для освещения светодиодных источников света. Основными характеристиками ламп являются номинальное напряжение, номинальная мощность, световой поток, световая отдача, цветопередача и срок службы.

Световые приборы представляют собой однофазную нагрузку в трехфазных сетях. Из-за относительно небольшой единичной мощности источников света (как правило, не более 2 кВт) в электрической сети путем правильной группировки светильников можно достичь достаточно равномерной нагрузки фаз (с несимметрией не более 5-10%). Характер осветительной нагрузки равномерный.

Для осветительных установок промышленных предприятий применяется напряжение 12-230 В промышленной частоты. Коэффициент мощности (cos?) для ламп накаливания равен единице, для газоразрядных ламп, работающих с компенсированными пускорегулирующими аппаратами (ПРА), - 0,9-0,95, а с некомпенсированными ПРА - 0,35-0,5. Следует учитывать, что при работе газоразрядных ламп в проводниках сети, в том числе и нулевых, появляются высшие гармоники тока. Кратковременные (на несколько секунд) аварийные перерывы в питании осветительных установок, как правило, допустимы. На производстве, где длительные погасания источников света недопустимы, применяется резервирование питания. В тех помещениях, где отключение освещения угрожает безопасности людей или требуется продолжение работы, применяются специальные системы аварийного освещения.

Электротехнологические установки

Основными электротермическими установками на промышленных предприятиях являются электрические печи сопротивления (ЭПС), индукционные печи и установки, а также дуговые электрические печи. Номинальная мощность ЭПС составляет от единиц киловатт до десятков мегаватт. Их питание осуществляется переменным током промышленной частоты, как правило, на напряжении 0,4 кВ. В ЭПС большой мощности может использоваться напряжение 0,69 кВ. Выпускаются ЭПС в одно- и трехфазном исполнении. Существуют ЭПС прямого и косвенного (с нагревательными элементами) нагрева. Коэффициент мощности ЭПС близок к единице. Исключение составляют ЭПС с понизительными или регулировочными трансформаторами, а также с тиристорными источниками питания, у которых среднее значение cos ?= 0,7-0,9. В зависимости от технологического процесса ЭПС работают в продолжительном или циклическом режиме. По надежности электроснабжения ЭПС являются электроприемниками первой и второй категории.

Печи и установки индукционного и диэлектрического нагрева подразделяются на плавильные печи и установки для закалки и сквозного нагрева. Плавильные печи с сердечником (канальные печи), используемые для плавления цветных металлов и их сплавов, имеют мощность от 60 до 6000 кВ· А. Печи питаются током промышленной частоты на напряжении 0,4 и 0,69 кВ, а при значительной мощности - 6 и 10 кВ. Печи могут быть одно- и трехфазными. Естественный коэффициент мощности канальных печей составляет 0,2-0,8. Печи без сердечника (тигельные печи), применяемые для выплавки черных и цветных металлов и их сплавов, питаются током промышленной частоты на напряжении 0,4 кВ и выше, а также током повышенной частоты 500-10000 Гц. Мощность печных трансформаторов достигает 20000 кВ·А. Естественный коэффициент мощности печей без сердечника не превышает 0,1 - 0,4. Режим работы индукционных печей - продолжительный, электрическая нагрузка - непрерывно-циклическая, переменная.

Индукционные установки для закалки и сквозного нагрева питаются током при частотах от 50 Гц до сотен килогерц. Как правило, их мощность не превышает 1500 кВт. Установки могут быть одно- и трех фазными. При единичной мощности до 300 кВт установки питаются на напряжении 0,4 кВ. Установки диэлектрического нагрева применяются для сушки и клейки древесины, пайки и сварки пластмасс, нагрева пресс-порошков и т. д. Питание таких установок производится током при частоте 40-50 МГц и выше. Особенностью установок повышенной частоты, питаемых от статических преобразователей, является наличие высших гармоник тока в питающей сети. Все индукционные установки относятся к электроприемникам второй категории.

Дуговые электрические печи подразделяются на печи прямого и косвенного действия. В печах прямого действия расплавление металла осуществляется электрической дугой, горящей между электродами и металлом. Этот принцип работы использован в дуговых сталеплавленных печах (ДСП) и дуговых вакуумных печах (ДВП). Питание ДСП осуществляется на напряжении 6-110 кВ. ДСП представляет собой трехэлектродное устройство, получающее электроэнергию от трехфазного печного трансформатора. Единичная мощность ДСП достигает 90 МВ·А и более. Нагрузка ДСП является цикличной, резкопеременной, неравномерной по фазам. Ток эксплутационного короткого замыкания превышает номинальный в 2,5-3,5 раза. Коэффициент мощности ДСП равен 0,85-0,9. Режим ДСП из-за нелинейности электрической дуги характеризуется несинусоидальностью токов и напряжений. В электрических сетях ДСП имеются высшие гармоники тока и напряжения. ДВП питаются на постоянном напряжении 30-40 В. Мощность источников питания ДВП достигает 10 МВ·А. В печах косвенного действия нагревание металла производится электрической дугой, горящей между электродами. Мощность таких печей сравнительно невелика (до 500 кВ·А). Питание осуществляется током промышленной частоты от печных трансформаторов. По надежности электроснабжения дуговые печи относятся к электроприемникам первой и второй категории.

Электросварочные установки могут работать на переменном или постоянном токе. Электросварка подразделяется по технологии на дуговую и контактную, по способу производства работ - на ручную и автоматическую. Электросварочные агрегаты постоянного тока состоят из двигателя переменного тока и сварочного генератора постоянного тока. В такой системе изменяющаяся во времени сварочная нагрузка в питающей сети распределяется по фазам равномерно. Коэффициент мощности при номинальном режиме работы составляет 0,7-0,8, при холостом ходе снижается до 0,4. Имеются также сварочные установки, питающиеся от выпрямителей.

Сварочные трансформаторы дуговой сварки и сварочные аппараты контактной сварки питаются от сети напряжением 400 или 230 В переменного тока промышленной частоты. Они дают однофазную нагрузку с повторно-кратковременным режимом работы, неравномерной нагрузкой фаз и, как правило, низким коэффициентом мощности: 0,3-0,35 - для дуговой и 0,4-0,7 - для контактной электросварки. По надежности электроснабжения сварочные установки являются электроприемниками второй категории.

Преобразовательные установки (ПУ) служат для преобразования трехфазного переменного тока промышленной частоты в постоянный, а также в трехфазный или однофазный ток пониженной, повышенной или высокой частоты. Они служат для питания двигателей разнообразных механизмов и машин, электролизных ванн, внутризаводского электрического транспорта, сварочных установок постоянного тока, электрофильтров и т.д. Преобразовательные установки для электролиза преобразуют ток промышленной частоты напряжением 6-35 кВ в постоянный ток необходимого по технологическим условиям напряжения (до 825 В). Мощность силовых трансформаторов электролизных агрегатов достигает 40 МВ·А. Режим работы электролизных установок обеспечивает достаточно равномерный и симметричный по фазам график нагрузки. Коэффициент мощности электролизных установок равен 0,85-0,9. Электролизные установки должны снабжаться электроэнергией как электроприемники первой категории, допускающие кратковременные перерывы электроснабжения.

Преобразовательные установки для внутризаводского транспорта имеют мощность от сотен до 3000 кВт. Питание их производится переменным током промышленной частоты напряжением 0,4-35 кВ. Нагрузка на стороне переменного тока ПУ симметричная по фазам, но имеет резко переменный характер. Электроснабжение должно осуществляться как электроприемников первой и второй категории, допускающих кратковременные перерывы питания.

Следует отметить, что основными источниками высших гармоник тока и напряжения на промышленных предприятиях являются вентильные преобразователи. Существенное влияние на несинусоидальность напряжения оказывают также дуговые электрические печи и электросварочные установки.

Технологические установки, имеющие резкопеременный характер нагрузки, питаются, как правило, от отдельных распределительных устройств или отдельными линиями от трансформаторных подстанций.

Силовые общепромышленные установки

Компрессоры предназначены для сжатия воздуха, газов и паров до определенного давления. Для небольших по производительности компрессорных установок используются поршневые компрессоры с приводом от тихоходных (94-187 1/мин) синхронных электродвигателей с диапазоном номинальных мощностей от 50 до 9000 кВт. При большой производительности применяются турбокомпрессоры мощностью 700-18000 кВт с приводом от быстроходных двигателей. Насосы, используемые для перекачки различных жидкостей, имеют мощность от долей киловатта до 12,5 МВт. По конструктивному исполнению насосы могут быть центробежными, поршневыми, шестеренчатыми и роторными. Вентиляторы применяются в технологических установках, а также для создания необходимых санитарно-технических условий в производственных помещениях. Электродвигатели вентиляторов имеют широкий диапазон мощности - от десятков ватт до десятков мегаватт. Двигатели компрессоров, насосов и вентиляторов работают в продолжительном режиме (за исключением насосов-дозаторов) и в зависимости от мощности обеспечиваются электроэнергией на напряжении 0,23-10 кВ. Питание осуществляется током промышленной частоты. Характер нагрузки, как правило, ровный. Электрическая нагрузка равномерная и симметричная по фазам. Коэффициент мощности стабилен и имеет значение 0,8-0,85. Компрессоры, вентиляторы на вредных производствах, главного проветривания на шахтах, насосы в системах водоснабжения и пожаротушения и т.п. являются электроприемниками первой категории.

Подъемно-транспортные устройства, к которым относятся краны, кран-балки, тельферы и подъемники, работают в повторно-кратковременном режиме. Для них характерны частые толчки нагрузки. Резкие изменения нагрузки приводят к тому, что коэффициент мощности варьируется в широких пределах (0,3-0,8). Мощности двигателей электроприводов достигают сотен киловатт. В подъемно-транспортных устройствах применяется как переменный при частоте 50 Гц, так и постоянный ток. В большинстве случаев нагрузка на стороне переменного тока является симметричной по фазам. По надежности электроснабжения подъемно-транспортные устройства в зависимости от места работы и установки относятся к электроприемникам первой или второй категории.

Поточно-транспортные системы включают в себя конвейеры, транспортеры, рольганги, нории, шнеки и т. д. Мощности приводов указанных транспортирующих механизмов обычно не превосходят 20-40 кВт. Питание, как правило, осуществляется на напряжении 0,4 кВ переменным током при частоте 50 Гц. Режим работы длительный. Категория по надежности электроснабжения механизмов поточно-транспортных систем зависит от технологического процесса. Расположение механизмов постоянное.

Промышленные приемники и потребители электроэнергии

с электродвигателями

В машиностроении, станкостроении и металлообработке основными электроприемниками с электродвигателями являются металлорежущие станки, а также кузнечно-штамповочные машины и прессы. К металлорежущим станкам относятся токарные, фрезерные, сверлильные, строгальные и шлифовальные. Мощности приводов станков варьируются в широком диапазоне - от долей киловатта до мегаватта и более. Средняя мощность приводов станков массового машиностроения находится в пределах 5-10 кВт. В цехах крупных заводов она составляет 15-25 кВт. Металлорежущие станки являются потребителями переменного тока с частотой 50 Гц. Для некоторых шлифовальных, фрезерных и сверлильных станков применяется повышенная частота. Питание станков осуществляется, как правило, на напряжении 400 В. В цехах тяжелого машиностроения может также применяться напряжение 690 В. Режим работы станков весьма разнообразный. Для некоторых станков характерны частые пуски, остановки и реверсы. Коэффициент мощности нагрузки металлорежущих станков 0,4-0,65.

По надежности электроснабжения станки, в основном, относятся к электроприемникам второй или третьей категории. Исключение составляют некоторые крупные станки, обрабатывающие уникальные детали и являющиеся электроприемниками первой категории. Расположение металлорежущих станков является нестабильным.

К кузнечно-штамповочным машинам и прессам относится оборудование, предназначенное для ковки и штамповки металлов в горячем и холодном состоянии. Кривошипные прессы холодной штамповки имеют мощность электропривода в диапазоне от 2 до 180 кВт, горячей штамповки - от 28 до 500 кВт. Наиболее мощными являются гидравлические прессы, работающие от насосно-аккумуляторных станций. Мощности двигателей составляют 250-1500 кВт. Питание осуществляется переменным трехфазным током при частоте 50 Гц на напряжении 0,4, 0,63, 6 и 10 кВ.

Режим работы кузнечно-штамповочных машин и прессов характеризуется чередованием холостых ходов с кратковременными толчками ударной нагрузки. Среднее значение коэффициента мощности составляет 0,65. Иногда ковочные машины имеют установку для электрического индукционного нагрева металла мощности до 500 кВ·А. По надежности электроснабжения кузнечно- штамповочные машины и прессы относятся ко второй категории.

В деревообработке при первичной обработке древесины применяются механизмы (лесопильные рамы, электропилы и др.) мощностью 1-140 кВт. Деревообрабатывающие станки (круглопильные, обрезные, продольно-торцевые, строгальные, фрезерные, сверлильные, токарные по дереву, шлифовальные и др.) имеют мощность 1-120 кВт. Режим работы длительный с неравномерной нагрузкой из-за неоднородности материала (наличие сучков) и степени влажности обрабатываемой древесины. Коэффициент мощности деревообрабатывающих станков 0,55-0,7. Деревообрабатывающие станки работают с использованием трехфазного переменного тока при напряжении 400 В. Для получения повышенных частот вращения применяются двигатели повышенной частоты (100-400 Гц) с питанием от преобразователей.

По надежности электроснабжения станки деревообработки относятся ко второй категории. Расположение станков стабильное.

В металлургическом производстве для обеспечения работы дуговых электрических печей используется большое количество электродвигателей, мощность которых колеблется от долей киловатта до 1400 кВт. Они используются для привода механизмов регулирования положения электродов, подъема свода и наклона печи, насосов охлаждения, устройства газоочистки и т.д. Наиболее мощными являются электродвигатели газоочистки. Они имеют мощность 1000-1400 кВт. Суммарная мощность механизмов печи достигает 10 МВт. Напряжение 6 или 10 кВ применяется для крупных двигателей, 400 В - для двигателей мощностью до 200 кВт. Режим работы двигателей может быть различный: продолжительный или повторно-кратковременный с ПВ=15-40%. По степени бесперебойности электроснабжения к электроприемникам первой категории относятся насосы водоснабжения, агрегаты газоочистки, системы автоматического управления. Остальные электроприемники, хотя и требуют надежного электроснабжения, допускают кратковременные перерывы питания.

Машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) предназначены для получения стальных заготовок-слитков для прокатного производства. Основными электроприемниками МНЛЗ являются электродвигатели тянущего устройства, кристаллизатора, валков зоны вторичного охлаждения, рольгангов, режущего устройства. Большая часть из перечисленных механизмов требует плавного регулирования частоты вращения. Поэтому в МНЛЗ применяются электродвигатели как переменного (с преобразователями частоты), так и постоянного тока. Суммарная мощность МНЛЗ составляет 1000-12000 кВт. Электроприемники МНЛЗ относятся к первой категории. Электроприемниками первой категории являются также заливочные, разливочные и т.п. краны, работающие с жидким металлом.

Слитки, полученные на МНЛЗ, затем поступают на прокатные станы. В прокатных станах имеются две основные группы потребителей электроэнергии: главный привод клетей и приводы вспомогательных механизмов, обеспечивающих транспортировку и резку металла. Мощность отдельных двигателей главных приводов достигает 10 МВт на переменном и 11,4 МВт на постоянном токе. Наиболее мощными являются многоклетьевые станы для горячей прокатки листа. Режим работы главных приводов - резкопеременный. Электродвигатели главных приводов непрерывных горячих широкополосных станов относятся к электроприемникам первой категории, а реверсивных - ко второй. Двигатели вспомогательных механизмов (кранов, рольгангов, шлепперов, кантователей, ножниц и т.д.) имеют мощности от десятков до 2500 кВт. Большинство из них работают в повторно-кратковременном режиме с ПВ=15-40% с частыми пусками. При частоте включения до 400 в час применяются асинхронные двигатели, при большей - двигатели постоянного тока. Напряжение двигателей переменного тока 0,4, 6 и 10 кВ. Категория по надежности электроснабжения для вспомогательных механизмов такая же, как и главных приводов.

В промышленности строительных материалов (цементные заводы, стеклозаводы, заводы железобетонных изделий и т.п.) номинальная мощность электродвигателей находится в пределах: для смесителей и сушильных барабанов - до 55 кВт, цементных мельниц - до 1800 кВт, вентиляторов, дробилок и компрессоров - 300-1600 кВт. На цементных заводах нагрузка двигателей напряжением 6 кВ мощностью 400-1800 кВт составляет более 60% от общей нагрузки. Двигатели меньшей мощности получают электроэнергию на напряжении 0,4 кВ. Основным агрегатом цементных заводов является вращающаяся печь. Для главного привода печей применяют асинхронные электродвигатели с фазным ротором мощностью 60-500 кВт. Работу печи обеспечивают вспомогательные механизмы: шламовые питатели с двигателями постоянного тока, а также элеваторы, транспортеры, маслонасосы, вентиляторы и т.д. с асинхронными электродвигателями. К электроприемникам первой категории относятся приводы вращающихся печей, компрессоры, вентиляторы и насосы.

На стеклозаводах применяются дробилки, сушильные агрегаты, стеклоформующие машины мощностью 1,5-2,5 кВт, стеклопрокатные машины мощностью 6,5 кВт, шлифовальные и полировальные станки, конвейеры, рольганги и т.д. Автоматизированный конвейер шлифовки и полировки стекла имеет около ста двигателей переменного тока общей мощностью 2500-4500 кВт. Наибольшая мощность двигателя до 65 кВт. На стеклозаводах к первой категории по надежности электроснабжения относятся машины для вытягивания и проката стекла, а также механизмы, обслуживающие стекловаренную печь.

На заводах железобетонных изделий применяются: бетономешалки и растворомешалки с двигателями мощностью 20-40 кВт, формовочные машины с вибраторами, имеющие многодвигательный привод общей мощностью около 75 кВт, бетоноукладчики, конвейеры по производству панелей перекрытий и т.д. Электротехнологическими установками являются электросварка и электронагрев. По надежности электроснабжения относятся, в основном, ко второй категории. Напряжение силовых электроприемников в промышленности строительных материалов 400 В, а мощных двигателей - 6 и 10 кВ. Большинство механизмов работает в продолжительном режиме. Производство имеет непрерывный характер.

В легкой промышленности мощность отдельных механизмов, как правило, не превышает 15-16 кВт, часто применяются микродвигатели. В текстильном производстве используются разрыхлительные, трепальные, чесальные, ровничные, прядильные и ткацкие машины. Для прядения хлопка применяются машины и агрегаты мощностью 0,6-30 кВт, для хлопко-ткачества - 0,6-36 кВт, для отделки тканей - 0,25-150 кВт, для прядения шерсти - 0,27-44 кВт, для шерстеткачества - 0,1-36 кВт, для мытья, крашения и отделки шерсти - 0,25-46 кВт.

На предприятиях могут применяться комбинированные агрегаты, выполняющие несколько технологических операций, оборудованные многодвигательным приводом (сушильно-ширильные стабилизационные машины, печатные машины и т.д.). Их мощность достигает 370 кВт.

Основные непромышленные потребители электроэнергии

В жилых зданиях различают электроприемники квартир и электроприемники общедомового назначения. К первым относятся осветительные и бытовые электроприборы, а ко вторым - светильники общедомовых помещений, лифтовые установки, вентиляционные системы, противопожарные устройства, домофоны, кодовые замки и т.п. Бытовые приборы делятся на нагревательные для приготовления пищи, для обработки и хранения продуктов, хозяйственные, культурно-бытовые, санитарно-гигиенические, электроводонагревательные и электроотопительные.

Электроприемники общественных зданий условно делятся на осветительные и силовые. К силовым относятся электроприемники подъемно-транспортного, механического, электротеплового, холодильного и санитарно-технического оборудования, связи, сигнализации и управления, противопожарных устройств и других видов оборудования. Энергоемкими потребителями электроэнергии являются прачечные, бани, фабрики химической чистки, ледовые дворцы и др. Общественные здания обычно имеют приточно-вытяжные вентиляционные установки, а в таких зданиях, как гостиницы, зрелищные предприятия, музеи, универсальные магазины применяются системы воздушного отопления и кондиционирования воздуха. Во многих зданиях устанавливаются насосы систем горячего и холодного водоснабжения. Большинство механизмов оборудовано асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором.

В сельском хозяйстве, помимо осветительных установок, используется значительное количество силовых приемников электроэнергии.

В животноводстве основными силовыми электроприемниками являются кормоприготовительные агрегаты, дробилки, соломосилосорезки, транспортеры, агрегаты для приготовления травяной муки, кормораздатчики, доильные агрегаты, охладители-очистители молока, пастеризаторы, сепараторы, вентиляционные установки, насосы, электростригальные аппараты, кормораздатчики, инкубаторы и др. В подсобных подразделениях сельскохозяйственных предприятий применяются токарные, сверлильные, точильные, фрезерные, шлифовальные, расточные и другие станки, электросварочные агрегаты, пилорамы, электрические пилы, деревообрабатывающие строгальные и фрезерные станки, вентиляторы, насосы, компрессоры и т. д. Мощность отдельных силовых установок в сельском хозяйстве не превышает 200 кВт.Как правило, применяются асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором, которые питаются на напряжении 0,4 кВ.

Электрифицированный транспорт магистральных и пригородных железных дорог питается на переменном однофазном токе промышленной частоты при номинальном напряжении 25 кВ. На магистральных дорогах для тяги применяются электровозы мощностью 4590-6520 кВт с двигателями постоянного тока. Моторные вагоны пригородных электропоездов имеют мощность 800-880 кВт. Переменное напряжение питания 25 кВ на электровозе и в моторном вагоне понижается с помощью трансформатора и выпрямляется полупроводниковым преобразователем.

Трамваи и троллейбусы получают электроэнергию на постоянном токе при напряжении 550 В, а метрополитена - при напряжении 750 В. Трамвайные вагоны имеют мощность 172-180 кВт, троллейбусы - 110-150 кВт, а моторные вагоны метрополитена - 272 кВт. Электрифицированный железнодорожный и городской транспорт питается от тяговых подстанций. Высшее напряжение тяговых подстанций железнодорожного транспорта составляет 110-220 кВ, метрополитена - 10-35 кВ, трамвая и троллейбуса - 10 кВ.

В строительстве электроэнергия применяется для привода электродвигателей подъемно-транспортных установок, бетоно- и растворомешалок, средств малой механизации, машин и оборудования для строительно-отделочных работ, для обеспечения работы сварочных установок, для электронагрева бетона, железобетонных изделий и грунта, для электрического освещения.

Взаимосвязи между потребителями электроэнергиии энергосистемой

Расчеты за электропотребление производятся по одноставочным или двухставочным тарифам, которые могут дифференцироваться по зонам суток (дням недели, сезонам года). Расчетный учет электроэнергии предназначен для измерения количества выработанной, а также отпущенной потребителям электроэнергии с целью денежного расчета за нее.

Технический учет применяется для контроля расхода электроэнергии внутри предприятия. В качестве расчетных счетчиков на промышленных предприятиях следует предусматривать многотарифные (не менее четырех тарифов) электронные приборы учета электроэнергии с интеграцией их в автоматизированную систему контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ). Для технического учета допускается использовать индукционные и электронные счетчики, которые рекомендуется объединять в соответствующую АСКУЭ.

Расчетные первичные приборы учета следует устанавливать, как правило, в точках балансового разграничения электрических сетей предприятия с энергоснабжающей организацией.

При дефиците мощности в энергосистеме должна быть возможность ограничения потребления электроэнергии и мощности. Для этого разрабатываются соответствующие графики, определяющие величины и очередности ограничения электропотребления и отключения электроэнергии с учетом технологических особенностей производств промышленных предприятий. С этой целью на предприятиях должны предусматриваться такие структуры групп электроприемников и схемы их электроснабжения, которые позволяли бы быстро снижать нагрузку предприятия, не затрагивая производств с ответственными потребителями электроэнергии. Для предприятий, участвующих в графиках ограничений электропотребления, рассчитывается активная нагрузка технологической и аварийной брони. Технологическая бронь электроснабжения определяется минимальной потребляемой мощностью и временем, необходимым для завершения технологического процесса, после чего производятся соответствующие отключения. Аварийная бронь определяется минимальной мощностью (расходом электроэнергии), обеспечивающей при остановке предприятия безопасность людей, сохранность оборудования, питание аварийного и охранного освещения, вентиляции, канализации, отопления, водоотлива, средств пожаротушения и других ответственных электроприемников.

Показать полностью… https://vk.com/doc112433684_446504755
145 Кб, 12 июня 2017 в 19:41 - Россия, Москва, ЭЭИ, 2017 г., doc
Рекомендуемые документы в приложении