Впливвідхилень напруги
Рис. 12.1
Механічна характеристика двигуна при номінальній (М1) і зниженій (М2) напругах.
При зміні напруги змінюється механічна характеристика асинхронного двигуна (АД) - залежність його обертаючого моменту М від ковзання s або частоти обертання (рис.12.1). З достатньою точністю можна вважати, що обертаючий момент двигуна пропорційний квадрату напруги на його виводах. При зниженні напруги зменшується обертаючий момент і частота обертання ротора двигуна, тому що збільшується його ковзання. Зниження частоти обертання залежить також від закону зміни моменту опору Mc (на рис 4.1 Mc прийнятий постійним) і від завантаження двигуна.
При малих завантаженнях двигуна частота обертання ротора буде більше номінальної частоти обертання (при номінальному завантаженні двигуна). У таких випадках зниження напруги не приводять до зменшення продуктивності технологічного встаткування, тому що зниження частоти обертання двигунів нижче номінальної не відбувається.
Для двигунів, що працюють із повним навантаженням, зниження напруги приводить до зменшення частоти обертання. Якщо продуктивність механізмів залежить від частоти обертання двигуна, то на виводах таких двигунів рекомендують підтримувати напругу не нижче номінальної. При значному зниженні напруги на виводах двигунів, що працюють із повним навантаженням, момент опору механізму може перевищити обертаючий момент, що приводить до “перекидання” двигуна, тобто до його зупинки. Щоб уникнути ушкоджень двигун необхідно відключити від мережі.
Зниження напруги погіршує й умови пуску двигуна, тому що при цьому зменшується його пусковий момент.
Практичний інтерес представляє залежність споживаної двигуном активної й реактивної потужності від напруги на його виводах.
У випадку зниження напруги на затискачах двигуна реактивна потужність намагнічування зменшується (на 2 - 3 % при зниженні напруги на 1 %), при тій же споживаній потужності збільшується струм двигуна, що викликає перегрів ізоляції.
Якщо двигун довгостроково працює при зниженій напрузі, то через прискорене зношування ізоляції термін служби двигуна зменшується. Приблизно термін служби ізоляції Т можна визначити за формулою:
де Тном – термін служби ізоляції двигуна при номінальній напрузі й номінальному навантаженні;
R – коефіцієнт, що залежить від значення й знака відхилення напруги, а також від коефіцієнта завантаження двигуна.
З погляду нагрівання двигуна більше небезпечні в розглянутих межах негативні відхилення напруги.
Зниження напруги приводить також до помітного росту реактивної потужності, що втрачається в реактивних опорах розсіювання ліній, трансформаторів і АД.
Підвищення напруги на виводах двигуна приводить до збільшення споживаної ними реактивної потужності. При цьому питоме споживання реактивної потужності росте зі зменшенням коефіцієнта завантаження двигуна. У середньому на кожний відсоток підвищення напруги споживана реактивна потужність збільшується на 3 % і більше (в основному за рахунок збільшення струму холостого ходу двигуна), що у свою чергу приводить до збільшення втрат активної потужності в елементах електричної мережі.
Лампи накалювання характеризують номінальними параметрами: споживаною потужністю, світловим потоком, світловою віддачею (що дорівнює відношенню випромінюваного лампою світлового потоку до її потужності) і середнім номінальним терміном служби. Ці показники значною мірою залежать від напруги на виводах ламп накалювання.
Зміни напруги приводять до відповідних змін світлового потоку й
освітленості, що, в остаточному підсумку, впливає на продуктивність праці й стомлюваність людини.
Люмінесцентні лампи менш чутливі до відхилень напруги. При підвищенні напруги споживана потужність і світловий потік збільшують, а при зниженні - зменшують, але не в такому ступені як у ламп накалювання. При зниженій напрузі умови запалювання люмінесцентних ламп погіршують, тому строк їхньої служби, обумовлений розпиленням оксидного покриття електродів, скорочується як при негативних, так і при позитивних відхиленнях напруги.
При відхиленнях напруги на 10% термін служби люмінесцентних ламп у середньому знижується на 20 - 25%. Істотним недоліком люмінесцентних ламп є споживання ними реактивної потужності, що росте зі збільшенням напруги.
Відхилення напруги негативно впливають на якість роботи й термін служби побутової електронної техніки (радіоприймачі, телевізори, телефонно-телеграфний зв'язок, комп'ютерна техніка).
Вентильні перетворювачі звичайно мають систему автоматичного регулювання постійного струму шляхом фазового керування. При підвищенні напруги в мережі кут регулювання автоматично збільшується, а при зниженні напруги зменшується. Підвищення напруги на 1 % призводить до збільшення споживання реактивної потужності перетворювачем приблизно на 1-1,4%, що приводить до погіршення коефіцієнта потужності. У той же час інші показники вентильних перетворювачів з підвищенням напруги поліпшують, і тому вигідно підвищувати напругу на їхніх виводах у межах припустимих значень .
Електричні печі чутливі до відхилень напруги. Зниження напруги електродугових печей, наприклад, на 7 % призводить до подовження процесу плавки стали в 1,5 рази. Підвищення напруги вище 5% призводить до перевитрати електроенергії .
Відхилення напруги негативно впливають на роботу електрозварювальних машин: наприклад, для машин точкового зварювання при зміні напруги на 15% виходить 100 % - ний брак продукції .
