מקלטי אנרגיה חשמלית

המקלט של אנרגיה חשמלית (מקלט חשמלי) הוא מכשיר, יחידה, מנגנון המיועד עבור המרה של אנרגיה חשמלית בסוג אחר של אנרגיה (כולל חשמל, לפי פרמטרים אחרים) כדי להשתמש בו.

על פי ייעודם הטכנולוגי, הם מסווגים בהתאם לסוג האנרגיה שאליה ממיר מקלט זה אנרגיה חשמלית, בפרט:

• מנגנונים של כוננים של מכונות ומנגנונים;

• מפעלי אלקטרו-תרמיות וחשמל;

• מתקנים אלקטרוכימיים;

• התקנה של אסתניה אלקטרודה;

• התקנות של שדות אלקטרוסטטיים ואלקטרומגנטיים,

• אלקטרופילטרים;

• מתקנים לטיפול בניצוץ;

• מכונות אלקטרוניות ומחשוב;

• התקני בקרה ובדיקה של מוצרים.

משתמש באנרגיה חשמלית הנקרא מקלט חשמלי או קבוצה של מקלטים חשמליים המאוחדים בתהליך טכנולוגי וממוקמים באזור מסוים.

החוק הפדרלי "על אנרגיה" מגדיר את צרכן החשמל והאנרגיה התרמית כאדם הרוכש אותו לצרכיו הביתיים או התעשייתיים, ואת נושאי תעשיית החשמל - "אנשים המבצעים פעילויות בתחום האנרגיה החשמלית, לרבות הפקת אנרגיה חשמלית ותרמית, אספקת אנרגיה לצרכנים "במהלך הולכת חשמל, בקרת שיגור תפעולית בענף החשמל, מכירת חשמל, ארגון רכישה ומכירה של חשמל".

סיווג צרכני חשמל להבטחת אמינות אספקת החשמל

במונחים של הבטחת האמינות של אספקת החשמל, צרכני האנרגיה החשמלית מחולקים לשלוש הקטגוריות הבאות:

מקלטי חשמל מקטגוריה I - מקלטי חשמל שהפסקת אספקתם עלולה להוביל ל: סכנה לחיי אדם, פגיעה משמעותית במשק הלאומי, פגיעה בציוד בסיסי יקר, פגמים מסיביים במוצר, שיבוש תהליך טכנולוגי מורכב, שיבוש תפקודם של מרכיבים חשובים במיוחד בכלכלת הקהילה.

מתוך ההרכב מקלטי חשמל מקטגוריה 1 נבדלת קבוצה מיוחדת של מקלטים חשמליים, שהפעלתם הרציפה נחוצה להשבתה חלקה של הייצור על מנת למנוע איומים על חיי אדם, פיצוצים, שריפות ופגיעה בציוד ראשי יקר.

מקלטי חשמל מקטגוריה II - מקלטי חשמל, שהפסקת אספקת החשמל שלהם מובילה למחסור המוני במוצרים, הפרעות המוניות של עובדים, מנגנונים ותחבורה תעשייתית, הפרעה לפעילות הרגילה של מספר לא מבוטל של תושבי הערים והכפרים. אזורים.

מקלטי חשמל מקטגוריה III - כל המקלטים החשמליים האחרים שאינם עונים להגדרות לקטגוריות I ו-II. מדובר בקבלני סדנאות עזר, ייצור לא סדרתי של מוצרים וכו'.

מקלטי חשמל מקטגוריה I חייבים להיות מסופקים בחשמל משני מקורות כוח מיותרים זה מזה, וניתן לאפשר הפסקה באספקת החשמל שלהם במקרה של הפסקת חשמל מאחד ממקורות החשמל רק לזמן שחזור אוטומטי של אספקת החשמל. על מנת לספק לקבוצה מיוחדת של צרכני חשמל מקטגוריה I, יש לספק אספקה ​​נוספת ממקור כוח שלישי בלתי תלוי מיותר הדדי.

על מנת לקבוע נכון את קטגוריית המקלטים החשמליים, יש להעריך את ההסתברות לתאונה בחלקי מערכת אספקת החשמל, כדי לקבוע את ההשלכות האפשריות והנזק החומרי כתוצאה מתאונות אלו. בעת קביעת הקטגוריה של מקלטי חשמל, אין להפריז בקטגוריית ההספק הרציף הנדרש עבור קבוצות שונות של מקלטי חשמל. בעת קביעת מקלטי החשמל לקטגוריה הראשונה נלקחת בחשבון הרזרבה הטכנולוגית, עבור השנייה - עקירת הייצור.

סיווג מקלטי אנרגיה חשמלית

צרכני חשמל מאופיינים ב:

1.כוח מותקן כולל של מקלטים חשמליים;

2. בהשתייכות לענף (למשל חקלאות);

3. לפי קבוצת תעריפים;

4. לפי קטגוריות של שירותי אנרגיה.

מתקני חשמל המייצרים, הופכים, מחלקים וצורכים חשמל מחולקים לפי רמת המתח למתקנים חשמליים עם מתח מעל 1 קילו וולט ועד 1 קילו וולט (עבור מתקני חשמל עם זרם ישר - עד 1.5 קילו וולט). מתקני חשמל במתח של עד 1 קילו וולט AC מתבצעים עם נייטרלי מוארק מוצק, ובתנאים עם דרישות בטיחות מוגברות - עם נייטרלי מבודד (מכרות כבול, מכרות פחם, מתקני חשמל ניידים וכו').

מתקנים מעל 1 קילו וולט מחולקים למתקנים:

1) עם ניטרלי מבודד (מתח 35 קילו וולט ומטה);

2) עם נייטרלי מפוצה (מחובר לאדמה על ידי התנגדות אינדוקטיבית כדי לפצות על זרמים קיבוליים), משמשים לרשתות עם מתח של עד 35 קילו וולט ולעיתים רחוקות 110 קילו וולט;

3) עם נייטרלי מוארק עיוור (מתח 110 קילו וולט ויותר).

מטבעו של הזרם, ניתן לחלק את כל מקלטי החשמל הפועלים מהרשת למקלטים חשמליים בעלי זרם חילופין בתדר תעשייתי של 50 הרץ (במדינות מסוימות הם משתמשים ב-60 הרץ), זרם חילופין בתדר מוגבר או מופחת וזרם ישר .

רוב צרכני האנרגיה החשמלית של משתמשי חשמל תעשייתיים פועלים על זרם חילופין תלת פאזי בתדר של 50 הרץ.

נעשה שימוש בהגדרות תדר מוגבר:

• לחימום לצורך התקשות, להטבעת מתכת, תנורי מיקרוגל וכו';

• בטכנולוגיות בהן נדרשת מהירות סיבוב גבוהה של מנוע חשמלי (תעשיית טקסטיל, עיבוד עץ, כלי חשמל ניידים בבניית מטוסים) וכו'.

כדי להשיג תדר של עד 10,000 הרץ משתמשים בממירי תיריסטורים, לתדרים מעל 10,000 הרץ השתמשו ב גנרטורים אלקטרוניים.

מקלטים חשמליים בתדר נמוך משמשים בהתקני תחבורה, למשל עבור מפעלי גלגול (f = 16.6 הרץ), במפעלי ערבוב מתכות בתנורים (f = 0 ... 25 הרץ). בנוסף, תדר המתח המופחת משמש במכשירי חימום אינדוקציה.

ניסיון בשימוש בתדרים תעשייתיים (50 הרץ) ומוגברים (60 הרץ) אישר את ההיתכנות הכלכלית של תדר של 60 הרץ, וחישובים טכניים וכלכליים הראו שהתדר האופטימלי צריך להיות 100 הרץ.

מקלטי חשמל אופייניים

כל מקלטי החשמל מאופיינים בפרמטרים שונים. יחד עם זאת, אופני פעולתם מתוארים על ידי LEG, ולכן לצורך ניתוח מצבי צריכת האנרגיה משתמשים במקלטי כוח אופייניים, שהם קבוצות של מקלטי כוח דומים במצבי הפעולה ובפרמטרים הבסיסיים.

הקבוצות הבאות שייכות למקלטי חשמל טיפוסיים:

• מנועים חשמליים למתקני חשמל ותעשייה;

• מנועים חשמליים למכונות ייצור;

• תנורים חשמליים;

• מתקנים אלקטרו-תרמיים;

• מתקני תאורה;

• תיקון והסבת התקנות.

מקלטי חשמל מארבע הקבוצות הראשונות נקראים באופן מסורתי מקלטי חשמל. חלקה של כל קבוצה בצריכת האנרגיה של המיזם תלוי בענף ובמאפייני תהליך הייצור.

מקלטי זרם ישר

זרם ישר משמש בציפוי אלקטרוני (ציפוי כרום, ציפוי ניקל וכו'), לריתוך זרם ישר, להנעת מנועי DC וכו'.

מנועים חשמליים

בהתבסס על הסיווגים המפורטים לעיל, הסט המורכב ביותר של מקלטים חשמליים הוא כונן חשמלי. הנפוץ ביותר הוא כונן חשמלי אסינכרוני, המאופיין בצריכה משמעותית של כוח תגובתי, זרמי התנעה גבוהים ורגישות משמעותית לסטיות של מתח הרשת מהנומינלי.

במתקנים שאינם דורשים בקרת מהירות במהלך הפעולה, נעשה שימוש בכוננים חשמליים AC (מנועים אסינכרוניים וסינכרונים). מנועי AC לא מוסדרים הם הסוג העיקרי של צרכני האנרגיה בתעשייה, המהווים כ-70% מסך ההספק.

השיקולים הבאים משמשים לעתים קרובות בעת בחירת סוג המנוע עבור כונן AC לא מווסת:

• במתחים של עד 1 קילוואט והספק של עד 100 קילוואט, חסכוני יותר להשתמש במנועים אסינכרוניים, ומעל 100 קילוואט - סינכרוני;

• במתח 6 קילוואט והספק של עד 300 קילוואט - מנועים אסינכרוניים, מעל 300 קילוואט - סינכרוני;

• במתח 10 קילוואט והספק של עד 400 קילוואט - מנועים אסינכרוניים, מעל 400 קילוואט - סינכרוני.

מנועים אסינכרוניים עם רוטור פאזה משמשים בכוננים רבי עוצמה עם תנאי התחלה קשים (במכונות הרמה וכו').

למנועים החשמליים של מתקנים תעשייתיים כמו מדחסים, מאווררים, משאבות והתקני הרמה-הובלה, בהתאם להספק הנומינלי, יש מתח אספקה ​​של 0.22-10 קילו וולט. ההספק הנקוב של המנועים החשמליים של מתקנים אלה משתנה משברים של קילוואט ל-800 קילוואט או יותר. המקלטים החשמליים המצוינים מתייחסים בדרך כלל לקטגוריה I של אמינות אספקת החשמל.לדוגמה, כיבוי האוורור בסדנאות לייצור כימיקלים מצריך פינוי אנשים מהמתחם ולפיכך הפסקת ייצור.

המרת זרם חילופין לזרם ישר מצריכה עלויות התקנת יחידות המרה וציוד בקרה, בניית מתחמים עבורן וכן עלויות תפעול של תחזוקה ואובדן חשמל. לכן, עלות מערכת אספקת החשמל והעלות הספציפית של חשמל בזרם ישר גבוהות יותר מאשר בזרם חילופין. מנועי DC יקרים יותר ממנועים אסינכרוניים וסינכרונים. כונני DC משתנים משמשים כאשר נדרש שינוי מהירות מהיר, רחב ו/או חלק.

מקדם הספק של מקלטים חשמליים

תכונה חשובה של מקלט חשמלי היא גורם כוח cos (φn). מקדם ההספק הוא מאפיין דרכון המשקף את חלקו של הכוח הפעיל הנצרך בעומס ובמתח נומינליים. העלות המדורגת של מנוע חשמלי תלויה בסוגו, בהספק המדורג, במהירות ובמאפיינים אחרים שלו. כאשר עובדים עם מנועים חשמליים, המחיר שלהם תלוי בעיקר בעומס.

עבור הנעה חשמלית של משאבות גדולות, מדחסים ומאווררים, משתמשים לעתים קרובות במנועים סינכרוניים, המשמשים כמקורות נוספים של כוח תגובתי במערכת החשמל.

מכשירי הרמה והובלה מאופיינים בזעזועים תכופים של העומס, הגורמים לשינויים במקדם ההספק בגבולות משמעותיים (0.3-0.8). על פי אמינות אספקת החשמל, הם מתייחסים בדרך כלל לקטגוריות I ו-II (בהתאם לתפקידם בתהליך הטכנולוגי).
מקלטי חשמל תקולים

מ מכשירים חשמליים הבעיות הגדולות ביותר נגרמות על ידי תנורי קשת מהסיבות הבאות:

• כוח עצמי גבוה (עד עשרות מגה וואט); חוסר ליניאריות ועלות נמוכה הנגרמת על ידי שנאי התנור;
• עליות מתח פעיל ותגובתי המתרחשות במהלך הפעולה;
• סטיות ריצה מהסימטריה של עומסי הפאזה.

למפעלי ריתוך חשמלי AC יש בעיות דומות לתנורי קשת. העלות שלהם נמוכה במיוחד.

גם תאורה חשמלית גורמת לכמה בעיות ברשת החשמל, כלומר: מנורות פריקה בעלות יעילות גבוהה המשמשות במקום מנורות ליבון בעלות מאפיין לא ליניארי והן רגישות להפסקות חשמל קצרות טווח (שברירי שניות). אולם נכון לעכשיו, בעיות אלו נפתרות על ידי החלפת המנורות לאספקת חשמל בתדר גבוה באמצעות ממירי תדר נפרדים, מה שמשפר לא רק את התאורה שלהן, אלא גם את פרמטרי האנרגיה שלהן.

מקורות אור (ליבון, ניאון, קשת, כספית, נתרן וכו') הם מקלטים חשמליים חד פאזיים ומרווחים באופן שווה על פני שלבים כדי להפחית את האסימטריה. עבור מנורות ליבון cosφ = 1, ולמנורות פריקת גז cosφ = 0.6.

אספקת החשמל של התקני בקרה ועיבוד מידע כפופה לדרישות מוגברות מבחינת אמינות ואיכות החשמל, ולכן הם מופעלים, ככלל, ממקורות של אספקת חשמל ללא הפרעה מובטחת.