Несимметрия токов в фазах привела к росту потерь в1,417раза.
Вопрос 11. Влияние на потери мощности несимметрии напряжения. О связи потерь активной мощности и потерь напряжения.
При несимметрии в трехфазных сетях появляются дополнительные потери в элементах электросетей, сокращается срок службы ламп и электрооборудования и снижаются экономические показатели его работы.
Влияние на потери мощности несимметрии нагрузки
Несимметрию напряжений в электросетях создают сами потребители электроэнергии. Первичные источники (синхронные генераторы) вырабатывают симметричную систему напряжений, и если потребители обеспечивают одинаковую нагрузку по фазам (одинаковые линейные токи), то у них будет симметричная система напряжений. Если же у потребителей будет неодинаковая нагрузка по фазам, то в линейных проводах линий электропередачи возникнут перепады напряжений и, как следствие этого, несимметричная система напряжений. Такое положение возможно при наличии у потребителей однофазных нагрузок.
Чем больше мощность электродвигателя, тем больше кратность пускового тока и, соответственно, больше потери электроэнергии при одинаковой несимметрии напряжений. При несимметричных напряжениях указанная дополнительная мощность, потребляемая из электросети, может достигать 20% от общей потребляемой мощности. Кроме того, возрастают потери мощности и в самом электродвигателе – примерно на 20 – 40%.
Для оценки влияния несимметрии напряжений на потери электроэнергии рассмотрим результаты испытания трехфазного электродвигателя мощностью 2,2 кВт с вентиляторной нагрузкой на валу при питании от сети с несимметричными напряжениями. Обмотка статора соединена с изолированной нейтралью в звезду, т.е. без присоединения нулевой точки обмотки к нулевому проводу электросети.
Экспериментальные данные таковы:
· фазные напряжения – UA = 186 В, UB = 203 В, UC = 220 В;
· линейные напряжения – UAB = 321 В, UBC = 378 В, UCA= 349,5 В;
· линейные токи – IA = 0,875 А, IB = 4,675 А, IC = 4,825 А;
· фазные активные мощности – PA = 130 Вт, PB = 945 Вт, PC = 700 Вт.
На основании экспериментальных данных построим векторную диаграмму на комплексной плоскости (см. рис. 1).
Рисунок 1 – Векторная диаграмма несимметричных напряжений
Добавочные потери в обмотке статора электродвигателя, обусловленные несимметрией подводимых напряжений, находим по формуле:
Согласно результатам расчетов фазное напряжение прямой последовательности UФ1 = 202,353 В, фазное напряжение обратной последовательности UФ2 = 21,138 В, коэффициент обратной последовательности фазных напряжений K2U = 10,446%. Ток прямой последовательности IФ1 при этом равен 3,109 А, ток обратной последовательности IФ2 = 2,37 А, коэффициент обратной последовательности токов K2I = 76,223%. Согласно расчетам активная мощность прямой последовательности P1 будет равна 1 675,63 Вт, активная мощность обратной последовательности P2 составит 98,897 Вт, отношение активной мощности обратной последовательности к активной мощности прямой последовательности будет равняться 5,902%, а отношение активных потерь мощности в обмотке статора от токов IФ2 к потерям мощности от токов IФ1 установлено на уровне 58,11%.
Анализ экспериментальных данных и результатов расчетов показывает, что несимметрия напряжений – вовсе не такое безобидное явление, как может показаться на первый взгляд.Следует отметить, что значение несимметрии токов выше значения несимметрии напряжений, что вызывает существенное увеличение потерь мощности в самих трехфазных электродвигателях и ведет к увеличению температуры обмоток статора. Повышение температуры обмоток и увеличение вибрации ротора отрицательно сказываются на надежности и сроке службы электродвигателей. Соединение обмоток статора с изолированной нейтралью «в звезду» приводит к несимметрии углов сдвига фаз между фазными напряжениями и токами, что наглядно видно по векторной диаграмме. При таком соединении обмоток отсутствуют токи нулевой последовательности из-за отсутствия контура для их протекания.
Допустимые нормы несимметрии напряжений устанавливает Межгосударственный стандарт ГОСТ 13109 – 97 (Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения). В этом стандарте нормально допустимое значение коэффициента несимметрии напряжений по обратной и нулевой последовательностям установлено на уровне 2%, а предельно допустимое значение – на уровне 4%.
При наличии несимметричной нагрузки появляются дополнительные потери электроэнергии как в нулевом проводе, так и в проводах фаз. Кроме того, увеличиваются потери и в питающем трансформаторе из-за нагрева его бака магнитными потоками нулевой последовательности.
Несимметрия токов в фазах привела к росту потерь в1,417раза.
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 724; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!