Die Auswirkung von Spannungsschwankungen, -einbrüchen und -unsymmetrien auf den Betrieb elektrischer Geräte

Folgen von Spannungsschwankungen und Einbrüchen im Stromnetz

Schwankungen und Spannungsabfälle im Stromnetz führen zu folgenden Folgen:

— Schwankungen im Lichtstrom von Beleuchtungsgeräten (Flickereffekt);

— Verschlechterung der Qualität von Fernsehempfängern;

— Fehlfunktion der Röntgenausrüstung;

— Fehlbedienung von Regelgeräten und Computern;

— Störungen im Betrieb von Umrichtern;

— Schwankungen im Drehmoment der Welle rotierender Maschinen, die zu zusätzlichen Stromverlusten und erhöhtem Geräteverschleiß führen, sowie Störungen in technologischen Prozessen, die eine stabile Drehzahl erfordern.

Der Grad der Beeinflussung des Gerätebetriebs wird durch die Amplitude der Schwingungen und deren Frequenz bestimmt.

Starke Lastschwankungen, beispielsweise in Walzwerken, verursachen Schwankungen im Drehmoment, der Wirk- und Blindleistung lokaler Kraftwerksgeneratoren.

Schwankungen und Spannungseinbrüche von mehr als 10 % können zum Erlöschen von Gasentladungslampen führen, die je nach Lampentyp möglicherweise erst nach längerer Zeit wieder zünden. Bei starken Schwankungen und Spannungsabfällen (mehr als 15 %) können die Kontakte der Magnetstarter abfallen und es zu Produktionsstörungen kommen.

Schwankungen von 10–12 % können zu Schäden an Kondensatoren und Gleichrichterventilen führen.

Starke Spannungsschwankungen wirken sich negativ auf die Dynamik der Zugbewegung aus. Durch Spannungsschwankungen verursachte Überspannungen und Überspannungen verringern die Zuverlässigkeit von Schützen und sind gefährlich für die Auslösung. Bei Elektrofahrzeugen sind Schwankungen in der Größenordnung von 4-5 % gefährlich.

Einfluss von Spannungsschwankungen und -abfällen auf den Betrieb elektrischer Geräte

Spannungsschwankungen haben praktisch keinen Einfluss auf die Qualität des Lichtbogenschweißens (aufgrund der Trägheit thermischer Prozesse im Schweißgut), beeinflussen jedoch die Qualität des Punktschweißens erheblich.

Der Anstieg der Stromverluste in innerbetrieblichen Netzen durch Spannungsschwankungen mit einer Amplitude von 3 % überschreitet nicht 2 % des Ausgangswerts der Verluste.

In metallurgischen Anlagen führen Spannungsschwankungen von mehr als 3 % zu einer Diskrepanz in den Betriebsgeschwindigkeiten der Antriebe von kontinuierlichen Walzwerken, was die Qualität (Dickenstabilität) des gewalzten Bandes verringert.

Bei der Herstellung von Chlor und Natronlauge führen Spannungsschwankungen zu einem starken Anstieg des Anodenverschleißes und einem Rückgang der Produktivität.

Ein Spannungsabfall während der Produktion von Chemiefasern führt zu einem Anlagenstillstand, der zwischen 15 Minuten (bei 10 % Anlagenausfall) und 24 Stunden (bei 100 % Anlagenausfall) bis zum Neustart dauert. Fehlerhafte Produkte machen 2,2 bis 800 % der Tonnage eines Technologiezyklus aus. Die Zeit für die vollständige Wiederherstellung des technologischen Prozesses beträgt 3 Tage.

Der Einfluss von Spannungsschwankungen und -abfällen auf asynchrone Elektromotoren

Spannungsschwankungen und -einbrüche wirken sich spürbar auf Induktionsmotoren mit geringer Leistung aus. Dies stellt eine Gefahr für die Textil-, Papier- und andere Industrien dar, die hohe Anforderungen an die Stabilität der Drehzahl elektrischer Antriebe stellen. Insbesondere Spannungsschwankungen in Chemiefaserfabriken führen zu einer instabilen Rotation der Wicklungen. Dadurch reißen die Nylonfäden entweder oder es entsteht eine ungleichmäßige Dicke.

Der Einfluss von Spannungsungleichgewichten auf den Betrieb elektrischer Geräte

Das Ungleichgewicht eines Dreiphasensystems mit Spannung führt zum Auftreten von Gegensystemströmen und in 4-Leiternetzen zusätzlich von Nullsystemströmen.Gegensystemströme verursachen eine zusätzliche Erwärmung rotierender Maschinen, das Auftreten uncharakteristischer Oberschwingungen beim Betrieb von Mehrphasenumrichtern und andere Phänomene.

Bei einer Spannungsunsymmetrie von 2 % verringert sich die Lebensdauer von Asynchronmotoren um 10,8 %, von Synchronmotoren um 16,2 %; Transformatoren – um 4 %; Kondensatoren – um 20 %. Durch den zusätzlichen Stromverbrauch heizt sich das Gerät auf, was die Effizienz verringert. Verdrahtung. Die Drehzahl von Asynchronmotoren nimmt leicht ab, Wellenvibrationen und Geräusche nehmen zu.

Um eine Überhitzung des Motors zu vermeiden, muss seine Belastung reduziert werden. Laut Veröffentlichung IEC 892 ist eine volle Motorauslastung nur mit einem Spannungsgegensystemfaktor von maximal 1 % zulässig. Bei 2 % soll die Belastung auf 96 %, bei 3 % auf 90 %, bei 4 % auf 83 % und bei 5 % auf 76 % reduziert werden.

Wenn technologische Anlagen mit einem Schutz gegen Spannungsungleichgewichte ausgestattet sind, können sie bei hohen Ungleichgewichten abgeschaltet werden, was zu technologischen Ausfällen führt (Qualitätsminderung und unzureichende Produktversorgung, Ausschuss).

Der Haupteffekt des Spannungsungleichgewichts ist jedoch die Erwärmung des Geräts, wodurch die zulässigen Werte für einige Zeit überschritten werden können, wenn dies in den folgenden Momenten durch ein geringeres Ungleichgewicht ausgeglichen wird. Diese Bestimmung bezieht sich auf die Änderung der Unwucht innerhalb einer Zeit, die die Aufwärmzeit des Geräts nicht überschreitet.

Einfluss von Spannungs- und Frequenzabweichungen auf die Leistung elektrischer Geräte

Spannungsabweichungen in die positive Richtung führen zu einer Verringerung der Verluste in Netzen, einer Leistungssteigerung von Mechanismen, die von Asynchronmotoren angetrieben werden), aber der Energieverbrauch steigt, die Lebensdauer von Geräten, insbesondere Glühlampen, verringert sich.

Eine negative Abweichung von der Nennleistung führt zum gegenteiligen Phänomen, allerdings verringert sich auch die Lebensdauer der Motoren. Die optimale Spannung des Motors (bezogen auf seine Lebensdauer) entspricht nicht immer der Nennspannung, weicht sie jedoch davon ab, verringert sich die Lebensdauer.

Frequenzabweichungen wirken sich noch weniger auf die Lebensdauer der Geräte aus EnergieverlusteSpannungsabweichung.

Die Hauptursache für Schäden aufgrund von Spannungs- und Frequenzabweichungen ist eine gewisse Verringerung der Geräteleistung und ähnelt Schäden, die durch Beschränkungen der verbrauchten Energiemenge entstehen.

In den meisten Branchen wird dieser Rückgang durch einen Anstieg der Maschinenstunden oder Überstunden ausgeglichen. Experimentell kann es nur auf automatischen Linien mit kontinuierlicher Produktion behoben werden.

In einigen Fällen wird die Spannung innerhalb akzeptabler Grenzen gesenkt, um den Stromverbrauch zu senken, was als Energiesparmaßnahme gilt.