Приемник и потребитель электрической энергии
Понятие приемника электрической энергии
Определение приемника электрической энергии приведено в ПУЭ. Согласно пуэ приемник электрической энергии это:
1.2.7. Приемник электрической энергии (электроприемник) - аппарат, агрегат и др., предназначенный для преобразования электрической энергии в другой вид энергии.
В учебно- методическом пособии Национального исследовательского Томского политехнического университета (ТПУ) Электрооборудование промышленности, Часть 1 "Источники, приемники и преобразователи электрической энергии", под редакцией Л.К. Бурулько и Ю.Н. Дементьева дана классиффикация приемников электрической энергии и приведены категории приемников электрической энергии.
1.2. Классификация приемников электрической энергии
Около 70% всей вырабатываемой в нашей стране электрической энергии потребляется приемниками промышленных предприятий.
Приемниками электрической энергии (электроприемники ЭП) называется аппарат, агрегат, механизм, предназначенный для преобразования электрической энергии в другой вид энергии.
Приемники электроэнергии промышленных предприятий делятся на следующие группы:
1 Приемники трехфазного тока напряжением до 1000 В, частотой 50 Гц.
2 Приемники трехфазного тока напряжением выше 1000 В, частотой 50 Гц.
3 Приемники однофазного тока напряжением до 1000 В, частотой 50 Гц.
4 Приемники, работающие с частотой, отличной от 50 Гц, питаемые от преобразовательных подстанций и установок.
5 Приемники постоянного тока, питаемые от преобразовательных подстанций и установок.
Для всех приемников перечисленных выше групп необходимо выяснить
1 требования, предъявляемые к действующим Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) к надежности питания приемников (1-я, 2-я и 3-я категории);
2 режим работы (продолжительный, кратковременный, повторно-
кратковременный);
3 места расположения приемников электроэнергии и являются ли они стационарными или передвижными.
По частоте тока приемники электроэнергии делятся на приемники промышленной (50 Гц), высокой (выше 10 кГц), повышенной (до 10 кГц) и пониженной (ниже 50 Гц) частотами.
Большинство ЭП использует электрическую энергию нормальной промышленной частоты. Установки высокой и повышенной частоты применяются для нагрева под закалку, ковку и штамповку металлов, а также для плавки металлов. К приемникам с повышенной частотой относятся, например, электрические двигатели в текстильной промышленности при производстве искусственного шелка (частота 133 Гц).
Для преобразования переменного тока промышленной частоты в токи высокой и повышенной частоты служат двигатели-генерторы (электромашинные преобразователи), а также тиристорные или ионные преобразователи. Для получения повышенной частоты до 10 кГц применяют преимущественно тиристорные преобразователи (инверторы).
Для получения частот 10 кГц и выше применяются ламповые генераторы. От ионных генераторов можно получать до 2800 Гц. К приемникам с пониженной частотой относятся коллекторные электродвигатели, применяемые для транспортных целей (16 2/3 Гц), перемешиватели жидкого металла (до 25 Гц) и индукционные нагревательные устройства для отливки крупных деталей. Переменный ток пониженной частоты в промышленных установках широкого применения не имеет.
В настоящее время электроснабжение промышленных предприятий ведется на переменном трехфазном токе. Для питания групп приемников постоянного тока сооружаются преобразовательные подстанции, на которых устанавливаются преобразовательные агрегаты: полупроводниковые выпрямители, ртутные выпрямители, двигатели-генераторы и механические выпрямители.
Преобразовательные агрегаты питаются от сети трехфазного тока и являются, поэтому приемниками трехфазного тока.
Приемники постоянного тока, имеющие индивидуальные преобразовательные агрегаты: электропривод по системе генератор-двигатель, ионный электропривод и т.п., являются с точки зрения электроснабжения приемниками трехфазного тока.
Часто встречающимися приемниками постоянного тока, требующими питания от преобразовательных подстанций, являются внутризаводской электрифицированный транспорт, некоторые установки, использующие явление электролиза, некоторые электродвигатели подъемно-транспортных и вспомогательных механизмов.
Приемники электрической энергии могут быть подразделены на
группы по сходству режимов, т.е. по сходству графиков нагрузки. Деле-
ние потребителей на группы позволяет более точно находить суммар-
ную электрическую нагрузку.
Различают три характерные группы приемников:
1 Приемники, работающие в режиме с продолжительно неизменной или мало меняющейся нагрузкой. В этом режиме электрическая машина или аппарат может работать продолжительное время без повышения температуры отдельных частей машины или аппарата свыше допустимой. Примерами приемников, работающих в этом режиме, являются электродвигатели компрессоров, насосов, вентиляторов и т. п.
2 Приемники, работающие в режиме кратковременной нагрузки. В этом режиме рабочий период машины или аппарата не настолько длителен, чтобы температура отдельных частей машины или аппарата могла достигнуть установившегося значения. Период остановки машины или аппарата настолько длителен, что машина практически успевает охладиться до температуры окружающей среды. Примерами данной группы приемников являются электродвигатели электроприводов вспомогательных механизмов металлорежущих станков (механизмы подъема поперечины, зажимы колонн, двигатели быстрого перемещения суппортов и др.), гидравлических затворов и т. п.
3 Приемники, работающие в режиме повторно-кратковременной нагрузки. В этом режиме кратковременные рабочие периоды машины или аппарата чередуются с кратковременными периодами отключения.
Повторно-кратковременный режим работы характеризуется относительной продолжительностью включения (ПВ) и длительностью цикла.
В повторно-кратковременном режиме электрическая машина или аппарат может работать с допустимой для них относительной продолжительностью включения неограниченное время, причем превышение температур отдельных частей машины или аппарата не выйдет за пре делы допустимых значений. Примером этой группы приемников являются электродвигатели кранов, сварочные аппараты и т. п.
Для перечисленных выше режимов работы приемников в соответствии с ГОСТ 183-74 электропромышленность выпускает электродвигатели, рассчитанные на указанные условия работы.
В действительности график нагрузки каждого приемника отличается от заданного при проектирование. На режим работы приемника влияют технологические особенности каждой отрасли промышленности. График нагрузки приемника является основным показателем, по которому его следует классифицировать.
Кроме разделения потребителей по режимам работы следует учитывать несимметричность нагрузки или неравномерность загрузки фаз.
К симметричным нагрузкам относятся электродвигатели и трехфазные печи. К несимметричным нагрузкам (одно- и двухфазным) следует отнести электрическое освещение, однофазные и двухфазные печи, однофазные сварочные трансформаторы и т. п. В том случае, когда распределить их симметрично по фазам не удается.
Потребитель электрической энергии
Согласно ПУЭ
1.2.8. Потребитель электрической энергии - электроприемник или группа электроприемников, объединенных технологическим процессом и размещающихся на определенной территории.
В учебном пособии Томского политехнического университета, 2007 Энергосбережение на промышленных предприятиях учебное пособие Г.Н.& Климова. тоже дается определение потребителя электрической энергии
Потребитель (абонент) физическое или юридическое лицо, осуществляющее пользование электрической энергией (мощностью) и/или тепловой энергией (мощностью).
Согалсно ПУЭ
Категории электроприемников и обеспечение надежности электроснабжения
1.2.17. Категории электроприемников по надежности электроснабжения определяются в процессе проектирования системы электроснабжения на основании нормативной документации, а также технологической части проекта.
1.2.18. В отношении обеспечения надежности электроснабжения электроприемники разделяются на следующие три категории.
Электроприемники п е р в о й к а т е г о р и и - электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, угрозу для безопасности государства, значительный материальный ущерб, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства, объектов связи и телевидения.
Из состава электроприемников первой категории выделяется особая группа электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов и пожаров.
Электроприемники в т о р о й к а т е г о р и и - электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей.
Электроприемники т р е т ь е й к а т е г о р и и - все остальные электроприемники, не подпадающие под определения первой и второй категорий.
1.2.19. Электроприемники первой категории в нормальных режимах 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 первой категории должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого взаимно резервирующего источника питания.
В качестве третьего независимого источника питания для особой группы электроприемников и в качестве второго независимого источника питания для остальных электроприемников первой категории могут быть использованы местные электростанции, электростанции энергосистем (в частности, шины генераторного напряжения), предназначенные для этих целей агрегаты бесперебойного питания, аккумуляторные батареи и т.п.
Если резервированием электроснабжения нельзя обеспечить непрерывность технологического процесса или если резервирование электроснабжения экономически нецелесообразно, должно быть осуществлено технологическое резервирование, например, путем установки взаимно резервирующих технологических агрегатов, специальных устройств безаварийного останова технологического процесса, действующих при нарушении электроснабжения.
Электроснабжение электроприемников первой категории с особо сложным непрерывным технологическим процессом, требующим длительного времени на восстановление нормального режима, при наличии технико-экономических обоснований рекомендуется осуществлять от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, к которым предъявляются дополнительные требования, определяемые особенностями технологического процесса.
1.2.20. Электроприемники второй категории в нормальных режимах должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания.
Для электроприемников второй категории при нарушении электроснабжения от одного из источников питания допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады.
1.2.21. Для электроприемников третьей категории электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышают 1 суток.
Нормативные документы и литература
ПУЭ 7, 7-е издание "Правил устройства электроустановок" (ПУЭ).
Учебно- методическое пособие Национального исследовательского Томского политехнического университета (ТПУ) Электрооборудование промышленности, Часть 1 "Источники, приемники и преобразователи электрической энергии", под редакцией Л.К. Бурулько и Ю.Н. Дементьева
