Источники и потребители электрической энергии

Источники и потребители электрической энергии

1

Основные определения
В системе электроснабжения объектов можно выделить, три вида электроустановок:
при производстве электроэнергии – электрические станции, которые являются источниками электроэнергии;
при передаче, преобразовании и распределении электроэнергии – электрические сети и подстанции;
при потреблении электроэнергии в производственных и бытовых нуждах – приемники электроэнергии.

2

Электрической станцией называется предприятие, на котором вырабатывается электрическая энергия.
На этих станциях различные виды энергии (энергия топлива, падающей воды, паpa, атомная и др.) с помощью электрических машин, называемых генераторами, преобразуются в электрическую энергию.
В зависимости от используемого вида первичной энергии существующие электрические станции разделяются на следующие основные группы:
тепловые;
гидравлические;
атомные;
ветряные и т.д.

3

Источник электрической энергии преобразует любые виды энергии в электрическую энергию.

4

Приемником электроэнергии (электроприемником, токоприемником) называется
электрическая часть производственной установки,
промышленный или бытовой электроприбор,
который получает электроэнергию от источника
и преобразует ее в механическую, тепловую, химическую, световую энергию и др. виды энергии

5

Приемник (потребитель) электрическую энергию преобразует в другие виды энергии: механическую энергию, свет, тепло и др.

6

Совокупность электроприемников производственных установок цеха, корпуса, предприятия, зданий и сооружений, присоединенных с помощью электрических сетей к общему пункту электропитания, называется электропотребителем.

7

Совокупность электрических станций, линий электропередачи, подстанций, тепловых сетей и приемников, объединенных общим и непрерывным процессом выработки, преобразования, распределения тепловой и электрической энергии, называется энергетической системой.
Единая энергетическая система (ЕЭС) объединяет энергетические системы отдельных районов, соединяя их линиями электропередачи (ЛЭП).

8

Электрической сетью называется совокупность электроустановок для передачи и распределения электроэнергии.
Электрическая сеть состоит из подстанций и распределительных устройств, соединенных линиями электропередачи, и расположена на определенной территории.

9

Прием, преобразование и распределение электроэнергии происходят на подстанции – электроустановке, состоящей из трансформаторов или иных преобразователей электроэнергии, распределительных устройств, устройств управления, защиты, измерения и вспомогательных устройств.

10

Распределение поступающей электроэнергии без ее преобразования или трансформации выполняется на распределительных подстанциях (РП).

11

Электрические сети подразделяют по следующим признакам.
Назначение. Область применения.
Сети общего назначения. Электроснабжение гражданских, бытовых, промышленных, сельскохозяйственных и транспортных потребителей;
Сети автономного электроснабжения. Электроснабжение мобильных и автономных объектов (транспортные средства, суда, самолёты, космические аппараты, автономные станции, роботы и т. п.);

12

4. Назначение сети.
По характеру потребителей и от назначения территории, на которой сети находятся, их различают:
сети в городах;
сети промышленных предприятий;
сети электрического транспорта;
сети в сельской местности;
районные сети;
сети межсистемных связей.

13

5. Территориальный масштаб, мощность
Магистральные сети.
Связывают отдельные регионы и целые страны. Высокое и сверхвысокое напряжение.
Большие потоки мощности (гигаватты).
Региональные сети
Масштаб области, края.
Питание от магистральных сетей и собственных источников.
Обслуживают крупных потребителей (город, район, предприятие, месторождение, транспортный терминал).
Потоки мощности – сотни мегаватт.

14

Районные распределительные сети.
Питание от региональных сетей.
Обычно эти сети не имеют собственных источников.
Обслуживают средних и мелких потребителей (внутриквартальные и поселковые сети, предприятия и др.).
Потоки мощности – единицы, десятки мегаватт.
Внутренние распределительные сети.
Снабжает электроэнергией отдельное здание, цех, производственное, общественное или жилое помещение.
Напряжение в России 220/380 В.
Потоки мощности – единицы-сотни киловатт

15

6. Конструктивное выполнение сетей.
Сети могут быть:
воздушными,
кабельными,
токопроводами,
проводками внутри зданий и сооружений

16

Для графического изображения электроэнергетических систем, а также отдельных элементов и связи между элементами используют общепринятые условные обозначения.
На рисунке показаны условные обозначения основных элементов электроэнергетической системы.

17

Общие сведения о силовом и осветительном электрооборудовании

18

Основными группами электроприемников, составляющими суммарную нагрузку объектов, являются:
светильники всех видов искусственного света;
электродвигатели производственных механизмов ;
сварочные установки;
силовые трансформаторы;
электрические печи;
выпрямительные установки и др.

19

По напряжению электроприемники классифицируют на две группы:
1. Электроприемники, которые могут получать питание непосредственно от сети 3, 6 и 10 кВ.
К этой группе относятся:
крупные электродвигатели;
мощные печи сопротивления;
дуговые печи для плавки черных и цветных металлов.
2. Электроприемники, питание которых экономически целесообразно на напряжении 380–660 В.

20

По роду тока различают электроприемники, работающие:

от сети переменного тока нормальной промышленной частоты (50 Гц);

от сети переменного тока повышенной или пониженной частоты;

от сети постоянного тока.

21

Отдельные потребители электроэнергии (электроинструмент, специальные станки в деревообрабатывающих цехах, ряд шлифовальных станков в подшипниковой промышленности и др.) используют для питания высокоскоростных электродвигателей токи повышенной частоты (180 -400 Гц).
Установки индукционного и диэлектрического нагрева требуют токов повышенных и высоких частот, получаемых от машинных (до частот 10000 Гц) и электронных (свыше 10000 Гц) генераторов.

Электродвигатель
на частоту 400 Гц

Установка индукционного
нагрева на частоту 1000 Гц.

22

Если для производственных механизмов необходимы:
широкое регулирование скорости;
поддержание постоянства скорости технологического процесса;
повышенный перегрузочный момент;
частое реверсирование;
быстрые разгоны и торможение,
то для этих механизмов применяются электродвигатели постоянного тока.

23

При незначительном числе и небольшой мощности отдельных потребителей постоянного тока или токов высокой частоты, а также при их разбросанности по территории цехов у каждого из этих потребителей устанавливают индивидуальные преобразовательные агрегаты (преобразователи частоты).
Их устанавливают и у мощных электроприводов, управление которыми производится по специальным схемам.

24

При достаточно большом числе и большой суммарной мощности потребителей предусматриваются централизованные преобразовательные подстанции со статическими полупроводниковыми выпрямителями или двигатель-генераторами.
В системе электроснабжения предприятия эти преобразователи являются потребителями переменного тока.

25

По виду преобразования электроэнергии приемники подразделяют:
на электроприводы;
электротехнологические установки;
электроосветительные установки.
Электроприводы производственных механизмов занимают наибольшее место среди электроприемников промышленных предприятий.
Их мощность лежит в пределах от нескольких ватт до нескольких мегаватт.

26

Электроосветительные установки являются, как правило, однофазными электроприемниками.
Лампы светильников имеют мощности от десятков ватт до нескольких киловатт и питаются напряжением до 220 В при четырехпроводной системе напряжения 220/380 В.
Светильники местного освещения на напряжение 12, 36 и 42 В питаются от понижающих однофазных трансформаторов.

Примеры электроосветительных установок

27

По общности технологического процесса электроприемники можно разделить на:
производственные механизмы;
общепромышленные установки;
подъемно-транспортное оборудование;
преобразовательные установки;
электросварочное электрооборудование;
электронагревательные установки;
электролизные установки.
Общепромышленные установки (вентиляторы, компрессоры, насосы и т.д.) занимают значительное место в системе электроснабжения.
Диапазон их мощности – от долей киловатт до десятков мегаватт. Электроприводы указанных механизмов, как правило, имеют продолжительный режим работы.

28

По режиму работы электроприемники делят на три группы, для которых предусматривают три режима работы:
Продолжительный, в котором электрические машины могут работать длительное время.
Превышение температуры отдельных частей машины не выходит за установленные пределы.
Кратковременный, при котором рабочий период не настолько длителен, чтобы температуры отдельных частей машины могли достигнуть установившеюся значения.
Период остановки машины в этом режиме настолько длителен, что машина успевает охладиться до температуры окружающей среды.

29

Повторно-кратковременный, характеризуемый коэффициентом продолжительности включения

30

В этом режиме рабочие периоды tp чередуются с периодами пауз t0, а длительность всего цикла не превышает 10 мин.
При этом нагрев не превосходит допустимого, а охлаждение не достигает температуры окружающей среды.

Длительный режим работы, с неизменной или маломеняющейся нагрузкой.
В этом режиме работают электроприводы вентиляторов, насосов, компрессоров, преобразователей, механизмов непрерывного транспорта и т. п.
Длительный режим работы с переменной нагрузкой и кратковременными отключениями, за время которых электродвигатель не успевает охладиться до температуры окружающей среды, а длительность циклов превышает 10 мин.
В этом режиме работают электродвигатели, обслуживающие станки холодной обработки металлов и деревообрабатывающие станки, специальные механизмы литейных цехов, молоты, прессы, ковочные машины кузнечно-прессовых цехов.

31

В кратковременном режиме работает подавляющее большинство электроприводов вспомогательных механизмов металлорежущих станков, а также механизмов для открывания фрамуг, гидравлических затворов, заслонок и др.
Электробытовая техника в кратковременном режиме работы: кофемолки, блендеры, фены и др.
В повторно-кратковременном режиме работают электродвигатели мостовых кранов, тельферов, подъемников, электросварочные аппараты.
Электробытовая техника в повторно-кратковременном режиме: холодильники, стиральные и посудомоечные машины, хлебопечки и др.

32

Лекция окончена
Благодарю за внимание!

33