В пускателях с первичным сопротивлением используется простой и распространенный метод пуска двигателя при пониженном напряжении. В этом методе резистор подключается последовательно в линии к мотор. Когда ток протекает через резисторы, происходит падение напряжения, и напряжение на клеммах двигателя уменьшается на эту величину. Результатом является снижение пусковой скорости двигателя и тока. Как двигатель ускоряется, ток через резистор уменьшается, уменьшая падение напряжения и увеличивая напряжение на клеммах двигателя. Плавное ускорение достигается за счет постепенного увеличение крутящего момента и напряжения. В некоторых конструкциях линейные резисторы имеют «отвод», что позволяет пользователю «регулировать» пусковое напряжение.

Сопротивление отключается, когда двигатель достигает определенной скорости. Затем двигатель подключается для работы на полном сетевом напряжении. Введение и снятие сопротивления в двигателе схема запуска может быть выполнена вручную или автоматически.

Автоматические пускатели с первичным резистором могут использовать одну или несколько ступеней ускорения, в зависимости от мощности управляемого двигателя. Эти стартеры обеспечивают плавный разгон без скачков сетевого тока, обычно возникающих при переключении автотрансформаторных типов пускателей пониженного напряжения.

Пускатели с первичным резистором обеспечивают пуск с замкнутым переходом. Это означает, что двигатель никогда не отключается от сети с момента его первого подключения до тех пор, пока двигатель не начнет работать. при полном линейном напряжении. Эта функция может быть важна в системах электропроводки, чувствительных к изменениям или скачкам напряжения.

Стартеры с первичным резистором потребляют энергию, которая рассеивается в виде тепла. Из-за выделяемого тепла резисторы обычно располагаются «снаружи» шкафа пускателя.

Пускатели с первичным реактором

Пускатель с первичным реактором является копией пускателя с первичным резистором, за исключением того, что резисторы заменены индуктивными реакторами. Так что полегче… читать предыдущее раздел о пускателе с первичным резистором, и каждый раз, когда вы сталкиваетесь с термином «резистор», замените его на «реактор».

Когда трехфазный двигатель запускается при пониженном напряжении методом линейного сопротивления или линейного реактивного тока, линейный ток и ток двигателя, конечно же, одинаковы. начало ток будет меньше, чем при пуске при полном напряжении, только в той мере, в какой сетевые резисторы или сетевые дроссели подвергаются падению напряжения. Автотрансформаторный способ пуска, с другой стороны, подает на двигатель пониженное напряжение за счет действия трансформатора, и это означает, что ток со стороны сети или первичный ток будет уменьшен во время последовательности пуска. так же, как вторичное напряжение уменьшается.

Два или более контакторов могут использоваться для обеспечения пуска двигателя при пониженном напряжении. При использовании автотрансформатора на клеммах двигателя присутствует более низкое напряжение, что снижает крутящий момент и пусковой ток. Как только двигатель достигает некоторой доли своей скорости при полной нагрузке, пусковое устройство переключается и подает полное напряжение на клеммы двигателя. Так как автотрансформатор только пропускает большой пусковой ток двигателя в течение нескольких секунд, устройства могут быть намного меньше по сравнению с оборудованием с постоянным номиналом. Переход между уменьшенным и полным напряжение может быть основано на истекшем времени или срабатывать, когда датчик тока показывает, что ток двигателя начал уменьшаться. Автотрансформаторные стартеры были запатентованы еще в 1908.

Автотрансформаторный пуск использует автотрансформаторы с ответвлениями в разомкнутом треугольнике для снижения напряжения двигателя. Отводы стандартного напряжения находятся в точках, которые обеспечивают напряжение двигателя 50, 65 и 85 процентов от полной номинальной стоимости.

На приведенной выше схеме соединений показана внутренняя проводка пусковой цепи автотрансформатора. Обратите внимание, что станция ПУСК(S1) — СТОП(S0) и ее реле и катушки контактора работают от одной из фаз сетевого напряжения и нейтрали (или второй фазы сетевого напряжения). В большинстве случаев эта схема заменяется добавлением «управляющего трансформатора», первичная часть которого подключен к двум фазным линиям, а вторичная (низковольтная) подает питание управления на кнопки и катушки реле.

Из-за требования «трех контакторов» для этого метода пуска два из контакторов, START(K2) и RUN(K3), «механически заблокированы» в дополнение к «электрически блокируется». Это добавляет уровень фазовой защиты для предотвращения короткого замыкания в случае выхода из строя электрических блокировок. замыкается контактом на реле К5.Мгновенный контакт на Таймер К4 замыкается и включает контактор К1, замыкающий контактор трансформатора «звезда». Вспомогательный контакт на К1 замыкается, запитывая контактор К2 (трансформатор), который запитывает трансформатор и подает пусковую мощность на двигатель.

Во время этого набора замыканий контактов работает реле времени K4, и время уменьшается. Когда временной цикл завершается, «временной контакт» замыкается, подавая питание на ГЛАВНУЮ РАБОТУ. контактор, К3. Контактор K3 активируется, и его вспомогательный контакт размыкает цепь к контактору START, K2. Поскольку К2 и К3 «механически» сблокированы, когда К3 работает, К2 обесточивается. и открывает пусковую мощность на трансформатор. Теперь контактор K3 включен и подает на двигатель ПОЛНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ.

При нажатии кнопки СТОП (S0) цепь катушки размыкается на реле К4 и К5, которые, в свою очередь, размыкают цепи катушки на все контакторы, и двигатель останавливается.

Во-первых, давайте объясним реальность схемы «звезда-треугольник» в рамках одного типа пуска при пониженном напряжении.

Первый и, вероятно, наиболее распространенный метод — это метод «Открытого перехода» запуска по схеме «звезда-треугольник». Для этого требуется три (3) контактора. процесс. При переключении с последовательности «звезда» (запуск) на «треугольник» (работа) питание будет полностью отключено от выводов двигателя, и возникнет случай «движение по инерции» в течение этого периода без мощности. Не вдаваясь в технические подробности, скажем, что ротор и статор двигателя будут создавать магнитное поле. Эти поля НЕ обязательно быть в синхронизации. Если это так, когда контактор треугольника (работа) замкнут, эти конкурирующие магнитные поля вызовут хаос в линии электропередачи и обмотках двигателя. А также хотя это звучит ужасно, это по-прежнему самый распространенный из стартеров звезда-треугольник.

Второй метод запуска называется «Закрытый переход». В этой конструкции к силовой цепи добавляется четвертый (4) контактор вместе с некоторым силовым контактором. резисторы. Затем, когда происходит переключение между фазами пуска и работы процесса, четвертый контактор запитывается, и резисторы поглощают повреждающий ток, вызванный несинхронизированными магнитными полями. На обмотки двигателя НИКОГДА не подается питание, поэтому последствия разрушительных помех в сети питания сведены к минимуму.

Схема управления и мощности по схеме «звезда-треугольник»

Работа и работа автоматического пускателя по схеме «звезда-треугольник»

от фаз B и C. В большинстве случаев компании вставляют в эту цепь управляющий силовой трансформатор. конфигурации, чтобы уменьшить управляющую мощность от сетевого напряжения до 120 В переменного тока или 24 В переменного тока в качестве меры безопасности.

Работа стартера описывается следующим образом:

Оператор нажимает кнопку ПУСК. Затем энергия будет проходить через замкнутый контакт кнопки СТОП, через (теперь) замкнутый контакт кнопки СТАРТ, через катушка ГЛАВНОГО контактора и замкнутый контакт реле перегрузки. Это подает питание на ГЛАВНЫЙ контактор, и он замыкает свои силовые контакты на три провода двигателя. При замыкании ГЛАВНОГО контактора его вспомогательный контакт (М-1) замыкается параллельно контакту кнопки ПУСК, который «замыкает» цепь главного контактора, а Теперь оператор может убрать палец с кнопки мгновенного действия СТАРТ.

Во время этой последовательности также замыкается цепь управления на катушку ТАЙМЕРА (TD1). Когда катушка возбуждает это начинает свой временной цикл. При этом замыкание замыкается через замкнутый синхронизирующий контакт (TD1-2) таймера и нормально замкнутый вспомогательный контакт (R-1) контактора ПУСК (R), к катушке контактора ПУСК (S). По этой цепи контактор ПУСК запитывается, его силовые полюса замыкаются, и обмотки двигатель подключается по схеме «звезда» к линиям электропередач. Мотор ЗАПУСКАЕТСЯ!

Запустив временной цикл, когда была нажата кнопка СТАРТ, он работал при ускорении процесса пуска двигателя. После завершения цикла, обычно от 5 до 10 секунд (в зависимости от характеристик нагрузки), синхронизирующие контакты TD1-1 и TD1-2 изменяют состояние. ТД1-2 размыкает и размыкает цепь на катушку контактора ПУСК (S), что вызывает размыкание силовой цепи на подсоединенные выводы двигателя (соединение звездой). Теперь двигатель обесточен и будет «двигаться по инерции». Однако в то же время контакт таймера TD1-1 замкнулся и замкнул цепь на катушку RUN. (Р) контактор. Это активирует контактор RUN, заставляя его полюса питания замыкаться и подключать двигатель к линии питания в конфигурации треугольника. Последовательность запуска двигателя Теперь все готово, двигатель работает на полную мощность.

Обратите внимание на схему, что цепи к катушкам контакторов ПУСК и ПУСК проходят через «нормально замкнутые» вспомогательные контакты на противоположном контакторе. Это защита от одновременного включения питания. В конструкциях некоторых производителей эти два контактора также «механически» блокируется в качестве дополнительной меры предосторожности.

Преимущества…

Исходя из количества и типов компонентов, необходимых для сборки этого пускателя, он несколько дешевле, чем некоторые другие типы, например, автотрансформатор или электронный полупроводниковый пускатель.

Пускатель по схеме «звезда-треугольник» снижает требуемый пусковой (пусковой) ток до одной трети (1/3–33 %) «тока заторможенного ротора» (LRA). Кроме того, снижается напряжение (на основе на разнице между соединением звездой и треугольником в двигателе) примерно до 58% приложенного напряжения, и, наконец, выходной крутящий момент двигателя также будет уменьшен до 33% крутящего момента при полной нагрузке. Хотя это считается «преимуществом» такого типа пуска при пониженном напряжении, оно также может быть и недостатком.

Недостатки…

Как указано выше, хотя мы учитываем меньший пусковой ток (33%), более низкое напряжение (58%) и более низкий пусковой момент (33%), мы должны также иметь в виду, что некоторые нагрузки просто не могут быть запущены с этими более низкими значениями. Например, если Для конкретной нагрузки требуется не менее 50% крутящего момента двигателя при полной нагрузке, мы просто не сможем запустить его с помощью пускателя по схеме «звезда-треугольник».

Необходимо также понимать, что в этом типе пускателя концы обмотки ДВИГАТЕЛЯ должны быть выведены в клеммную коробку, чтобы надлежащие пусковые и рабочие соединения могли быть выполнены «внешним образом». На многих промышленных предприятиях обслуживающий персонал предпочитает, чтобы их двигатели были трехвыводными, чтобы свести к минимуму ошибки подключения со стороны техников.

Выше мы упоминали, что большинство «переключающих» реле времени работают в диапазоне от 5 до 10 секунд. Обычно этого времени достаточно, чтобы разогнать груз и достичь «почти рабочей» скорости. Однако, если время слишком короткое и двигатель НЕ достигает по крайней мере 90% номинальной скорости во время «переключения», пиковый ток может быть таким же высоким или выше, чем FULL LOCKED. ROTOR AMPS, что вызывает проблемы с перегоревшими силовыми контактами в контакторах и практически не дает преимуществ по критериям спроса энергетической компании.

Схема пускателя с частичной обмоткой довольно проста, так как задействованы только 2 контактора.

На приведенной выше схеме последовательность операций следующая:

При нажатии кнопки ПУСК включается контактор ПУСК (S), и питание подается на обмотку двигателя, подключенную к клеммам Т1, Т2 и Т3. Поскольку катушка реле времени TR подключена к двум фазам, эта катушка таймера находится под напряжением. При подаче питания на это реле «временной контакт» TR в схеме управления РАЗРЫВАЕТСЯ, таким образом блокируя работу контактора RUN. При срабатывании реле времени TR и контактора ПУСК (S) также замыкаются вспомогательные контакты на кнопке ПУСК, тем самым «запечатывая» и позволяя оператору убрать палец с кнопки запуска. Это завершает цикл «ЗАПУСК», и двигатель получает питание на «часть» своих обмоток.

После завершения цикла синхронизации контакт TR (таймер) замыкается, и включается контактор RUN. При подаче питания он замыкает силовые линии к двигателю. обмотка подключена к клеммам Т7, Т8 и Т9. Это действие соединяет две обмотки двигателя ПАРАЛЛЕЛЬНО, и теперь двигатель работает с полным сетевым напряжением, приложенным ко всей обмотке статора.

Обратите внимание, что в системе имеется два набора реле перегрузки, каждое из которых защищает свой набор фазных обмоток двигателя.

Электронные пускатели пониженного напряжения (плавный пуск) становятся все более популярными в современной промышленности. Одним из преимуществ, конечно же, является отсутствие движущихся части. Нет механических элементов, которые «изнашиваются». И они почти все в одном маленьком пакете.

Единственными необходимыми внешними элементами являются пилотные устройства, такие как кнопки «Пуск» и «Стоп». Реле перегрузки является частью электронной схемы, а также реле времени и силовые устройства. Устройство представляет собой один компактный блок, готовый к «мягкому пуску» вашего электродвигателя с пониженным напряжением.

Многие функции тоже можно «программировать». Например, время разгона и торможения. В некоторых наших автоматических электромеханических пускателях с пониженным напряжением мы использовал реле времени для контроля времени между переходами. В этой электронной конструкции эти таймеры встроены прямо в плату управления. Они настраиваются с помощью языка программирования и небольшое устройство HMI (человеко-машинный интерфейс), которое сопровождает каждый стартер.

Так как же они работают…? КАК МАГИЯ!!! Ну, не совсем, но довольно близко. Трехфазное линейное напряжение подается на вводные клеммы пускателя. Это должно исходить от устройства защиты цепи, такого как автоматический выключатель или выключатель и предохранители, для защиты линии. Но как только питание подается на сторону сети стартера, оно подается на набор твердотельных диодов, который преобразует мощность переменного тока в мощность постоянного тока. Затем мощность постоянного тока подается через плату управления на выходные SCR (кремниевое управление). выпрямители) или силовые транзисторы. Эти выходные устройства запускаются платой управления таким образом, чтобы «воссоздать» синусоидальный сигнал, который повторяет синусоидальный сигнал переменного тока.

Когда плата управления запускает включение или выключение этих силовых устройств, это позволяет напряжению увеличиваться до определенной величины на каждом бесконечном шаге. в синусоиде. Так повышается или понижается напряжение в пускателе. Таким образом, увеличение напряжения полностью «бесступенчатое» и очень плавное. Так как мы можем контролировать время разгона, нагрузки двигателя можно контролировать очень равномерно. И то же самое верно, когда двигатель просит остановиться… мы можем настроить время торможения на любое временные рамки подходят для приложения.

Система перегрузки управляется электронными датчиками перегрузки, которые контролируют ток, подаваемый на двигатель, точно так же, как механическая перегрузка. Кроме того, электронное устройство точнее и быстрее реагирует на перегрузку, чем нагреватель на механическую перегрузку. А определение «однофазного» состояния происходит быстрее и точнее, слишком.

Еще одной особенностью этого пускателя является «повышение напряжения» или пусковое напряжение на низком уровне. Если у нас есть груз, который особенно трудно раскатывать, можно добавить некоторое дополнительное напряжение в начальной точке, чтобы все сдвинулось с места. Обычно мы видим, что напряжение начинается с НУЛЯ (0) вольт и ускоряется до полного напряжения через желаемый срок. Но вместо того, чтобы запускать наш двигатель при НУЛЕВом напряжении, мы можем настроить пусковое напряжение на какое-то другое значение, например, 150 В переменного тока (или любое другое напряжение) в системе 480 В переменного тока. Это поможет получить ту самую «тяжелую для запуска нагрузку», катящуюся.

Последнее замечание о полупроводниковых пускателях с пониженным напряжением — это то, что стало более распространенным в последние годы. Во время разгона нагрузки, напряжение строится от НУЛЯ до полного напряжения (скажем, 480 В переменного тока) с течением времени. Как только он достигает полного напряжения, нам больше не нужны твердотельные силовые устройства в цепи. И пока они чрезвычайно эффективны, в упаковке есть некоторые потери. Таким образом, в более поздних конструкциях эти силовые устройства удалены из цепи питания, а двигатель подключен непосредственно через линию полного напряжения энергосистемы. Иногда это делается контактором, а иногда электронным способом. В любом случае силовые устройства удаляются из схема и дополнительная электрическая эффективность реализуются без потери тепла.

«Преобразователь частоты переменного тока» НЕ является «настоящим» пускателем с пониженным напряжением. Но то, как он работает, соответствует критериям пускателя с пониженным напряжением, а результат то же самое. Поэтому мы добавили его в эту тему как последний тип пускателя с пониженным напряжением.

Преобразователь частоты переменного тока (также известный как VFD или инвертор) используется для управления скоростью асинхронного двигателя переменного тока на протяжении всего его рабочего цикла, а не только во время запуск процесса. VFD расшифровывается как «Variable Frequency Drive», потому что это то, что делает электроника, изменяя частоту.

В частотно-регулируемом приводе поступающая мощность переменного тока сначала направляется на двухполупериодный выпрямительный мост, который преобразует мощность в постоянный ток. Затем DC управляется электронными схемами платы управления. чтобы воссоздать синусоиду переменного тока. Это звучит знакомо? Так и должно быть, потому что это именно то, что делает электронный полупроводниковый стартер с пониженным напряжением, о котором мы говорили ранее! Но в этом случае электронная схема создает синусоиду с различной «частотой», а не только с переменным напряжением. Начнем с входящей линии питания переменного тока, которая «вероятно» 60 Гц (может быть 50 Гц за пределами США), а после преобразования в постоянный ток преобразуется в «производственную» частоту от НУЛЯ до 60 Гц или выше, что через плату управления «полностью регулируемый».

Поскольку существует корреляция между частотой и напряжением, вновь созданная синусоида имеет регулируемую частоту И напряжение. Из-за внутреннего сопротивления двигателя обмотки и другие соображения, необходимо, чтобы напряжение менялось при изменении частоты. Двигатель, предназначенный для работы с частотой 60 Гц и напряжением 480 В переменного тока, перегреется, если мощность, подаваемая на двигатель, составляет 480 В переменного тока при частоте 15 Гц. Таким образом, плата управления имеет «определенное» соотношение между частотой и напряжением, называемое «вольт/Гц» (Вольт на Герц). С использованием 480 В переменного тока и 60 Гц в качестве нашего примера, мы получаем отношение В/Гц 460/60, или 8 Вольт на Герц. Теоретически, когда на привод подается питание и начинается его ускорение, частота начинается с НУЛЯ и со временем увеличивается до полной частоты 60 Гц. Используя нашу постоянную 8 В/Гц, когда привод подает на двигатель 30 Гц, напряжение составляет 8 В/Гц x 30. Гц или 240 В переменного тока. Это позволяет двигателю увеличивать скорость с частотой, соответствующей приложенному напряжению.

Преобразователь частоты имеет те же функции, что и пускатель с пониженным напряжением, и даже больше. Такие как рампы ускорения и замедления, «повышение» напряжения во время запуска, электронная защита от перегрузки, подключение к управляющим устройствам для запуска и остановки двигателя и другие подходящие и полезные дополнения. Так что VFD, хотя и не считается истинным «Пониженное напряжение стартера», по сути, делает все то же самое, но добавляет некоторые дополнительные полезные функции.

Так что поговорите с ребятами из A.R.&E. когда вам нужно применить «Пускатель с пониженным напряжением» или если у вас есть вопрос об их применении. Мы будем рады обсудить, что лучше для ваше приложение и помочь вам собрать пакет вместе.

электричество — Почему мы уменьшаем только ток, чтобы предотвратить потерю мощности? Почему не напряжение?

$\begingroup$

В линиях электропередач поддерживается низкий ток и высокое напряжение для снижения потерь мощности. {2}}{R}$? Теперь, чтобы уменьшить $P$, мы должны уменьшить $V$. А чтобы уменьшить $V$, нужно увеличить $I$ (поскольку $P = VI$).

• электричество
• электрический ток
• электрическое сопротивление
• напряжение
• мощность

$\endgroup$

8

$\begingroup$

Нужно обратить внимание на то, где находится напряжение. Повышение напряжения питания не означает, что напряжение во всех частях цепи повысится. На самом деле, он может упасть в некоторых частях. Давайте сделаем простой пример. Вам необходимо обеспечить определенное количество энергии $P_{load}$, и у вас есть фиксированная линия распределения с сопротивлением $R_{line}$. Впрочем, можно выбрать напряжение питания $V_{supply}$ и нагрузка как-нибудь справится (трансформаторы или еще какая магия).

В этих примерах я буду использовать $P_{load} = 1MW$. 2$ (млн), и теперь ими можно пренебречь. 92}{R}$ дает 0,5 МВт$. Есть два провода, поэтому общая мощность, потребляемая проводами, составляет $ 1 МВт $, что я назвал $ P_ {потеря} $. Выполнение этого для случая 2 дает убыток всего в $1W$. В этом суть упражнения: при увеличении напряжения питания мне нужен меньший ток для обеспечения той же мощности. Это означает меньшее напряжение между концами питающих проводов и меньшую мощность потерь в них.

Обратите внимание, что мне нужно было отрегулировать нагрузку между случаями 1 и 2. Я не просто увеличил напряжение питания без изменения нагрузки; это будет иметь совсем другой эффект. Вот простой, но, возможно, не реалистичный пример. Моя нагрузка составляет 1000$ резистивных нагревательных элементов. Каждая предназначена для получения 1000 долларов США и производства 1000 долларов США. Таким образом, мы можем сделать вывод, что предполагаемый ток через них равен $1А$, а сопротивление равно $1000 Омега$. Если я подключу их все параллельно, то им все равно потребуется $1000V$, но результирующее сопротивление нагрузки будет $1\Omega$, это мой случай 1. Далее я подключу их последовательно, результирующее сопротивление будет $1000000\Omega$. и мне нужно поставить $1000000V$. Это мой случай 2.

Я проигнорировал осложнения, связанные с эффектами А/С и другими факторами, напр. утечки через изоляцию. Реальная нагрузка, вероятно, добавит много сложностей, но я надеюсь, что это поможет понять идею.

$\endgroup$

8

$\begingroup$

Что вас смущает, так это разница между приложенным напряжением и падением напряжения на линии передачи.

Рассмотрим простую цепь с последовательно соединенными источником напряжения, резистором и «устройством». Здесь прибор играет роль всего, что питается по линиям электропередачи, резистор играет роль самих линий электропередачи, а источник напряжения — это электростанция. 92R$ обратно.

Мы можем представить себе сценарий, который меняет роли $V$ и $I$ — предположим, мы наблюдаем ситуацию короткого замыкания. У нас есть источник напряжения, резистор и «устройство» параллельно. В этой ситуации напряжение на резисторе и «устройстве» будет равно вырабатываемому напряжению источника питания.

Затем, чтобы оптимизировать поток энергии в устройство, мы хотим максимизировать ток и минимизировать напряжение, так как потери мощности через резистор будут пропорциональны квадрату напряжения (поскольку это «фиксированное» значение).

$\endgroup$

$\begingroup$

Здесь важны две силы: мощность, рассеиваемая линиями передачи, и передаваемая мощность. Отдаваемая мощность — это, прежде всего, весь смысл линий электропередач. Хотя снижение напряжения, конечно, уменьшит рассеиваемую мощность, оно также уменьшит отдаваемую мощность. На самом деле нас интересует не минимизация рассеиваемой мощности, а скорее минимизация отношения рассеиваемой мощности к отдаваемой мощности.

Мощность, рассеиваемая компонентами цепи, пропорциональна эффективному сопротивлению этого компонента, поэтому мы можем увеличить долю мощности, потребляемой нашими устройствами, увеличив их эффективное сопротивление. А с трансформаторами дело в том, что когда мы понижаем напряжение, мы увеличиваем эффективное сопротивление устройств на пониженной стороне. То есть, если мы понизим напряжение в 10 раз, то устройство в пониженной части цепи с сопротивлением R$ добавит 10R$ к общему эффективному сопротивлению всей цепи.

$\endgroup$

2

$\begingroup$

Мы делаем снижаем напряжение. Мы уменьшаем напряжение на части цепи с потерями, от одного конца до другого каждого проводника самой линии передачи, уменьшая ток, протекающий через них.

Однако целью линии передачи является мощность передачи, поэтому мы максимизируем ее, максимально увеличивая передающее напряжение между двумя проводниками.

Вы должны обратить внимание на то, где находится напряжение и почему.

$\endgroup$

$\begingroup$

Начнем со схемы, которая разумно моделирует электрическую систему:

• Источник преобразует механическую/химическую/тепловую энергию в электрическое напряжение и ток. Источник имеет конечную мощность (ватт). Но напряжение и ток могут быть гибкими, особенно при использовании трансформаторов.

• Линия передачи представляет собой пару длинных медно-алюминиевых кабелей. Он в основном действует как простой резистор. Поскольку добавление/замена кабелей требует больших усилий, мы можем предположить, что это сопротивление фиксировано.

• Вообще говоря, нагрузка имеет определенное требуемое энергопотребление. В среднем дом может потреблять 1000 Вт. Удвоение напряжения питания не заставит жильцов потреблять больше энергии. Если напряжение действительно изменяется (например, 120 В в Америке по сравнению с 230 В в Европе), нагрузку можно компенсировать, используя трансформаторы, изменяя сопротивление резистивных устройств и т. д., чтобы поддерживать более или менее постоянное энергопотребление. 92}{R}$ технически правильны для каждого компонента. В то время как каждый компонент испытывает один и тот же ток, каждый компонент может иметь разное напряжение и сопротивление, следовательно, разную мощность. Так что вам нужно анализировать мощность каждого компонента в отдельности.

  ---

  Сравнительный пример:

  Нагрузка хочет потреблять 2 Вт. Линия передачи имеет сопротивление 1 Ом. Потенциал источника 5 В. Сколько мощности теряется?

  $V_\text{источник} = V_\text{загрузка} + V_\text{строка} = 5\text{V}$. (закон напряжения Кирхгофа)

  $I_\text{источник} = I_\text{загрузка} = I_\text{строка}$. (действующий закон Кирхгофа)

  $P_\text{load} = V_\text{load}I_\text{load} = 2\text{W}$. Итак, $V_\text{load} = (2\text{W}) / I_\text{load}$.

  $V_\text{строка} / I_\text{строка} = 1\text{Ω}$. Итак, $V_\text{line} = I_\text{line} × (1\text{ Ω})$.

  Замена: $5\text{V} = V_\text{load} + V_\text{line}$
  $= (2\text{W}) / I_\text{load} + I_\text{line} × (1\text{Ω})$
  $= (2\text{W}) / I_\text{загрузка} + I_\text{загрузка} × (1\text{Ω})$. 92 (1\текст{Ом}) ≈ 0,004\текст{Вт}$.

  $\endgroup$

  $\begingroup$

  Из комментариев этот другой вопрос/ответ отвечает на ваш вопрос, но я добавлю немного больше информации.

  Именно движение электронов в проводнике вызывает потерю энергии при передаче, поэтому, если бы вы использовали большой ток и низкое напряжение для передачи энергии, вы максимизировали бы количество движущихся электронов и, следовательно, максимизировали бы величину потери энергии. . 92/R$, хотя обычно математически эквивалентны, не эквивалентны по физическим основаниям.

  Более того, можно представить ситуации, когда есть конечное напряжение, но нет тока и, следовательно, нет потери мощности. В другом случае, если у нас есть ток без напряжения (например, из-за инерции, когда проводник ускоряется), потеря мощности действительно происходит.

  Наконец, на микроскопическом уровне понятие напряжения неприменимо. Вместо этого у нас есть: $$w=\mathbf{j}\cdot\mathbf{E}, \mathbf{j}=\sigma\mathbf{E},$$ (где $\sigma$ может быть тензором.) 9{2} реалов.

  $\endgroup$

  Твой ответ

  Зарегистрируйтесь или войдите в систему

  Зарегистрируйтесь с помощью Google

  Зарегистрироваться через Facebook

  Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

  Опубликовать как гость

  Электронная почта

  Требуется, но не отображается

  Опубликовать как гость

  Электронная почта

  Требуется, но не отображается

  Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

  . Пускатель пониженного напряжения

  — основные свойства, терминология и теория

  Что такое пускатель пониженного напряжения?

  Магазин Пускатели пониженного напряжения

  Пускатели пониженного напряжения — это устройство, которое запускает двигатели с пониженной мощностью, подаваемой при пуске. Уменьшение мощности уменьшает потенциально опасные электрические и механические удары по системе.

  Как следует из названия, стартеры «запускают» двигатели. Они также могут останавливать, реверсировать, ускорять и защищать их. Будь то небольшой вентилятор или горнодобывающее оборудование, электродвигатель часто является их движущей силой. Электродвигатели потребляют от 60% до 70% всей энергии, используемой в США.

  Пускатели пониженного напряжения представляют собой комбинацию контроллера и защиты от перегрузки.

  КОНТРОЛЛЕРЫ — включают и выключают электрический ток двигателя. Контактор представляет собой контроллер, который управляется электромагнитом.

  ЗАЩИТА ОТ ПЕРЕГРУЗКИ — защищает двигатель от потребления слишком большого тока и «сгорания» от перегрева. Реле перегрузки — это защита двигателя от перегрузки, используемая в пускателях с пониженным напряжением. Он ограничивает время потребления тока перегрузки и защищает двигатель от перегрева.

  Пускатели с пониженным напряжением размещают устройство, называемое устройством плавного пуска, между двигателем и входной линией электроснабжения, чтобы регулировать величину тока, подаваемого на двигатель.

  Пускатели с пониженным напряжением позволяют асинхронному двигателю переменного тока разгоняться с меньшей скоростью, что приводит к меньшему потребляемому току, чем с традиционным пускателем двигателя. Из-за снижения напряжения крутящий момент также уменьшается, что приводит к плавному или легкому пуску. Пускатели пониженного напряжения используются на всех типах двигателей переменного и постоянного тока. Они чаще всего используются с асинхронным двигателем переменного тока с короткозамкнутым ротором из-за его простоты, прочности и надежности.

  Зачем нужны пускатели пониженного напряжения

  1. Во избежание перегрузки системы распределения электроэнергии
  2. Во избежание ненужного износа оборудования за счет снижения пускового момента

  Типичный двигатель NEMA конструкции B может потреблять в шесть-восемь раз больше рабочего тока при полной нагрузке при первом запуске. Если сеть распределения электроэнергии коммунального предприятия загружена до предела, бросок тока при запуске больших двигателей может привести к чему угодно: от мерцания света до отключения электроэнергии. Это также может привести к ложному срабатыванию автоматических выключателей и защитных устройств в системе. Многие коммунальные предприятия налагают ограничения на количество электроэнергии, которую потребители могут потреблять в любой момент времени, обеспечивая баланс в своей системе распределения. Уменьшение напряжения на клеммах двигателя при запуске снижает скачки тока.

  Типы пускателей пониженного напряжения

  Существует пять основных разновидностей пускателей с пониженным напряжением:

  • Первичный резистор
  • Автотрансформатор
  • Часть обмотки
  • Дельта звезды
  • Твердотельный

  ПЕРВИЧНЫЙ РЕЗИСТОР

  Этот простой блок, разработанный в начале 1900-х годов, является одним из первых пускателей с пониженным напряжением, введенных в эксплуатацию. На рис. 4 показано, что для каждой из трех фаз тока имеется резистор. Резисторы сопротивляются протеканию тока. Когда двигатель запускается, резисторы сопротивляются протеканию тока, что приводит к падению напряжения. Примерно 70 % сетевого напряжения подается на клеммы двигателя при запуске. Таймер замыкает набор контактов после того, как двигатель разогнан до заданной точки. Это удаляет резисторы из цепи и пропускает полную мощность к двигателю.

  Пускатели с первичными резисторами известны своим плавным пуском. Они предлагают двухточечное ускорение или один шаг сопротивления. Для более плавного пуска добавьте дополнительные ступени резисторов и контакторов.

  АВТОТРАНСФОРМАТОР

  Автотрансформаторный пуск является одним из наиболее эффективных методов пуска при пониженном напряжении. Предпочтительнее, чем пуск с первичным резистором, когда пусковой ток, потребляемый от линии, должен поддерживаться на минимальном уровне, но при этом требуется максимальный пусковой момент на линейный ампер. Вместо резисторов в этом пускателе используются отводы на обмотках трансформатора для управления входной мощностью двигателя. Отводы обычно настраиваются для обеспечения 80%, 65% и 50% линейного напряжения соответственно.

  Эти метчики обеспечивают встроенную гибкость. Активация любого из трех ответвлений на обмотках позволяет подавать на двигатель различное количество тока. На рис. 6 двигатель получает напряжение через второй из трех отводов. Этот тип пускателя может подавать на двигатель больший ток, чем другие пускатели с пониженным напряжением, сохраняя при этом низкое напряжение. Трансформатор увеличивает ток, делая его больше, чем входной ток сети во время запуска.

  ЧАСТЬ ОБМОТКИ

  Метод частичной обмотки требует разделения обмоток двигателя на два или более отдельных набора. Эти идентичные комплекты обмоток предназначены для параллельной работы. При запуске питание подается только на один набор обмоток. Когда двигатель достигает скорости, питание подается на другую обмотку, установленную для нормальной работы. Когда обмотки запитываются таким образом, они производят уменьшенный пусковой ток и уменьшенный пусковой момент. Большинство двигателей с двойным напряжением (230 В/460 В) совместимы со стартером с частичной обмоткой на 230 вольт.

  ЗВЕЗДА ТРЕУГОЛЬНИК

  Для пуска по схеме звезда-треугольник двигатель должен иметь точки подключения к каждой из трех обмоток катушки. Они специально намотаны с шестью выводами для соединения треугольником и звездой. На рис. 8 показаны конфигурации обмоток при их подключении при запуске.

  Она называется звездообразной конфигурацией, потому что имеет форму буквы «Y». Это соединение приводит к тому, что линейное напряжение подается на электрически большую обмотку, что снижает линейный ток. Он обеспечивает 33% нормального пускового момента и 58% нормального пускового напряжения.

  По истечении заданного времени стартер электрически переключает обмотки на конфигурацию треугольника. Эта конфигурация напоминает греческую букву «дельта». Обмотки соединены в своей нормальной конфигурации, при этом каждая обмотка получает полное напряжение.

  Важным соображением, касающимся этого пускателя, является то, что в точке перехода, где пускатель переключается со звезды на треугольник, двигатель ДОЛЖЕН отключаться и снова подключаться. Этот тип пускателя звезда-треугольник известен как открытый переход и может иметь мгновенную заминку в работе, допуская мгновенный бросок тока.

  Закрытый переход — это еще один тип пускателя по схеме «звезда-треугольник». Он использует дополнительный контактор и набор резисторов, чтобы поддерживать двигатель в рабочем состоянии во время перехода. Это устраняет проблему пускового тока, а стоимость немного выше, чем у версии с открытым переходом.

  ТВЕРДОТЕЛЬНЫЙ

  Новейший метод пускателя с пониженным напряжением — полупроводниковый тип. Он заменяет механические компоненты электрическими компонентами. Ключом является Silicon Control Rectifier или SCR. Во время разгона двигателя это устройство контролирует напряжение, ток и крутящий момент двигателя. На рис. 11 показано, как полупроводниковый пускатель с пониженным напряжением управляет потребляемым током и пусковым моментом. SCR имеет возможность быстро переключать большие токи. Это позволяет пускателю с пониженным напряжением обеспечивать плавное бесступенчатое ускорение — самое плавное из всех методов пуска с пониженным напряжением.

  Порядок событий при запуске двигателя (ПОВЕРХНОСТНОЕ СОСТОЯНИЕ):

  1. Пусковые контакты (C1) замкнуты
  2. SCR постепенно включаются и контролируют ускорение двигателя до тех пор, пока он не достигнет полной скорости
  3. Контакты запуска (C2) замыкаются, когда тиристоры полностью включены
  4. Двигатель подключен непосредственно к линии и работает с полной мощностью, подаваемой на клеммы двигателя

  Требования к выбору пускателя с пониженным напряжением

  Пускатели с пониженным напряжением обладают свойствами, которые больше подходят для конкретных приложений. Для правильного выбора необходимо следующее:

  • Паспортная табличка двигателя, ток при полной нагрузке, ток с заторможенным ротором, номинальная мощность в л.с., кривая крутящего момента/скорости двигателя, если имеется
  • Требования к пуску и останову — Более длительное время пуска и останова обеспечивает более плавную работу. Импульсный пуск и/или толчковый режим полезны для тестомесильных машин, перегружателей угля или пластиковых экструдеров. Применение насосов требует плавных остановок для предотвращения повреждения гидравлическим ударом.
  • Требования к крутящему моменту машин, приводимых в движение, и инерция нагрузки
  • Требуемое количество пусков в час — Рассеивание тепла может создать проблему, если количество пусков чрезмерно велико.
  • Требование к защите от перегрузки — Защита от перегрузки зависит от класса. Отключение пускателей класса 10 по потребляемому току в 6 раз превышает ток нагрузки двигателя в течение более 10 секунд непрерывно. Пускатель класса А 20 срабатывает за 20 секунд
  • Диапазон электрических служб (сетевое напряжение)
  • Тип корпуса

  Доступен широкий ассортимент пускателей с пониженным напряжением, включая входное напряжение 200–690 В переменного тока, до 700 л. с. при 230 В и до 1600 ампер для нормального режима работы. Прежде чем сделать окончательный выбор, проконсультируйтесь со специалистом по применению пускателей пониженного напряжения.

  Ограничение падения напряжения путем ограничения снижения напряжения при низком напряжении в оксидных материалах с высоким содержанием лития

  . 2022 15 августа; 620: 57-66.

  doi: 10.1016/j.jcis.2022.03.101. Epub 2022 25 марта.

  Чжэнь Ву ¹ , Ясин Ченг ¹ , Юхан Ши ¹ , Мэн Ся ¹ , Юхань Чжан ² , Сюэчэнь Ху ³ , Сяоцзинь Чжоу ⁴ , Юаньчжэнь Чен ¹ , Цзюньцзе Сун ¹ , Юннин Лю ⁵

  Принадлежности

  • ¹ Государственная ключевая лаборатория механического поведения материалов Сианьского университета Цзяотун, Сиань 710049, КНР.
  • ² Циндаоский научно-исследовательский институт промышленного хранения энергии, Циндаоский институт биоэнергетики и биопроцессов, Китайская академия наук, № 189 Songling Road, Циндао 266101, КНР; Школа технологий будущего, Университет Китайской академии наук, Пекин 101408, КНР.
  • ³ Ключевая лаборатория МЭМС Министерства образования, Юго-восточный университет, Нанкин 210096, КНР.
  • ⁴ Dodochem Ltd, Сучжоу 215000, КНР.
  • ⁵ Государственная ключевая лаборатория механического поведения материалов Сианьского университета Цзяотун, Сиань 710049, КНР. Электронный адрес: [email protected].
  • PMID: 35405566
  • DOI: 10. 1016/j.jcis.2022.03.101

  Чжэнь Ву и др. J Коллоидный интерфейс Sci. 2022 .

  . 2022 15 августа; 620: 57-66.

  doi: 10.1016/j.jcis.2022.03.101. Epub 2022 25 марта.

  Авторы

  Чжэнь Ву ¹ , Ясин Ченг ¹ , Юхан Ши ¹ , Мэн Ся ¹ , Юхань Чжан ² , Сюэчэнь Ху ³ , Сяоцзинь Чжоу ⁴ , Юаньчжэнь Чен ¹ , Цзюньцзе Сун ¹ , Юннин Лю ⁵

  Принадлежности

  • ¹ Государственная ключевая лаборатория механического поведения материалов Сианьского университета Цзяотун, Сиань 710049, КНР.
  • ² Циндаоский научно-исследовательский институт промышленного хранения энергии, Циндаоский институт биоэнергетики и технологии биопроцессов, Китайская академия наук, № 189 Songling Road, Циндао 266101, КНР; Школа технологий будущего, Университет Китайской академии наук, Пекин 101408, КНР.
  • ³ Ключевая лаборатория МЭМС Министерства образования, Юго-восточный университет, Нанкин 210096, КНР.
  • ⁴ Dodochem Ltd, Сучжоу 215000, КНР.
  • ⁵ Государственная ключевая лаборатория механического поведения материалов Сианьского университета Цзяотун, Сиань 710049, КНР. Электронный адрес: [email protected].
  • PMID: 35405566
  • DOI: 10. 1016/j.jcis.2022.03.101

  Абстрактный

  Слоистые оксиды с высоким содержанием лития признаны многообещающими кандидатами для литий-ионных аккумуляторов следующего поколения из-за высокой емкости >250 мА·ч g ^-1 , но резкое снижение напряжения препятствует их коммерциализации. Широко известно, что процессы высоковольтного заряда приводят к структурной эволюции от слоистой к шпинели и исчезновению напряжения в слоистых оксидах с высоким содержанием лития. В этой работе подчеркивается, что ограничение восстановления при низком напряжении может сохранить структуру и стабильность напряжения слоистых оксидов, богатых литием, после процессов высоковольтной зарядки 4,6 В. Стратегия ограничения низковольтного (<2,8 В) снижения путем циклирования при 4,6–2,8 В была реализована в традиционном Li 9.0681 1.2 Ni _0.13 Mn _0.54 Co _0.13 O ₂ and high-Ni Li _{1. 2} Ni _0.222 Mn _0.504 Co _0.074 O ₂ . After 300 cycles, traditional Li _1.2 Ni _0.13 Mn _0.54 Co _0.13 O ₂ and high-Ni Li _1.2 Ni _0.222 Mn _0.504 Co _0.074 O ₂ cycling при 4,6-2 В средние напряжения разряда 2,83 В и 2,9 В7 В со скоростями затухания высокого напряжения 2,25 мВ/цикл и 2,24 мВ/цикл соответственно. В то время как два материала, циклически работающие при 4,6–2,8 В, могут поддерживать напряжения в средней точке разряда 3,34 В и 3,49 В с низкими скоростями спада напряжения 0,692 мВ/цикл и 0,632 мВ/цикл соответственно. Чтобы лучше понять характеристики напряжения, их электрические структуры были рассчитаны с помощью теории функционала плотности. Физические характеристики также использовались для анализа их различий в структурной эволюции. Результаты показали, что ограничение восстановления при низком напряжении в богатых литием слоистых оксидах крайне необходимо для сохранения их структуры и стабильности напряжения.

  Ключевые слова: фазовый переход слоисто-шпинельный; слоистые оксиды с высоким содержанием лития; Снижение низкого напряжения; Напряжение исчезает.

  Copyright © 2022 Elsevier Inc. Все права защищены.

  Заявление о конфликте интересов

  Декларация о конкурирующих интересах Авторы заявляют, что у них нет известных конкурирующих финансовых интересов или личных отношений, которые могли бы повлиять на работу, представленную в этой статье.

  Похожие статьи

  • Заметно улучшенные электрохимические характеристики катодов с высоким содержанием лития и марганца при замещении марганца никелем.

    Кумар Наяк П. , Гринблат Дж., Леви Э., Пенки Т.Р., Леви М., Сун Ю.К., Марковский Б., Аурбах Д. Кумар Наяк П. и др. Интерфейсы приложений ACS. 2017 8 февраля; 9 (5): 4309-4319. doi: 10.1021/acsami.6b07959. Epub 2016 26 сентября. Интерфейсы приложений ACS. 2017. PMID: 27669499

  • Структурная эволюция на окислительном и восстановительном пределах в первом электрохимическом цикле Li _1,2 Ni _0,13 Mn _0,54 Co _0,13 O ₂ .

    Инь В., Гримо А., Русе Г., Абакумов А.М., Сенишин А., Чжан Л., Трабесингер С., Ядекола А., Фуа Д., Джауме Д., Тараскон Ж.М. Инь В. и др. Нац коммун. 2020 6 марта; 11 (1): 1252. дои: 10.1038/s41467-020-14927-4. Нац коммун. 2020. PMID: 32144249 Бесплатная статья ЧВК.

  • Повышение стабильности напряжения при длительном циклировании катодных материалов на основе марганца, обогащенных литием, с помощью двойного легирования Ta-Mo.

    Ян Дж., Чен Й., Ли Й., Си С., Чжэн Дж., Чжу Й., Сюн Й., Лю С. Ян Дж. и др. Интерфейсы приложений ACS. 2021 9 июня; 13 (22): 25981-25992. doi: 10.1021/acsami.1c03981. Epub 2021 26 мая. Интерфейсы приложений ACS. 2021. PMID: 34039001

  • Нестехиометрия богатого литием катодного материала с улучшенной способностью к циклированию для литий-ионных аккумуляторов.

    Тай Z, Li X, Zhu W, Shi M, Xin Y, Guo S, Wu Y, Chen Y, Liu Y. Тай Зи и др. J Коллоидный интерфейс Sci. 2020 15 июня; 570: 264-272. doi: 10.1016/j.jcis.2020.03.005. Epub 2020 3 марта. J Коллоидный интерфейс Sci. 2020. PMID: 32163788

  • Успехи и перспективы высоковольтных шпинельных катодов для литиевых аккумуляторов.

    Ю Х, Ю В. А., Мантирам А. Ю Х и др. Малые методы. 2021 май;5(5):e2001196. doi: 10.1002/smtd.202001196. Epub 2021 15 фев. Малые методы. 2021. PMID: 34928095 Обзор.

  Посмотреть все похожие статьи

  CVR останется

  Сохраняющееся снижение напряжения (CVR) позволяет электрораспределительным компаниям достичь значительного снижения потребления энергии и пикового потребления с небольшими затратами или бесплатно, и без воздействия на потребителей за счет сброса нагрузки или инвестиций в оборудование. Преимущества CVR включают сглаживание пиков, энергосбережение, потенциальное снижение выбросов парниковых газов и смягчение воздействия напряжения распределенной генерации (DG).

  Коммунальные предприятия всех типов и размеров, от малых и средних распределительных кооперативов и муниципалитетов до крупных коммунальных предприятий, принадлежащих инвесторам, могут извлечь выгоду из CVR. Pee Dee Electric Cooperative (PDEC) имеет опыт использования CVR для снижения затрат в пиковый спрос. Кооператив автоматизировал свой процесс CVR с преобразованными переключателями водонагревателя для автоматического опускания и сброса регуляторов для снижения пикового потребления.

  Что такое CVR?

  CVR — это практика преднамеренного снижения напряжения в первичных распределительных цепях для поддержания напряжения на вторичной стороне в нижней части допустимого диапазона напряжений, определенного стандартами Американского национального института стандартов (ANSI). Электрораспределительные предприятия традиционно работали в верхней части допустимого диапазона напряжения. Это гарантирует, что напряжение не будет временно падать ниже минимального уровня в условиях большой нагрузки, когда происходят максимальные падения, и в нештатных условиях, когда напряжение падает — вызвано короткими замыканиями —
  происходят на сетке.

  Выбор эксплуатации линий электропередачи в верхней части допустимого диапазона напряжения позволил распределительным компаниям поставлять электроэнергию с наименьшими возможными затратами, поскольку для работы в нижней части диапазона потребуются средства непрерывного мониторинга на концах фидеров и других стратегических местах, чтобы предупредить оператора распределения, когда напряжение приближается к нижнему пределу.

  Большинство коммунальных предприятий не беспокоятся о превышении верхнего предела диапазона напряжения в точках за пределами подстанции. Шина подстанции всегда была точкой высокого напряжения на фидере, при этом напряжение падало по мере удаления от подстанции в результате однонаправленного
  переток мощности от подстанции к нагрузке.

  Растущее присутствие ресурсов DG повысило вероятность обратного потока мощности, который создает более высокие напряжения на удалении от подстанции. Эта новая озабоченность по поводу превышения предела высокого напряжения на фидерах с большим проникновением подключенных распределительных генераторов является еще одной новой причиной, по которой коммунальные предприятия рассматривают возможность снижения напряжения в системе распределения электроэнергии.

  Снижение напряжения не является новой концепцией. Многие электроэнергетические компании и связанные с ними органы управления сетями десятилетиями использовали снижение напряжения для быстрого снижения мощности во время аварийной ситуации с пиковой нагрузкой или перебоя в подаче электроэнергии. В прошлом такое снижение напряжения называлось понижением напряжения из-за эффекта затемнения, который снижение напряжения оказывает на лампы накаливания.

  По большей части этот термин больше не применяется сейчас, когда компактные люминесцентные лампы (CFL) и светодиоды (LED) нового поколения остаются яркими при любом напряжении. Коммунальные предприятия могут постоянно работать с пониженным напряжением для экономии энергии или в периоды пиковой нагрузки для снижения спроса.

  Когда снижение напряжения выполняется постоянно (24 часа в сутки, семь дней в неделю), это обычно называется CVR. Это связано с тем, что работа в режиме 24/7 в первую очередь предназначена для содействия энергосбережению. Если снижение напряжения используется только в периоды пиковой нагрузки с целью сглаживания пиковых нагрузок, технически это снижение напряжения или оптимизация напряжения.

  Снижение напряжения и пиковой нагрузки в период, совпадающий с пиковой нагрузкой поставщика энергии, может уменьшить плату за мощность, которую коммунальное предприятие платит своему поставщику. Снижение напряжения в период пиковой нагрузки местной коммунальной службы снизит пиковое потребление электроэнергии со стороны коммунальной службы, что, возможно, позволит коммунальной службе отсрочить добавление мощности в свою систему или полностью отказаться от таких дополнений.

  Отраслевые исследовательские организации провели лабораторные эксперименты по коэффициенту CVR для обычных бытовых и коммерческих приборов, установив, что большинство приборов имеют коэффициент CVR не менее 50% и будут потреблять меньше энергии при понижении напряжения. Исключением являются устройства на основе силовой электроники, демонстрирующие почти нулевую чувствительность нагрузки к напряжению.

  Зачем это делать?

  Выполнение CVR дает коммунальным предприятиям несколько преимуществ:

  •    Сглаживание пиковых нагрузок для снижения пикового спроса, что позволяет избежать более высоких расходов или капитальных затрат
  •    Энергосбережение
  •    Снижение сборов по требованию
  •    Потенциальное снижение выбросов парниковых газов
  •    Соответствие требованиям или распоряжениям регулирующих органов
  •    Смягчение снижения напряжения и возможных реверсивных перетоков мощности в результате возникновения РГ и разнонаправленного перетока мощности.

  Одним из опасений, которые могут возникнуть у людей с CVR, является его влияние на электрические устройства. Тем не менее, опыт электроэнергетики, подкрепленный обширными лабораторными экспериментами отраслевых исследовательских организаций, таких как Научно-исследовательский институт электроэнергетики и Тихоокеанские северо-западные национальные лаборатории, показал, что большинство электроприборов потребляют меньше электроэнергии без существенной потери производительности, неблагоприятных последствий или негативного воздействия на электроприборы, когда работает при пониженном напряжении. Фактически, они имеют тенденцию работать более эффективно при пониженном напряжении. Кроме того, использование меньшего количества электроэнергии приводит к снижению затрат на эксплуатацию прибора.

  Простой пример лампы накаливания иллюстрирует концепцию CVR. Лампочка по сути является резистором. По закону Ома мощность, потребляемая лампочкой, зависит от квадрата напряжения. Следовательно, снижение напряжения на лампочке снизит энергию, потребляемую светом. Электроэнергетические компании используют термин «коэффициент CVR» для определения чувствительности электрического устройства к нагрузке и напряжению.

  Для идеальной лампы накаливания коэффициент CVR должен быть равен 2, что означает, что снижение напряжения на 1% приводит к снижению энергии, потребляемой лампочкой, на 2%. В действительности лампы накаливания не являются идеальными резисторами, потому что сопротивление лампочки меняется по мере ее нагревания. Лабораторные эксперименты показали, что коэффициент CVR для лампы накаливания фактически составляет около 1,5 из-за этого эффекта.

  Факторы CVR важны для понимания влияния пониженного напряжения на определенные устройства. Это помогает определить, какие каналы коммунальные предприятия выбирают для запуска CVR с наибольшим воздействием. Некоторые утилиты выполнили обширную аналитику, чтобы определить, как получить максимальную отдачу от CVR.

  Большинство электроприборов имеют положительную чувствительность нагрузки к напряжению (коэффициент CVR). Большинство приборов имеют коэффициент CVR не менее 50% и потребляют меньше энергии при понижении напряжения. Некоторые приборы демонстрируют почти нулевую чувствительность нагрузки к напряжению. Эти устройства в основном основаны на силовой электронике с переключаемыми источниками питания, которые автоматически регулируют напряжение, подаваемое на внутренние компоненты источников питания.

  Подаваемое напряжение меняется, поэтому устройство работает при постоянной мощности. Если напряжение, подаваемое на устройство, снижается, устройство автоматически потребляет больше тока, чтобы поддерживать примерно постоянную мощность. Ясно, что распределительный фидер, который обслуживает очень большой процент устройств с постоянной мощностью, будет иметь плохой коэффициент CVR и, следовательно, не будет хорошим кандидатом на CVR.

  Когда коммунальное предприятие снижает напряжение, подаваемое в жилой дом или коммерческое предприятие, коэффициент CVR для помещения или коммерческого предприятия представляет собой совокупный эффект всех электроприборов, находящихся в этом месте. Точно так же, когда коммунальное предприятие снижает напряжение на всей шине подстанции или на всем распределительном фидере, коэффициент CVR этой шины или фидера представляет собой совокупный эффект всех электроприборов, обслуживаемых шиной или фидером подстанции.

  При использовании CVR напряжение снижается, но остается в пределах стандартного диапазона ANSI по всему распределительному фидеру. Источник: Техника распределения электроэнергии – основы и приложения, Джеймс Дж. Берк.

  Опыт работы в отрасли

  В отрасли имеется значительный опыт работы с CVR. Кроме того, многие коммунальные предприятия провели полевые испытания, чтобы продемонстрировать эффективность CVR в своих системах распределения электроэнергии. Результаты, опубликованные этими коммунальными предприятиями, показали, что коэффициенты CVR обычно находятся в диапазоне от 0,6 до 0,8, что означает, что снижение напряжения на 1% приводит к снижению энергопотребления на 0,6–0,8%. Аналогичным образом, снижение напряжения на 3% в условиях пиковой нагрузки снизит пиковое потребление на 2,1–2,4%. Для предприятия с пиковой нагрузкой 100 МВт это может составить почти 200 000 долларов США в год.

  PDEC автоматизировала процесс CVR с помощью переделанных переключателей управления водонагревателем. Central, оптовый поставщик кооператива, отправляет сигнал на автоматическое понижение и сброс регуляторов для снижения пикового спроса.

  CVR в Pee Dee Electric Cooperative

  PDEC обслуживает около 30 000 владельцев-членов в округах Честерфилд, Дарлингтон, Диллон, Флоренция, Ли и Марион в Южной Каролине, США. Один из 20 распределительных кооперативов в штате, PDEC закупает все оптовые продажи мощность от Центрального Электроэнергетического Кооператива (Центральная). Поскольку 20 кооперативов используют свою совокупную покупательную способность как группа, каждому кооперативу-члену ежемесячно назначается плата за спрос в зависимости от их вклада в пиковую нагрузку в масштабе штата. Учитывая характерный профиль нагрузки на жилые дома, пик по всему штату относительно предсказуем, если изучить историческую нагрузку и температуру.

  PDEC начала использовать CVR в 1980-х годах, чтобы максимально использовать эту систему выставления счетов за совпадающие пиковые нагрузки. Фактически, потенциальная экономия CVR использовалась кооперативом как оправдание для инвестиций в систему диспетчерского управления и сбора данных (SCADA). В то время как нормальные целевые значения напряжения для регуляторов станции PDEC составляли 125 В (чтобы учесть падение напряжения на линиях), во время потенциального пикового периода оператор вручную снижал напряжения регуляторов до заранее определенных целевых значений, исходя из того, что может быть допустимо для системы в этот момент. время.

  Сегодня половина подстанций PDEC регулируются фидерами, а другая половина по-прежнему регулируются шинами. Естественно, система обладает большей гибкостью при понижении напряжения с подстанциями с фидерным регулированием, потому что с подстанцией с шинным регулированием коммунальное предприятие может понизить напряжение только настолько, насколько позволяет схема с наименьшим допуском.

  Как и следовало ожидать, процесс несколько изменился за последние 30 лет. Изначально для контроля нагрузки, как это называют члены команды, требовался выезд в офис для опускания регуляторов, а затем еще один для их сброса в конце контрольного периода. Время от времени, когда у кооператива возникали проблемы со SCADA в зачаточном состоянии системы, CVR фактически внедрялся в полевых условиях — сотрудники инженерного и эксплуатационного отделов направлялись для опускания регуляторов вручную с помощью переключателей внутри шкафа удаленного оконечного устройства каждой подстанции. .

  В конце концов, все проблемы со SCADA были решены, а возможность понизить уровень регуляторов, подключившись из дома, значительно облегчила жизнь членам команды. Сегодня весь процесс автоматизирован с помощью сигнала из центра, который используется для автоматического опускания и сброса регуляторов с помощью стандартных переключателей управления водонагревателем.

  Первоначально были опасения, что преимущества CVR носят временный характер. Например, в центральной системе считалось, что снижение напряжения в 15:00 снизит потребление только на 30 минут или около того, пока нагрузки, управляемые термостатом, не среагируют. Поэтому в течение многих лет кооперативы в Южной Каролине под руководством Central резервировали шаг CVR в процессе управления нагрузкой для двухчасового окна, когда наиболее вероятно возникновение пика (с 6 до 8 утра зимой и до 4 часов утра). летом до 18 часов). Однако более ранние дневные пики (например, часы, заканчивающиеся в 15:00 и 16:00) продолжали происходить.

  После долгих исследований было установлено, что воздействие CVR будет продолжаться в течение всего контрольного периода. По этой причине летние окна CVR были расширены. Обычно напряжение регулятора понижают с 6 до 9 утра в холодное утро и с 15 часов в холодное время года. до 19:00 в жаркий полдень.

  Самым последним изменением является разделение пиков производства и передачи. Поскольку Central теперь закупается у Santee Cooper и Duke, необходимо отслеживать три разных пика. Все 20 кооперативов в Южной Каролине несут ответственность за свой вклад в пик передачи по всему штату. Однако пики выработки (плата за производственный спрос) зависят от той части штата, в которой находится рассматриваемая подстанция. Все подстанции PDEC обслуживаются линиями Central-Santee Cooper. Герцог кормит пять распределительных кооперативов Central в верхней части штата.

  На основании всех исследований, проведенных PDEC, коэффициент CVR кооператива близок к 1,0. Типичные целевые напряжения в пиковые периоды находятся в диапазоне от 118 В до 123 В, в зависимости от того, насколько фидер или шина могут выдержать. По оценкам кооператива, только в 2014 году он сэкономил от 500 000 до 600 000 долларов на сборах по требованию. Система SCADA многократно окупилась за последние 30 лет.

  Pee Dee Electric показывает, как реальная и реактивная потребляемая мощность явно падает при снижении напряжения и возвращается к нормальным значениям при восстановлении полного напряжения.

  Положительные результаты

  CVR приобретает все большую популярность, поскольку обеспечивает неинвазивный подход к снижению потребления энергии и энергоэффективности. Внедрение DG дает коммунальным предприятиям еще одну новую причину для рассмотрения вопроса о снижении напряжения в системе распределения электроэнергии.

  Опыт PDEC демонстрирует недорогие стратегии внедрения и использования CVR, предоставляя извлеченные уроки коммунальным предприятиям, стремящимся в полной мере воспользоваться его преимуществами.

  ---

  Роб Ардис ([email protected]) является главным операционным директором Pee Dee Electric Cooperative в Дарлингтоне, Южная Каролина, США. Он имеет степень бакалавра в области электротехники, физики и математики и является зарегистрированным профессиональным инженером. Он является членом IEEE, членом Национального общества профессиональных инженеров и был президентом своего отделения Общества профессиональных инженеров Южной Каролины и Инженерной ассоциации электрических кооперативов Южной Каролины. Проработав в качестве главного операционного директора PDEC в течение 10 лет, Ардис стал президентом и главным исполнительным директором Santee Electric Cooperative 1 августа 2015 г.

  Роберт Улуски ([email protected]) является вице-президентом по автоматизации распределения и системе управления распределением в UISOL, Alstom Co. Улуски имеет степени BSEE и MSEE и является зарегистрированным профессиональным инженером. Он является одним из ведущих национальных экспертов в области технологий и бизнеса в области автоматизации электроэнергетических систем. Улуски занимает различные руководящие должности в IEEE Power & Energy Society. В 2010 году IEEE PES наградил его премией Дугласа М. Стасески за вклад в области
  автоматизации дистрибуции.

  Технический документ: Пуск трехфазных асинхронных двигателей пониженным напряжением | Дэвид Мэнни

  Пусковая функция двигателей часто понимается неправильно, что влияет на производительность двигателя и снижает эффективность использования энергии.

  L&S Electric и AuCom выпускают серию технических документов для ознакомления с теорией пусковых двигателей, основанной на работе эксперта по проектированию электроники Марка Эмпсона, одного из основателей AuCom в 1978 году.

  Пуск трехфазных асинхронных двигателей с пониженным напряжением

  Нажмите, чтобы загрузить этот информационный документ

  Пуск трехфазных асинхронных двигателей с пониженным напряжением можно использовать для снижения пускового тока, потребляемого двигателем.

  Органы электроснабжения часто требуют пониженного пускового тока для снижения скачков тока и связанных с ними колебаний напряжения в системе электроснабжения.

  Пуск при полном напряжении (прямой или прямой) создает скачок пускового тока, равный току заторможенного ротора (LRC) двигателя. LRC обычно составляет от 500 % до 800 % тока полной нагрузки двигателя (FLC). LRC зависит от конструкции двигателя; обычно используется значение 600% FLC.

  Пусковой момент при полном напряжении равен моменту блокировки ротора (LRT) двигателя.

  Пуск при пониженном напряжении снижает доступный пусковой момент двигателя. Его нельзя использовать для некоторых приложений из-за требований к пусковому моменту нагрузки.

  Асинхронные двигатели

  Асинхронный двигатель выполняет две основные функции в промышленности:

  1. Для преобразования электрической энергии в механическую, для ускорения двигателя и нагрузки до рабочей скорости. Это стартовая функция.
  2. Для преобразования электрической энергии в продуктивную работу машины. Это операционная или рабочая функция.

  Пусковые характеристики и характеристики полной нагрузки очень важны при выборе и спецификации двигателей. Пусковая функция мотора плохо изучена; многие двигатели используются неправильно и поэтому имеют очень плохие пусковые характеристики. Характеристики рабочей функции при полной нагрузке легко задаются, а скорость двигателя, крутящий момент и КПД являются основными критериями выбора.

  Конструкции двигателей

  Двигатели состоят из двух основных частей: статора и ротора.

  Статор состоит из магнитных полюсов и статорных обмоток внутри корпуса двигателя. Полная нагрузочная характеристика определяется изменением конфигурации обмотки и контура пластин статора. Скорость двигателя определяется количеством полюсов.

  Ротор состоит из цилиндрической короткозамкнутой обмотки вокруг железных пластин. Обмотку ротора часто называют беличьей клеткой.

  Клетка состоит из нескольких стержней, идущих параллельно валу двигателя у поверхности ротора. Эти стержни ротора закорочены закорачивающими кольцами на каждом конце ротора. Форма, материал и положение стержней внутри ротора определяют пусковые характеристики двигателя.

  В работе двигатель работает как трансформатор с током, индуцируемым в роторе потоком от статора. Когда ротор неподвижен (состояние заблокированного ротора), эффективное последовательное сопротивление ротора и статора ограничивает ток двигателя.

  На очень низких скоростях преобладающим сопротивлением является ротор. На высоких скоростях импеданс статора становится существенным. Таким образом, ротор определяет пусковые характеристики двигателя, а статор влияет на характеристики полной скорости.

  Крутящий момент, развиваемый двигателем, зависит от тока ротора, эффективного сопротивления ротора и скольжения ротора (разницы между скоростью вращения ротора и скоростью синхронного ротора). Во время пуска ток ограничивается как сопротивлением ротора, так и реактивным сопротивлением рассеяния ротора. Двигатели с высоким LRC, как правило, имеют низкий LRT, тогда как двигатели с низким LRC имеют высокий LRT.

  Высокий пусковой момент создается за счет использования ротора с высоким сопротивлением, но это приводит к повышенному проскальзыванию при полной нагрузке. Одним из компромиссов является использование ротора, состоящего из двух обойм: внешней обоймы с высоким сопротивлением, обеспечивающей высокий пусковой момент; и внутренняя клетка с высоким сопротивлением, обеспечивающая работу с малым проскальзыванием.

  Этот двигатель с двойной клеткой иногда имеет более ограниченную пусковую мощность, чем двигатели с одной клеткой, и поэтому не всегда подходит для многократных пусков. Типичные пусковые моменты при полном напряжении (LRT) находятся в диапазоне от 120% до 220% от момента при полной нагрузке (FLT). Часто можно увеличить LRT более чем на 50%, используя другую конструкцию ротора.

  Конструкции асинхронных двигателей переменного тока делятся на четыре основные категории, каждая из которых имеет различные пусковые и рабочие характеристики. Выберите конструкцию двигателя производителем машины в соответствии с механической нагрузкой машины.

  • Конструкция Двигатели A имеют неглубокую конструкцию стержня ротора, что обеспечивает низкую индуктивность ротора и, как правило, низкое сопротивление ротора. Двигатели конструкции A демонстрируют высокий LRC и низкий LRT. Они имеют хороший КПД и высокий крутящий момент. Скольжение при полной нагрузке этих двигателей низкое.

  Типовой LRC = от 650% до 1000% FLC

  Типовой LRT = от 100% до 140% FLT

  • Двигатели конструкции B имеют более высокую индуктивность и сопротивление ротора, чем двигатели конструкции A. Двигатели конструкции B имеют более низкий LRC и более высокий LRT, чем двигатели конструкции A. Эффективность аналогична конструкции А, но крутящий момент может быть ниже, а проскальзывание выше.

  Типовой LRC = от 550% до 650% FLC

  Типовой LRT = от 140% до 240% FLT

  • Конструкция C 9Двигатели 0059 часто называют двигателями с двойной клеткой из-за двух обмоток на роторе. Одна обмотка имеет низкое сопротивление, как в двигателях конструкции B, а внешняя обмотка имеет высокое сопротивление. Внутренняя обмотка с низким сопротивлением рассчитана на высокое реактивное сопротивление. Двигатели с двойной клеткой имеют низкий LRC и высокий LRT, обычно более 200 %.
  • Двигатели конструкции D имеют короткозамкнутую обмотку с высоким реактивным сопротивлением. Они имеют высокий LRT (до 300%) и низкий LRC. Ротор с высоким сопротивлением приводит к высокому проскальзыванию при полной нагрузке и низкой эффективности.

  Увеличение размера или мощности двигателя не всегда приводит к увеличению пускового момента. Когда сложно запустить машину, двигатель часто ошибочно заменяют двигателем с более высоким номиналом. На самом деле, двигатель с эквивалентным номиналом другой конструкции часто более эффективен и стоит меньше.

  Пример 1

  Двигатель мощностью 75 кВт с 180 % LRT имеет более высокий пусковой момент, чем двигатель мощностью 100 кВт с 120 % LRT. Пусковой ток двигателя мощностью 75 кВт меньше, чем у двигателя мощностью 100 кВт.

  Неправильный выбор двигателя может привести к использованию двигателя с завышенной мощностью для достижения требуемого пускового момента, что приведет к увеличению стоимости двигателя и пускателя, а также к более высокому пусковому току.

  При пуске с пониженным напряжением крутящий момент уменьшается на квадрат уменьшения тока или напряжения. Двигатели с высоким током, как правило, имеют низкий пусковой момент, поэтому любое снижение пускового напряжения приводит к большей разнице в пусковом моменте между двигателями с высоким и низким пусковым моментом.

  Во многих приложениях требуется, чтобы пусковой ток был менее 300% FLC. Снижение с 600 % FLC до 300 % FLC представляет собой уменьшение 2:1, что приводит к снижению крутящего момента на 4:1. Снижение с 900 % FLC до 300 % FLC означает уменьшение тока в соотношении 3:1, что приводит к снижению пускового момента в 9:1.

  Второй пример

  Двигатель A имеет LRT 180 % и LRC 600 %, поэтому при 300 % FLC двигатель создает 45 % пускового момента. Двигатель B имеет LRT 120 % и LRC 900 %, поэтому при 300 % FLC создается 13 % пускового момента. Это разница крутящего момента более чем в три раза для двух двигателей, которые кажутся очень похожими и будут продаваться в условиях прямой конкуренции.

  Двигатель с более высоким крутящим моментом может быть немного дороже, но это незначительно по сравнению с доступным крутящим моментом. Увеличение крутящего момента означает, что некоторые машины могут быть успешно запущены при 300% FLC с двигателем A, но не с двигателем B. Для достижения 45% FLT; Для двигателя B требуется 520% ​​FLC. Это приводит к гораздо более дорогому пусковому оборудованию, и во многих случаях пусковой ток будет неприемлемым.

  Во многих случаях лучше всего использовать двигатель с высоким пусковым моментом и низким LRC. Это может привести к увеличению стоимости двигателя, но стоимость комбинации двигателя и пускателя часто снижается.

  Пример третий

  В первой таблице показано, что для двигателей аналогичной мощности реализуемый крутящий момент охватывает широкий диапазон условий пуска при пониженном напряжении (или при пониженном токе).

  Для девяти исследованных двигателей начальный пусковой момент при 300 % полной нагрузки колеблется от 66 % до 24 %, т. е. диапазон превышает 2:1 при том же токе. Двигатели имеют очень разную пусковую эффективность, несмотря на очень похожие характеристики полной нагрузки.

  [идентификатор таблицы = 13 /]

  Пример четвертый

  Во второй таблице показано, что при начальном пусковом моменте 50% FLT с двигателем 1 можно использовать стандартный пускатель, но с двигателем 9 требуется более дорогой пускатель для тяжелых условий эксплуатации. Двигатели с более низкой пусковой эффективностью также сильно нагреваются при пуске. Поэтому количество пусков в час должно быть ниже.

  Пусковой ток для начального пускового момента рассчитывается следующим образом:

  [table id=14 /]

  Кривые скорость/момент уникальны для каждого типа конструкции двигателя. При проектировании двигателя и пускателя для приложения постройте кривую скорости/момента для двигателя и пускателя относительно кривой скорости/момента машины. Некоторые производители двигателей изображают кривую в виде одной линии, в то время как другие изображают кривую в виде заштрихованной полосы. Характеристики скорость/крутящий момент не являются гладкими, а имеют много пиков и провалов. Кривые производителей являются только средними.

  Для обеспечения удовлетворительного пуска двигателя должна быть хорошая разница между крутящим моментом двигателя и требуемым крутящим моментом машины на всех скоростях. Если пусковой момент незначителен, ускорение двигателя заметно меняется по мере увеличения скорости.