Промышленных предприятий

Приемником электроэнергии называют электрическую часть про­изводственной установки, получающую электроэнергию от ис­точника и преобразующую ее в механическую, тепловую, хими­ческую, световую энергию, в энергию электростатического или электромагнитного поля.

Электропотребителем называют совокупность электропри­емников производственных установок цеха, корпуса, предпри­ятия, присоединенных с помощью электрических сетей к общему пункту электропитания.

В зависимости от вида энергии, в который преобразуется элек­троэнергия, различают следующие типы приемников электроэнер­гии: электрические приводы машин и механизмов; электротер­мические, электрохимические и электролизные установки; пре­образовательные установки; установки электроосвещения; уста­новки электростатического и электромагнитного поля; устройства искровой обработки; устройства контроля и испытания изделий (рентгеновские аппараты, установки ультразвука и т.д.). Приве­денное подразделение приемников электроэнергии представляет собой их классификацию по технологическому назначению.

Электрический привод — это электромеханическое ус­тройство, предназначенное для приведения в движение механиз­мов или машин, в котором источником механической энергии служит электродвигатель. Электропривод состоит из преобразова­теля, электродвигателя или группы электродвигателей, переда­точного, управляющего и рабочего органов.

В зависимости от способа передачи энергии от двигателя к ра­бочим органам механизмов электроприводы бывают групповые, индивидуальные или многодвигательные.

Групповым называют привод, в котором один двигатель при­водит в движение с помощью трансмиссий группу рабочих ма­шин или рабочих органов одной машины.

Индивидуальным называют привод, в котором двигатель при­водит в движение только один рабочий орган машины. По сравне­нию с групповым индивидуальный привод позволяет упростить кинематическую схему рабочей машины. Иногда двигатель встра­ивают в механизм так, что он образует с рабочим органом единое целое.

В многодвигательном приводе отдельные рабочие органы ма­шины приводятся в движение самостоятельными двигателями че­рез систему передачи.

Движение электропривода, как и всякого механизма, подчиня­ется законам динамики. Вращающий момент М_ДВ, развиваемый электродвигателем, в любой момент времени уравновешивается суммой момента статического сопротивления М_С и динамическо­го (инерционного) момента М_ДИН :

Это уравнение называют уравнением движения электропривода.

Одним из главных потребителей электроэнергии является эл.привод металлообрабатывающих станков.

На промышленных предприятиях часто применяют различные краны, предназначенные для вертикального и горизонтального перемещения грузов. По способу передвижения их делят на пере­мещающиеся по рельсовым путям и самоходные. Электрообору­дование кранов, перемещающихся по рельсовым путям, подклю­чают к стационарным источникам электроэнергии напряжением 380/220 В. Многие из современных кранов — это машины с многодвигательным приводом. В них применяются преимуществен­но асинхронные электродвигатели промышленной частоты (50 Гц) с фазным ротором. Краны имеют значительную мощность (30... 250 кВт и более), поэтому их энергетические показатели зависят от режима работы.

Подъемно-транспортные устройства работают в повторно-крат­ковременном режиме. В связи с резкими изменениями нагрузки коэффициент мощности также изменяется в значительных преде­лах, в среднем от 0,3 до 0,8.

Двигатели компрессоров, вентиляторов и насосов работают в продолжительном режиме и в зависимости от их мощности под­ключаются на напряжение от 0,4 до 10 кВ. Питание двигателей осуществляется током промышленной частоты.

Электротермические установки промышленных предприятий в зависимости от метода нагрева (сопротивления, дуговой, индукционный, электронный) делят на следующие груп­пы: дуговые электропечи для плавки черных и цветных металлов, установки индукционного нагрева для плавки и термообработки металлов и сплавов, электрические печи сопротивления и элект­росварочные установки.

Электроснабжение электротермических установок имеет ряд особенностей, связанных с различием характера их нагрузок.

Дуговые э лектрические печи используют как сталеплавильные, рудно-термические и печи косвенного действия для плавки цвет­ных металлов. Это мощные электроприемники низкого не­стандартного напряжения (110...750 В), подключаемые через спе­циальные печные трансформаторы к источникам переменного тока напряжением 6...35 кВ, а также к шинам 110, 154 кВ. Номиналь­ная мощность печных агрегатов от 0,4 (печи 0,5 т) до 125 МВ А (220 т), в перспективе — до 250 МВ*А (360 т). Большая мощность дуговых электропечей и резкопеременный характер их нагрузки оказывают большое влияние на работу всей системы электро­снабжения.

Печи сопротивления прямого и косвенного действия потребля­ют меньше энергии, чем дуговые сталеплавильные печи. Большая их часть имеет мощность до 2000 кВт и подключается к сети на­пряжением 380 В, коэффициент мощности близок к 1,0. Печи сопротивления выполняют трехфазными и однофазными. В случае однофазного исполнения, если не приняты соответствующие меры, эти печи могут быть причиной недопустимой несимметрии в системе электроснабжения.

Электронные плавильные печи, вакуумные печи и печи шлакового переплава применяют для выплавки металлов самой высокой чистоты и с наилучшими свойствами. Мощность их при­мерно такая же, как и у печей сопротивления. По требующейся надежности электроснабжения эти печи относят к электроприем­никам повышенной категории, так как выплавляемый ими ме­талл является очень дорогим. Для электропечей других типов не­обходимо резервирование электроснабжения, так как при пере­рыве питания на время более 30 мин могут возникнуть их повреж­дения, требующие длительного ремонта.

Индукционные плавильные печи промышленной частоты 50 Гц, повышенной частоты 0,5... 10 кГц и высокой частоты 10²... 10⁵ кГц представляют собой трехфазную электрическую нагрузку «спокой­ного» режима работы, т.е. мало изменяющуюся в процессе плавки.

Для работы электросварочных установок постоянного тока пе­ременный ток трехфазной системы напряжением 380/220 В пре­образуется в постоянный напряжением 30... 32 В. Электросвароч­ные установки переменного тока работают при частоте 50 Гц и напряжении 380/220 В; они представляют собой однофазную на­грузку в виде сварочных трансформаторов для дуговой сварки и сварочных аппаратов для контактной сварки. Сварка на перемен­ном токе характеризуется повторно-кратковременным режимом работы, неравномерной нагрузкой фаз и низким коэффициен­том мощности (0,3...0,45 для дуговой и 0,4...0,7 для контактной сварки).

Электрохимические и электролизные установки (электролитические ванны для электролиза воды, растворов, рас­плавов цветных металлов; установки электрохимических процес­сов в газе; ванны для гальванических покрытий: омеднения, ни­келирования, хромирования, оцинкования и т.п.) работают на постоянном токе, который получают от преобразовательных под­станций, выпрямляющих трехфазный переменный ток. Электро­литический процесс требует постоянства выпрямленного тока, для чего необходимо регулирование напряжения. Коэффициент мощности таких установок 0,8...0,9.

По условиям работы электролизеров допускается перерыв элек­троснабжения на несколько часов. Но из-за обратного перемеще­ния металла в раствор ванны, обусловленного обратной ЭДС в электролизерах, получаются недовыпуск продукции и перерасход электроэнергии. Поэтому электроснабжение электролизных уста­новок осуществляется обязательно от двух источников. Электро­химические установки металлопокрытий и лужения относят к I категории нагрузок по надежности электроснабжения. Мощность одной электролизной установки достигает 100... 130 МВт.

Установки электростатического поля применяют для создания направленного движения капель при электроокрас­ке, улавливания твердых взвешенных частиц в газе с помощью электрофильтров (очистка дымовых газов), разделения смесей жид­кости и газа, различающихся по размерам и электропроводности. Питание таких установок производится от сети напряжением 0,4 кВ, но внутри установки напряжение повышается. Мощность установки составляет сотни киловатт.

Преобразовательные установки служат для преоб­разования переменного тока промышленной частоты 50 Гц трех­фазной системы в постоянный ток или переменный ток иной ча­стоты. Такие установки используются для питания электродвига­телей машин, работающих на постоянном токе, станций для за­рядки аккумуляторов, сварочных установок постоянного тока, ручного электроинструмента, работающего на повышенной час­тоте, и других потребителей.

Мощность преобразовательных установок, применяемых на про­мышленных предприятиях, достаточно велика. Коэффициент мощ­ности этих установок колеблется в пределах 0,7...0,8. Нагрузка на стороне переменного тока симметричная по фазам и, как прави­ло, равномерная.

Еще одной группой приемников электроэнергии является руч­ной электроинструмент: электродрели, электрогайковер­ты, электротруборезы, электросверлилки, электрорубанки, руч­ные электропилы, электромолотки, глубинные вибраторы и др. Они отличаются высоким КПД, относительно несложным уст­ройством, надежностью и простотой в эксплуатации. Номиналь-

ная мощность большинства ручных электроинструментов состав­ляет от 0,27 до 1,5... 1,6 кВт.

Установки электроосвещения представляют собой од­нофазную электрическую нагрузку. При правильной их группи­ровке можно получить равномерную нагрузку по фазам (с несим­метрией до 10 %). Характер нагрузки изменяется в зависимости от времени суток, года и географического положения объекта. Часто­та тока общепромышленная — 50 Гц. Коэффициент мощности для ламп накаливания равен 1, для газоразрядных ламп — 0,6. Для осве­тительных установок применяют напряжение от 12 до 220 В. На тех предприятиях, где отключение освещения угрожает безопасности людей, применяют специальные системы аварийного освещения.

Источники света характеризуются номинальным напряжени­ем (В), номинальной мощностью (Вт), световым потоком (лм), световой отдачей (лм/Вт), т.е. отношением излучаемого светового потока к потребляемой мощности, средним сроком службы (ч), цветопередачей.

В установках электроосвещения производственных зданий час­то применяют галогенные лампы типов КГ220-1000, КГ220-1500 и КГ220-2000 на напряжение 220 В мощностью соответственно 1000, 1500 и 2000 Вт. Их световая отдача 22 лм/Вт, продолжитель­ность горения 2 тыс. ч. Галогенная лампа представляет собой труб­ку из кварцевого стекла диаметром около 11 мм, длиной 189... 335 мм с цоколями для подводки питания на концах. Такие лампы применяют в специальных светильниках и прожекторах. При го­рении лампа должна находиться в горизонтальном положении (допустимое отклонение не более 4°).

Лампы накаливания малоэкономичны, так как значительная часть энергии идет на нагрев окружающей среды, а также на из­лучение, приходящееся на участки спектра, лежащие за предела­ми видимости.

Газоразрядные лампы (люминесцентные и ртутные типа ДРЛ) весьма чувствительны к падению напряжения питающей сети. При снижении напряжения на 10% и более от номинального лампы начинают гореть неустойчиво и при дальнейшем понижении мо­гут погаснуть, а не горевшие лампы — не зажечься.

Люминесцентные лампы низкого давления изготовляют на на­пряжение 220 В. По цветности излучения различают следующие люминесцентные лампы: Л Б — белого цвета, ЛХБ — холодно-белого цвета, ЛД — дневного цвета, ЛТЦ — тепло-белого цвета, ЛТБ — с розовато-пурпурным оттенком, ЛДЦ — с цветопереда­чей, близкой к дневному свету. Находят также применение лампы с внутренним отражающим диффузным слоем типа ЛРБ (рефлек­торные), используемые в светильниках без отражателей.

Расчеты показывают, что применение высокоэкономичных лю­минесцентных ламп, световой КПД которых в 3 — 4 раза выше КПД ламп накаливания, позволяет сократить расход электро­энергии в 2 — 3 раза.

Дуговые ртутные лампы типа ДРЛ являются лампами высо­кого давления с исправленной цветопередачей. Исправление цве­топередачи ртутного разряда в них достигается люминофором, нанесенным на внутреннюю поверхность колбы лампы.

Технические характеристики ламп приведены в подразд. 4.1.