Receptores de energía eléctrica

El receptor de energía eléctrica (receptor eléctrico) es un aparato, unidad, mecanismo diseñado para conversión de energía eléctrica en otro tipo de energía (incluida la eléctrica, según otros parámetros) para utilizarla.

Según su finalidad tecnológica, se clasifican en función del tipo de energía en la que este receptor convierte la energía eléctrica, en particular:

• mecanismos de accionamiento de máquinas y mecanismos;

• plantas electrotérmicas y eléctricas;

• instalaciones electroquímicas;

• instalación de electrodo de astenia;

• instalaciones de campos electrostáticos y electromagnéticos,

• electrofiltros;

• instalaciones de tratamiento de chispas;

• máquinas electrónicas e informáticas;

• Dispositivos de control y ensayo de productos.

Un usuario de energía eléctrica llamado receptor eléctrico o un grupo de receptores eléctricos unidos por un proceso tecnológico y ubicados en un área determinada.

La Ley Federal "Sobre la Energía" define al consumidor de electricidad y energía térmica como una persona que la compra para sus propias necesidades domésticas o industriales, y los sujetos de la industria eléctrica - "personas que realizan actividades en el campo de la energía eléctrica, incluida la producción de energía eléctrica y térmica, suministro de energía a los consumidores "durante la transmisión de electricidad, control de despacho operativo en la industria eléctrica, venta de electricidad, organización de compra y venta de electricidad".

Clasificación de los consumidores de electricidad para garantizar la fiabilidad del suministro eléctrico.

En términos de garantizar la confiabilidad del suministro de energía, los consumidores de energía eléctrica se dividen en las siguientes tres categorías:

Receptores eléctricos de categoría I: receptores eléctricos, cuya interrupción del suministro de energía puede provocar: peligro para la vida humana, daño significativo a la economía nacional, daño a equipos básicos costosos, defectos masivos del producto, interrupción de un proceso tecnológico complejo, interrupción del funcionamiento de elementos particularmente importantes de la economía de la comunidad.

de la alineación receptores electricos de 1ra categoria se distingue un grupo especial de receptores eléctricos, cuyo funcionamiento continuo es necesario para un cierre suave de la producción a fin de evitar amenazas a la vida humana, explosiones, incendios y daños a los costosos equipos principales.

Receptores eléctricos de categoría II: receptores eléctricos, cuya interrupción del suministro de energía conduce a una escasez masiva de productos, interrupciones masivas de trabajadores, mecanismos y transporte industrial, interrupción de las actividades normales de un número significativo de residentes de ciudades y zonas rurales. áreas

Receptores eléctricos de Categoría III: todos los demás receptores eléctricos que no cumplen las definiciones de las Categorías I y II. Son receptores de talleres auxiliares, producción no seriada de productos, etc.

Los receptores eléctricos de categoría I deben recibir electricidad de dos fuentes de energía independientes mutuamente redundantes, y la interrupción de su suministro de energía en caso de falla de energía de una de las fuentes de energía solo se puede permitir durante el tiempo de restauración automática de la fuente de alimentación. Para alimentar a un grupo especial de consumidores eléctricos de categoría I, se debe proporcionar un suministro adicional desde una tercera fuente de alimentación independiente y redundante entre sí.

Para establecer correctamente la categoría de los receptores eléctricos, es necesario evaluar la probabilidad de accidente en los tramos del sistema de alimentación, para determinar las posibles consecuencias y daños materiales como consecuencia de estos accidentes. Al determinar la categoría de receptores eléctricos, no se debe sobreestimar la categoría de potencia continua requerida para diferentes grupos de receptores eléctricos. Al determinar los receptores eléctricos para la primera categoría, se tiene en cuenta la reserva tecnológica, para la segunda, el desplazamiento de la producción.

Clasificación de los receptores de energía eléctrica

Los consumidores de electricidad se caracterizan por:

1.potencia total instalada de receptores eléctricos;

2. por pertenecer a la industria (por ejemplo, agricultura);

3. por grupo tarifario;

4. por categoría de servicios energéticos.

Las instalaciones eléctricas que producen, transforman, distribuyen y consumen electricidad se dividen por nivel de tensión en instalaciones eléctricas con tensión superior a 1 kV y hasta 1 kV (para instalaciones eléctricas con corriente continua, hasta 1,5 kV). Las instalaciones eléctricas con un voltaje de hasta 1 kV CA se realizan con un neutro sólidamente conectado a tierra y en condiciones con mayores requisitos de seguridad, con un neutro aislado (minas de turba, minas de carbón, instalaciones eléctricas móviles, etc.).

Las instalaciones por encima de 1 kV se subdividen en instalaciones:

1) con neutro aislado (voltaje de 35 kV e inferior);

2) con neutro compensado (conectado a tierra por resistencia inductiva para compensar corrientes capacitivas), se utilizan para redes con una tensión de hasta 35 kV y raramente 110 kV;

3) con un neutro conectado a tierra ciegamente (voltaje de 110 kV y más).

Por la naturaleza de la corriente, todos los receptores eléctricos que funcionan desde la red se pueden dividir en receptores eléctricos con corriente alterna con una frecuencia industrial de 50 Hz (en algunos países usan 60 Hz), corriente alterna con frecuencia aumentada o disminuida y corriente continua .

La mayoría de los consumidores de energía eléctrica de los usuarios industriales de electricidad funcionan con corriente alterna trifásica con una frecuencia de 50 Hz.

Se utilizan ajustes de frecuencia aumentados:

• para calentamiento para temple, para estampación de metales, hornos de microondas, etc.;

• en tecnologías donde se requiere una alta velocidad de rotación de un motor eléctrico (industria textil, carpintería, herramientas eléctricas portátiles en la construcción aeronáutica), etc.

Para obtener una frecuencia de hasta 10.000 Hz se utilizan convertidores de tiristores, para frecuencias superiores a 10.000 Hz utilizar generadores electronicos.

Los receptores eléctricos de baja frecuencia se utilizan en dispositivos de transporte, por ejemplo, para trenes de laminación (f = 16,6 Hz), en plantas de mezcla de metales en hornos (f = 0 ... 25 Hz). Además, la frecuencia de tensión reducida se utiliza en dispositivos de calentamiento por inducción.

La experiencia con el uso de frecuencias industriales (50 Hz) y aumentadas (60 Hz) confirmó la viabilidad económica de una frecuencia de 60 Hz, y los cálculos técnicos y económicos mostraron que la frecuencia óptima debería ser 100 Hz.

Receptores de potencia típicos

Todos los receptores de potencia se caracterizan por diferentes parámetros. Al mismo tiempo, la LEG describe los modos de su operación, por lo tanto, con el fin de analizar los modos de consumo de energía, se utilizan receptores de potencia característicos, que son grupos de receptores de potencia similares en modos de operación y parámetros básicos.

Los siguientes grupos pertenecen a los receptores eléctricos típicos:

• Motores eléctricos para instalaciones eléctricas e industriales;

• Motores eléctricos para máquinas de producción;

• hornos eléctricos;

• Instalaciones electrotérmicas;

• Instalaciones de iluminación;

• Reparación y conversión de instalaciones.

Los receptores eléctricos de los primeros cuatro grupos se denominan tradicionalmente receptores de potencia. La participación de cada grupo en el consumo de energía de la empresa depende de la industria y las características del proceso de producción.

Receptores de corriente continua

La corriente continua se usa en galvanoplastia (cromado, niquelado, etc.), para soldadura de corriente continua, para alimentar motores de corriente continua, etc.

Motor electrico

Según las clasificaciones enumeradas anteriormente, el conjunto más complejo de receptores eléctricos es el accionamiento eléctrico. El más común es un accionamiento eléctrico asíncrono, que se caracteriza por un consumo significativo de potencia reactiva, altas corrientes de arranque y una sensibilidad significativa a las desviaciones de la tensión de red con respecto a la nominal.

En instalaciones que no requieren control de velocidad durante el funcionamiento, se utilizan accionamientos eléctricos de CA (motores asíncronos y síncronos). Los motores de CA no regulados son el principal tipo de consumidores de energía en la industria y representan alrededor del 70% de la potencia total.

Las siguientes consideraciones se utilizan a menudo al elegir el tipo de motor para un variador de frecuencia de CA no regulado:

• a voltajes de hasta 1 kV y potencia de hasta 100 kW, es más económico usar motores asíncronos y, por encima de 100 kW, síncronos;

• con tensión de 6 kV y potencia hasta 300 kW — motores asíncronos, más de 300 kW — síncronos;

• con tensión de 10 kV y potencia hasta 400 kW — motores asíncronos, más de 400 kW — síncronos.

Los motores asíncronos con rotor de fase se utilizan en accionamientos potentes con condiciones de arranque severas (en máquinas elevadoras, etc.).

Los motores eléctricos de instalaciones industriales tales como compresores, ventiladores, bombas y dispositivos de elevación y transporte, dependiendo de la potencia nominal, tienen una tensión de alimentación de 0,22-10 kV. La potencia nominal de los motores eléctricos de estas instalaciones varía desde fracciones de kilovatio hasta 800 kW o más. Los receptores eléctricos indicados generalmente se refieren a la categoría I de confiabilidad de la fuente de alimentación.Por ejemplo, apagar la ventilación en talleres de producción química requiere la evacuación de personas del local y, por tanto, una parada de la producción.

La conversión de corriente alterna a corriente continua requiere los costos de instalación de unidades de conversión y equipos de control, construcción de locales para ellos, así como costos operativos para su mantenimiento y pérdida de energía eléctrica. Por tanto, el coste del sistema de alimentación y el coste específico de la electricidad en corriente continua son más altos que en corriente alterna. Los motores de CC son más caros que los motores asíncronos y síncronos. Los variadores de CC se utilizan cuando se requiere un cambio de velocidad rápido, amplio y/o suave.

Factor de potencia de los receptores eléctricos

Una característica importante de un receptor eléctrico es Factor de potencia coseno (φn). El factor de potencia es una característica de pasaporte que refleja la parte de la potencia activa consumida a carga y tensión nominales. El cosφ nominal de un motor eléctrico depende de su tipo, potencia nominal, velocidad y otras características. Cuando se trabaja con motores eléctricos, su cosφ depende principalmente de la carga.

Para el accionamiento eléctrico de grandes bombas, compresores y ventiladores, a menudo se utilizan motores síncronos, que se utilizan como fuentes adicionales de potencia reactiva en el sistema de potencia.

Los dispositivos de elevación y transporte se caracterizan por choques frecuentes de la carga, que provocan cambios en el factor de potencia dentro de límites significativos (0,3-0,8). De acuerdo con la confiabilidad de la fuente de alimentación, generalmente se refieren a las categorías I y II (dependiendo de su papel en el proceso tecnológico).
Receptores eléctricos con problemas

De aparatos eléctricos Los mayores problemas son causados ​​por los hornos de arco por las siguientes razones:

• alta potencia propia (hasta decenas de megavatios); no linealidad y bajo cosφ causados ​​por el transformador del horno;
• sobretensiones de potencia activa y reactiva que se producen durante el funcionamiento;
• jogging desviaciones de la simetría de las cargas de fase.

Las plantas de soldadura eléctrica AC tienen problemas similares a los hornos de arco. Su cosφ es particularmente bajo.

La iluminación eléctrica también causa algunos problemas con la red eléctrica, a saber: las lámparas de descarga de alta eficiencia utilizadas en lugar de las lámparas incandescentes tienen una característica no lineal y son sensibles a las interrupciones de energía a corto plazo (fracciones de segundos). Actualmente, sin embargo, estos problemas se resuelven cambiando las lámparas a una fuente de alimentación de alta frecuencia a través de convertidores de frecuencia separados, lo que mejora no solo su iluminación, sino también sus parámetros energéticos.

Las fuentes de luz (incandescentes, fluorescentes, de arco, de mercurio, de sodio, etc.) son receptores eléctricos monofásicos y están espaciados uniformemente entre fases para reducir la asimetría. Para lámparas incandescentes cosφ = 1, y para lámparas de descarga de gas cosφ = 0,6.

El suministro de energía de los dispositivos de control y procesamiento de información está sujeto a mayores requisitos en términos de confiabilidad y calidad de la electricidad, por lo tanto, generalmente se alimentan de fuentes de suministro de energía ininterrumpido garantizado.