Influência dos desvios de tensão no funcionamento de receptores elétricos

A influência significativa da tensão de rede no funcionamento dos consumidores elétricos exige muita atenção para manter a tensão nos terminais dos consumidores próxima à tensão nominal. A tensão fornecida aos consumidores é uma das indicadores de qualidade de energia.

As alterações na tensão da rede podem ser classificadas da seguinte forma:

1. Alterações lentas de tensão que geralmente ocorrem durante a operação da rede. Essas mudanças são chamadas de desvios de tensão... Os desvios de tensão são definidos como a diferença entre a tensão real nos terminais dos consumidores de energia e tensão nominal… Os desvios de tensão podem ser negativos ou positivos. O primeiro para corresponder abaixo da tensão em relação ao nominal, o segundo — aumento na tensão.

Os desvios de tensão nas redes elétricas são causados ​​por mudanças nas cargas da rede, modos de operação das usinas, etc.

2. Mudanças rápidas de tensão devido a falhas em sistemas elétricos e outras causas. Exemplos incluem curto circuitos, balançar máquinas, ligar e desligar um dos elementos da instalação, etc. Flutuações rápidas de tensão são causadas.

Tudo receptores de energia elétrica são projetados para operar em uma tensão nominal específica. Desvios de tensão da tensão nominal em seus terminais levam à deterioração da operação dos receptores elétricos.

A mudança nas principais características das lâmpadas incandescentes, dependendo da tensão em seus terminais, é apresentada na fig. 1.

Arroz. 1. Características das lâmpadas incandescentes: 1 — fluxo luminoso, 2 — fluxo luminoso, 3 — vida útil (números nas ordenadas das curvas 1 e 2).

As curvas apresentadas mostram a grande influência da tensão no desempenho das lâmpadas incandescentes. Por exemplo, uma diminuição de 5% na tensão corresponde a uma diminuição de 18% no fluxo luminoso, e uma diminuição de 10% na tensão provoca uma diminuição do fluxo luminoso da lâmpada em mais de 30%.

Uma diminuição no fluxo luminoso das lâmpadas leva a uma diminuição na iluminação do local de trabalho, com o que a produtividade do trabalho diminui e os indicadores de qualidade se deterioram.

A má iluminação dos locais de trabalho, caminhos, ruas, etc. aumenta o número de acidentes com pessoas. Afundamentos de tensão degradam a eficiência das lâmpadas incandescentes. Reduzir a tensão em 10% reduz a eficiência luminosa da lâmpada (lm/m/W) ​​em 20%.

Um aumento na tensão de rede leva a um aumento na eficiência das lâmpadas.Mas aumentar a tensão leva a uma diminuição acentuada na vida útil das lâmpadas. Com um aumento de 5% na tensão, a vida útil das lâmpadas incandescentes é reduzida pela metade e com um aumento de 10% - mais de 3 vezes.

As lâmpadas fluorescentes são menos sensíveis às flutuações de tensão da rede. Variações de tensão de 1% causarão uma variação média no fluxo luminoso da lâmpada de 1,25%.

Nos aparelhos de aquecimento doméstico (ladrilhos, ferros, etc.) os elementos de aquecimento consistem em resistências ativas. A potência dada por eles dependendo da tensão da rede é expressa pela equação

P = I2R = U2/R

mostra que uma diminuição na tensão de rede causa uma diminuição acentuada na potência fornecida pelo dispositivo de aquecimento. Este último leva a um aumento significativo do tempo de operação do dispositivo e ao consumo excessivo de eletricidade para cozinhar, etc.

As características de todos os outros eletrodomésticos também dependem da tensão fornecida. Quando a tensão nos terminais dos motores elétricos muda, o torque, o consumo de energia e a vida útil do isolamento do enrolamento mudam.

Os torques dos motores de indução são proporcionais ao quadrado da tensão aplicada em seus terminais. Se o torque do motor na tensão nominal for considerado como 100%, então em 90% da tensão, por exemplo, o torque será de 81%. Quedas severas de tensão podem até causar a parada ou falha na partida dos motores, acionando máquinas com condições difíceis de partida (guindastes, trituradores, moinhos, etc.).Insuficiente (torques de motores elétricos podem causar defeitos no produto, danos em produtos semi-acabados, etc.)

As dependências da mudança na potência consumida pelos motores elétricos na tensão durante o modo estacionário de operação do sistema são chamadas de características estáticas da carga elétrica dos consumidores.

À medida que a tensão diminui, a potência ativa consumida pelo motor elétrico diminui devido a uma diminuição do torque e o associado deslizamento crescente.

Um aumento no escorregamento leva a um aumento nas perdas de potência ativa no motor. À medida que a tensão aumenta, o deslizamento diminui e a potência necessária para acionar o mecanismo aumenta. A perda de potência ativa no motor elétrico é reduzida.

A análise mostra que a carga resistiva dos motores elétricos muda de forma insignificante quando a tensão muda, correspondendo aos modos normais de operação do sistema e, portanto, pode ser considerada constante.

A mudança na carga reativa dos motores elétricos da tensão depende da relação entre a potência de magnetização reativa e a dissipação de potência reativa dos motores. A força de magnetização reativa varia aproximadamente proporcional à quarta potência da tensão. A dissipação de potência reativa, dependendo da corrente dos motores elétricos, varia inversamente proporcional a aproximadamente a segunda potência da tensão.

Quando a tensão cai em relação à nominal (até certo valor), a carga reativa dos motores elétricos sempre diminui.Isso se explica pelo fato de que a potência reativa de magnetização, que é de até 70% da potência reativa total consumida pelo motor elétrico, diminui mais rapidamente do que aumenta a potência reativa de dissipação.

As dependências do consumo de potência reativa na tensão da rede para alguns usuários são mostradas na fig. 2. Essas curvas são as características estáticas das cargas elétricas dos consumidores como um todo, ou seja, levando em consideração a influência de transformadores, iluminação, etc. sobre eles.

Arroz. 2. Características estáticas de cargas elétricas: 1 — fábrica de papel, cosφ = 0,92, 2 — metalúrgica, cosφ = 0,93, 3 — fábrica têxtil, cosφ = 0,77.

A curva 1 da fábrica de papel é muito íngreme. Quanto menor a carga dos motores e maior seu fator de potência na tensão nominal, mais acentuada será a curva de dependência da potência reativa consumida da tensão da rede. Redução de tensão de 10% a longo prazo nos terminais dos motores elétricos quando estão totalmente carregados, devido à maior temperatura dos enrolamentos, até que a isolação dos motores se desgaste aproximadamente duas vezes mais rápido que na tensão nominal.