Влияние отклонения напряжения на производительность текстильных механизмов и качество выпускаемой продукции в условиях Кубы

В зависимости от режима нагрузки промышленного предприятия напряжение на зажимах приемников электроэнергии не остается постоянным и может отличаться от номинального. Эти изменения напряжения могут происходить при любой скорости и разделяются на отклонения и колебания. Согласно /I/, отклонения напряжения vразность между фактическим значением напряжения U и его номинальном значением для сети иНом, возникающая при сравнительно медленном изменении режима работы, когда скорость изменения напряжения меньше I % в секунду.

V = UU ном ,.

Если v выражается в процентах от номинального напряжения Uhom, а и и Uhom — в вольтах или киловольтах, то.

V =.

U" Uhom .100. <1−2).

U ном.

В СССР ГОСТ 13 109–67 регламентирует допустимые значения отклонений напряжения от номинального на зажимах различных приемников электроэнергии.

На зажимах приборов рабочего освещения, установленных в производственных помещениях и общественных зданиях, где требуется значительное зрительное напряжение, а также в прожекторных установках наружного освещения, допустимы отклонения напряжения от номинального в пределах от — 2,5 до +5%- на зажимах электрических двигателей и аппаратов для их пуска и управления допустимы отклонения напряжения от -5 до +10% номинального. В после-аварийных режимах допускается дополнительное понижение напряжения на 5%.

Во «Временных указаниях по регулированию напряжения в электрических сетях» нормальным техническим условиям длительной работы приемников электрической энергии соответствуют те же допустимые отклонения напряжения / 2 /.

Согласно ПУЭ, отклонение напряжения на зажимах электродвигателей от номинального-, как правило, должно быть не более? 5%- в отдельных случаях допускаются отклонения выше номинального до + 10%. Снижение напряжения у наиболее удаленных ламп внутреннего рабочего освещения промышленных предприятий должно быть не более 2,5%, а наибольшее напряжение на лампах, как правило, должно быть не более 105% их номинального напряжения. Для обеспечения нормальной работы электродвигателя необходимо поддерживать напряжение на шинах в пределах 100 — 105% номинального. При необходимости допускается работа электродвигателя при отклонении напряжения от — 5 до + 10% номинального /3/.

В практике проектирования электрических сетей применяется понятие допустимых потерь напряжения. Эти потери нормированы и принимаются равными для воздушных линий 6 кВ и выше — 8%, для кабельных сетей U > 1000 В — 6%t для сетей до 1000 В — до 8% /4/. Если при расчете сетей потери напряжения не превышают указанных значений, считается, что проект сети обеспечивают требуемое качество напряжения.

На Кубе, согласно /6/- «Регламент электрической службы», допускаются отклонения напряжения до i 5% в сети 33 кВ и 66 кВ. Кубинский стандарт НС 62−05:81 /5/ регламентирует допустимые значения отклонений напряжения от номинального в сетях электроснабжения промпредприятий от — 10% до + 10% номинального.

В /7/ обсуждался вопрос о нормировании напряжений, тока и частоты. При окончательном обсуждении в 1975 году вопроса по унификации напряжений 220/380 В и 240/415 В принято стандартное напряжение 230/400 В. Предлагалось в качестве допустимых отклонений от стандартного ± 10%, отмечая однако, что в будущем эти значения отклонений могут быть уменьшены до ± 6%. В обсуждении этого вопроса приняли участие 35 представителей из 20 стран. Все делегации единодушно высказали мнение, что выбранное напряжение с допустимыми значениями отклонений практически не приведет к ухудшению работы электробытовых приборов и аппаратуры.

В большинстве социалистических стран, членов СЭВ, и ряда капиталистических стран, допустимые отклонения напряжения на зажимах электрических двигателей ограничиваются в пределах — 5% номинального.

В/8/ указано, что для сетей, питающих электробытовые приборы почти во всех странах Европы, эти нормы колеблются в пределах значений 0,95 — 1,05: в Чехословакии (0,9 — 1,1) — в Японии и Великобритании (0,94 — 1,06).

В США, согласно / 9/норма, А I с 84.1 — 1970 регламентирует допустимые отклонения от номинального, пересчитанного на 120 В, на зажимах приемников электроэнергии. Номинальное напряжение электродвигателей составляет 96% номинального напряжения сети. Для электродвигателей отклонения нормируются в пределах 90% и 104%, в аварийных режимах — 87% и 106% номинального значения. Согласно общеамериканским правилам устройства электроустановок /10/, отклонение напряжения на зажимах приемников электроэнергии не должно превышать i 5%.

Как видно из приведенных данных, величины допустимых отклонений напряжения не согласованы между собой.

В настоящее время для рационального построения систем электроснабжения промышленных предприятий необходимо иметь четкое представление о технико-экономических допустимо: пределах отклонений напряжения на зажимах различных типовых промышленных приемников электроэнергии, то есть таких пределах, при которых данные преемники электроэнергии работают в нормальных условиях — без ухудшения качества продукции, с расчетным сроком службы и т. д.- необходимо также оценить влияние отклонений напряжения на производительность этих механизмов.

Не все нормативы по напряжению учитывают такой важный фактор, как допустимая продолжительность отклонений его на шинах и зажимах приемников электроэнергии. Учитывать же фактор времени необходимо, чтобы сделать не только качественную, но и количественную оценку отклонений напряжения и, в частности, для выявления убытка, причиненного промышленным предприятиям при отклонениях напряжения.

4.6. Выводы по четвертой главе.

I. .Идя отдельных механизмов и цехов прядильного и ткацкого производства хлопчатобумажных предприятий построены кривые зависимости экономического убытка от отклонения напряжения, которые дают возможность определить величину убытка за любой промежуток времени. С помощью характеристик У = f (у) можно определить оптимальные уровни напряжениякак на зажимах электродвигателей механизмов, так и на шинах трансформаторных подстанций. Кривые зависимости убытка от отклонения напряжения позволяют решить вопрос об экономической целесообразности црименения устройств регулирования напряжения.

2. Во всех рассмотренных случаях при снижении напряжения по сравнению с номинальным имеется экономический убыток для предприятия. При увеличении напряжения убыток получается с отрицательным знаком, то-есть, имеется экономический эффект. На Кубе в настоящее время этот факт имеет большое значение, так как номинальное напряжение для новых двигателей увеличилось до 460 В, что обуславливает необходимость совместной работы двигателей номинального напряжения 440 В и 460 В. По полученным результатам двигатели номинального напряжения 440 В могут работать в режиме напряжения двигателей 460 В без ухудшения экономических показателей предприятия.

3. Необходимо отметить, что составляющая суммарного убытка, характеризующая изменение производительности станков и машин при отклонениях напряжения (У*) является самой значительной по величине.

4. По величинам удельных экономических показателей для отдельных механизмов хлопчатобумажных предприятий и по величине общего убытка для предприятия на зажимах электродвигателей желаемыми являются отклонения напряжения в пределах от 0 до 10 $ номи-. нального.

5. В результате исследования, режима напряжения на хлопчатобумажном комбинате им. Аригуанабо установлено, что отклонения напряжения в сетях црядильных и ткацких станков не превышают допустимого отклонения напряжения для электрических двигателей и их пусковой аппаратуры (от -5 до 10 $ номинального). Пределы наблюдаемых отклонений напряжения были от -5 до 10 $ номинального. Однако, наблюдаемые отклонения напряжения превышают допустимые значения на зажимах приборов рабочего освещения (от -2,5 до 5 $ номинального).

6. Доказано с помощью метода планирования эксперимента, что при оценке экономического убытка от отклонения напряжения из числовых характеристик напряжения необходимо учитывать только среднее значение отклонения напряжения.

7. В результате сравнения технико-экономических показателей питания предприятия по схеме с двумя ступенями трансформации и по схеме с одной ступенью трансформации доказано, что схема с одной ступенью трансформации с РПН более экономична Экономия составляет 1,25% потребляемой электроэнергии.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

I. По результатам эксперимента можно сделать вывод, что при снижении напряжения на 5% номинального значения производительность ткацких станков уменьшается на 0,26%, что прир водит к снижению объема производства на I3I9I4 м, а при увеличении напряжения на 10% от номинального производительность ткацких станков увеличивается на 0,43%9 что дает увеличение объема производства на 221 902 м^ каждый год. Оценка этого изменения приведена в табл. П. 15.

2. В результате проведенного анализа вида функции регресии зависимости скорости вращения от напряжения, подводимого к зажимам асинхронного двигателя, было доказано, что при постоянном моменте сопротивления на валу двигателя для описания данной зависимости следует применять функцию вида: к,.

Также было доказано эмпирическим путем, что цри моменте сопротивления, зависящем от скорости вращения, адекватной является функция вида: к. ш = ш5.

3. Можно рекомендовать предлагаемую методику исследования для оценки влияния отклонения напряжения на производительность механизмов, в том числе механизмов, у которых статический момент характеризуется случайными изменениями во времени.

4. Следует особо отметить преимущества предлагаемого метода проведения экспериментов по сравнению с методом, основанном на измерении выпускаемой продукции за определенный период времени:

— проведение необходимых экспериментов для определения. зависимости производительности ткацкого станка от напряжения по методу измерения выпускаемой продукции требует не менее 40 часов. Предлагаемый метод дает возможность в 10 раз сократить время на проведение эксперимента.

— метод измерения выпускаемой продукции требует поддержания каждого уровня напряжения неизменным в течение 2−3 часов, тогда как предлагаемая методика требует поддержания напряжения только на время проведения эксперимента.

— предлагаемый метод исключает влияние эффекта отклонения частоты на результаты эксперимента.

— работа механизмов в текстильной промышленности сопровождается значительным количеством обрывов нитей. Это вызывает непростительные простои оборудования, которые, в свою очередь, затрудняют проведение экспериментов по методу измерения выпускаемой продукции. Предлагаемый метод исключает этот эффект.

5. Дяя отдельных механизмов и цехов прядильного и ткацкого производства хлопчатобумажных предприятий построены кривые зависимости экономического убытка от отклонения напряжения, которые дают возможность определить величину убытка за любой промежуток времени. С помощью характеристик можно определить оптимальные уровни напряжения как на зажимах электродвигателей механизмов, так и на шинах трансформаторных подстанций.

Кривые зависимости убытка от отклонений напряжения позволяют решить вопрос о экономической целесообразности применения устройств регулирования напряжения. Необходимо отметить, что составляющая суммарного убытка., характеризующая изменение производительности станков и машин при отклонениях напряжения (У") является самой значительной по величине. По величинам удельных экономических показателей для отдельных механизмов хлопчатобумажных предприятий и по величине общего убытка для предприятия, на зажимах электродвигателей желаемыми являются отклонения напряжения в пределах от 0 до 10% номинального.

6. В результате исследования, режима напряжения на хлопчатобумажном комбинате им. Аригуанабо, установлено, что отклонения напряжения в сетях прядильных и ткацких цехов не превышают предела допустимого отклонения напряжения для электрических двигателей и их пусковой аппаратуры (от -5 до 10% номинального). Пределы наблюдаемых отклонений напряжения были от -5 до 10% номинального.

7. Было доказано с помощью метода планирования эксперимента, что в этом случае при оценке экономического убытка от отклонения напряжения, из числовых характеристик напряжения необходимо учитывать только среднее значение отклонения напряжения.

8. В результате сравнения технико-экономических показателей питания предприятия по схеме с. двумя ступенями трансформации доказано, что схема с одной ступенью трансформации с ИШ более экономична. Экономия составляет 1,25% потребляемой электроэнергии.

Схема с одной ступенью трансформации с РПН рекомендуется для питания текстильных предприятий Кубы.

— 135.