Автор: П.Ю. Каратеев
Известия ТулГУ. Технические науки. 2012. Вып. 12. Ч. 3 https://cyberleninka.ru....
Рассмотрена проблема эффективного использования электроэнергии на предприятии, негативного влияния электронных нагрузок и способов её учета и компенсации.
Коммерческая привлекательность импульсных технологий преобразования электрической энергии в диапазоне мощностей единичных потребителей от десятков Вт до единиц кВт привела к их широкому распространению и на определенном этапе породила проблему энергетической эффективности систем электропитания. Значительная часть устройств инфокоммуникаций как потребителей электрической энергии проявляет нелинейных характер энергопотребления в силу специфики и особенностей вторичных блоков питания.
Основу нормативной базы относительно показателей качества электропотребления и электроэнергии и их норм составляют:
потребляемым током не более 16 А (в одной фазе). В соответствии с классификацией ГОСТ Р 51317.3.2 – 99 единичные ЭН относятся к классу D как технические средства с потребляемым током,
характеризующимся специальной формой кривой
и активной мощностью, не превышающей 600 Вт, и формально отвечают требованиям данного стандарта. На практике единичные устройства, как правило, объедине-
ны в группы и должны соответствовать ГОСТ 13109 – 97. В ряде отраслей введены дополнительные стандарты, нормирующие другие определенные показатели качества электропотребления [2]. Например, в области инфокоммуникаций в соответствии с отраслевым стандартом ОСТ 45.183 – 2001,
распространяющимся на стационарные установки электропитания аппаратуры электросвязи, электроснабжение которых осуществляется от электрической сети общего назначения, коэффициент мощности установки
электропитания должен быть не менее 0,95 для устройств с корректором мощности и не менее 0,7 для устройств без коррекции. При этом установка электропитания переменного тока должна быть рассчитана на питание нагрузки с коэффициентом амплитуды тока не менее 2,5.
В настоящее время еще не выработано единого подхода к определению всех составляющих полной мощности и известны многообразные способы разложения мощности на ортогональные составляющие. Существенный вклад в теорию мощности был внесен работами Фризе и Кваде.
Между качественными показателями напряжения и тока, контролируемыми в точке присоединения электронной нагрузке к сети, существует связь. Необходимо отметить, что особенностью данных потребителей является их существенный нелинейный характер энергопотребления, обусловленный рядом факторов и, в первую очередь, особенностями построения звена преобразования параметров электрической энергии первичного источника в структуре электронной нагрузки.
Эмиссия гармонических колебаний составляющих тока электронной нагрузки способна стать причиной отклонения от нормативных требований качества электропотребления и в ряде случаев источником аварий из-за перегрузок токораспределительных сетей или их частей. Потенциальные угрозы на предприятиях, не адаптированных к особенностям электронных нагрузок, возникают при суммарной доле их электропотребления порядка 25 % от общей нагрузки предприятия.
Современные стандарты допускают единичные электронные нагрузки с мощностью до 600 Вт, ограничивая специфику их энергопотребления определенными нормами. С другой стороны, стандартами определены жесткие показатели качества энергопотребления от сети общего назначения, однако, групповой характер электронной нагрузки и особенностей токораспределительных сетей, часто не адаптированы к особенностям электронной нагрузки, вызывают проблемы надежного функционирования систем электроснабжения ответственных электропотребителей. В частности, поведение единичных и особенно групповых потребителей существенно зависит от качества исходного напряжения сетей общего назначения.
Перечисленные проблемы и пути их решения широко обсуждаются в технической литературе. Из работ, посвященных вопросам электронной нагрузки следует отметить Абрамовича Б.Н., Дмитрикова В.Ф., Сергеева В.В., Самылина И.Н., группы под руководством Григорьева О.Г., а также Добрусина Л.А. Ведущее место в этих работах занимают исследования связанные с повышением эффективности преобразовательных устройств и оценки влияния преобразователей электрической энергии на сети.
Вместе с тем, получивший широкое распространение существующий парк электронной нагрузки остается источником нарушения норм, эффективности энергопотребления и потенциальных угроз для энергетической инфраструктуры.
Таким образом, продолжающаяся тенденция роста электронной нагрузки обуславливает актуальность проблемы и повышающийся интерес со стороны энергопоставляющих и потребляющих организаций с целью разрешения сложившийся ситуации по минимуму технико-экономических затрат.
Для повышения качества и эффективности энергопотребления электронных нагрузок предлагается разработать математическую модель электрических цепей с электронными нагрузками, получить аналитические решения для вычисления показателей качества электропотребления в цепях переменного тока, выявить количественные и качественные закономерности при вариации параметров цепей с электронной нагрузкой, оценить искажения напряжения сети в точке подключения электронной нагрузки, эффективность энергопотребления в цепях с электронной нагрузкой с учетом потерь, эффективность пассивных и активных методов коррекции.
1. Сотсков Б.С. Основы теории и расчета надежности элементов и устройств автоматики и вычислительной техники. М.: Высшая школа, 1970. 270 с.: ил.
2. Эффективное использование электроэнергии / под ред. К. Смита; пер. с англ. М.: Энергоиздат, 1981. 400 с.
3. Кацман М. М. Электрические машины: учебник для студентов. 3-е изд., испр. М.: Издательский центр Академия
, 2000. 463 с.