На что влияет частота в электрической сети
Перейти к содержимому

На что влияет частота в электрической сети

  • автор:

Почему в сетях не используется безопасная высокая частота тока?

Почему до сих пор остаётся предельно низкая 50-60 Гц? Понятно, что так построили в 20-ых годах, но почему так долго не повышают качество электроэнергии, ведь плюсы очевидны. Огромная экономия на металлах и топливе, а главное никого больше не убьёт током. В электротехнике я разбираюсь, не надо писать глупости типа — не выгодно, большие потери. Так учат школьников, а почему реально ничего не меняют, я не нашёл ответа в интернете. Кроме как заговором монополистов это не обьяснить. Может кто знает об этом больше?

А сколько это 50 Гц, много или мало? Не так уж мало, всего лишь 3000 оборотов в минуту. Все электрогенераторы приводятся в движение турбинами (гидравлическими, или паровыми), и эти агрегаты вращаются со скоростью 3000 об/мин. А какими должны быть обороты чтобы генерировать частоту хотя бы 1000 Гц (1 кГц)? 60000 об/мин. И как Вы себе представляете такой агрегат на таких оборотах?

И почему Вы решили, что "качество электроэнергии" пропорционально её частоте? И какие Плюсы, которые очевидны, Вы видите? За счёт чего же возникнет экономия на металлах? И причём здесь топливо? И почему Вы решили, что высокочастотный ток не убивает?

И кто Вам сказал, что в электротехнике Вы разбираетесь? Если бы Вы хотя бы знали, что такое индуктивность, и что такое индуктивное сопротивление, и как оно зависит от частоты, Вы бы такую глупость не написали. (Хоть Вы и просили не писать про глупость, но другого более мягкого слова не подобрать).

А почему в интернете должен быть ответ — опровержение на такую глупость. Наверное никому и в голову не пришло, что кто-то может задать такой вопрос, вот и не заготовили ответ.

Кто знает об этом больше? Наверное об этом знают инженеры-электронщик­ и. Вы заканчивайте побыстрее школу, а потом поступайте в соответствующий ВУЗ. Когда выучитесь, тогда и Вы будете знать об этом больше.

Неверна уже сама исходная посылка — насчёт якобы "безопасности" тока повышенной частоты. Если меня паче чаяния [зачёркнуто]. приласкает напряжением в 220, то какая у него частота — уже совершенно по фигу.

Ну и дальше можно поговорить о том, почему об этом не пишут в интернетах. Скорее всего потому, что достаточно исходных данных представлено в учебниках.

Ну вот и смотрим: выгодно — невыгодно. Основные потери при передаче электроэнергии — это сопротивление линий, излучение и потери в трансформаторы на вихревых токи и перемагничивание сердечников.

Сопротивление провода зависит от частоты из-за скин-эффекта. Это не индуктивный эффект — это в чистом виде активное сопротивление. И на частоте 400 Гц оно почти втрое выше, чем на 50 Гц. Индуктивность линии, ясен пень, тоже вносит свою лепту из-за ухудшенного соинуса фи, что увеличит токовую нагрузку на линию при той же передаваемой автикной мощности и опять же повысит резистивные потери.

Потери на излучение: ЛЭП — немаленькая антенна. И чем выше частота — тем эффективнее эта антенна излучает энергию, вместо чтоб тихо и мирно передавать её без потерь.

Потери в трансформаторах: тоже должно быть понятно из учебника. Чем выше частта тем пропорционально больше потери на перемагничивание. А потери на вихревые токи — больше непропорциональн­ о. Они растут нелинейно и быстрее, чем линейная функция частоты. Согласитесь, что греть трансформаторы, которые и так требуют сложных систем охлаждения, — это не то, ради чего стоит тратить электричество.

Смотрим дальше: основное энергопотребление — это не электроплиты и не лампочки. И даже не телевизоры. Львиная доля идёт в промышленость, в основном крутить моторчики. А моторчики по большей части крутятся с частотой сети. Вот те самые 3000 об/мин. Внимание, вопрос: как должны выглядеть двигатели на 24000 об/мин.? Дополнительные вопрос: как вы себе представлете массовый переход с одной частоты ны другую даже в масштабе одного цеха, а не то что всей страны?

И на сладкое: а с чего это вдруг будет экономия на топливе? Если мне надо получить стопиццотмульёнов киловат-часов электроэнергии, то мне понадобиться сжечь два споловиной раза по столько топлива. Какая там частота этой энерии — по фигу, потому что кпд турбины от номинала генерируемой частоты зависит мало. А закон сохранения энергии меж тем никто не отменял.

"В таком вот аксепте", как говорил один персонаж известной книжки.

Влияние изменения частоты на работу электрических систем

Влияние изменения частоты на работу электрических системДля электроэнергии основные показатели качества: напряжение и частота, для тепловой энергии: давление, температура пара и горячей воды. Частота связана с активной мощностью (Р), а напряжение с реактивной мощностью (Q).

Все вращающиеся машины и агрегаты рассчитаны таким образом, что экономический коэффициент полезного действия достигается при номинальном числе оборотов в минуту: n = 60f/p ,

где: n — число оборотов в минуту, f — частота тока в сети, p — число пар полюсов.

Частота переменного тока , вырабатываемая генераторами, есть функция числа оборотов турбины. Число оборотов механизмов — функция частоты.

На рис. 1 представлены относительные статические характеристики нагрузки для энергосистемы по частоте.

Анализ зависимостей на рис.1 показывает, что при уменьшении частоты снижается число оборотов двигателя, снижается производительность машин и механизмов.

1. Текстильная фабрика дает брак при изменении частоты от номинальной, т к. изменяется скорость движения нити и станки дают брак.

2. Насосы (питательные), вентиляция (дымососы) тепловых электростанций зависят от числа оборотов: давление пропорционально « n 2 », потребляемая мощность « n 3 », где n — число оборотов в минуту;

3. Активная мощность нагрузки синхронных двигателей пропорциональна частоте (при снижении частоты на 1%, активная мощность нагрузки синхронного двигателя уменьшается на 1%);

4. Активная мощность нагрузки асинхронных двигателей уменьшается на 3% при снижении частоты на 1%;

5. Для энергосистемы снижение частоты на 1% приводит к уменьшению суммарной мощности нагрузки на 1-2%.

Частота тока - 50 гц

Изменение частоты влияет на работу самих электростанций. Каждая турбина рассчитана на определенное число оборотов, то есть при падении частоты снижается вращающий момент турбины. Падение частоты влияет на собственные нужды электростанции и в результате может наступить нарушение работы агрегатов станции.

При понижении частоты из-за нехватки активной мощности снижается нагрузка потребителей, чтобы поддержать частоту на прежнем уровне . Степень изменения нагрузки при изменении частоты на единицу называется регулирующим эффектом нагрузки по частоте . Процесс нарушения устойчивой работы электростанции из-за падения частоты и при отсутствии резерва активной мощности называется лавиной частоты.

Если f =50 Гц, критическая частота при которой производительность основных механизмов собственных нужд электростанций снижается до нуля и наступает лавина частоты — 45 — 46 Гц.

При падении частоты снижается э.д.с. генератора (т.к. понижается скорость возбудителя) и снижается напряжение в сети.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Зависимость тока и частоты: требования, формула, влияние

Зависимость тока и частотыЧастота электрического тока выступает одним из параметров качества электроэнергии и основной характеристикой режима энергосистемы. Количественно частота в энергосети равна количеству периодов в секунду. Изменение частоты в сети влияет на функционирование и, соответственно, производительность работы потребителей. Также свое влияние оказывает отклонение частоты на работу всей энергосистемы.

Нормируемые требования к показателям

В РФ требования к качеству работы энергосистемы стандартизированы.

В соответствии с ГОСТ 13109-97 частота в энергосистеме должна непрерывно поддерживаться на уровне f = 50 ± 0,2 Гц, при этом допускается кратковременное отклонение частоты до значения ∆f = 0,4 Гц.

Анализируя зависимость силы тока от частоты, можно сделать вывод, что если подключаемая нагрузка имеет чисто активный характер (к примеру, резистор), то в широком диапазоне сила тока от частоты иметь зависимость не будет. В случае достаточно высоких частот, когда индуктивность и ёмкость подключаемой нагрузки будут характеризоваться сопротивлением, сравнимым с активным, то сила тока будет иметь определенную зависимость от частоты.

Другими словами, при варьировании частоты тока происходит изменение ёмкостного сопротивления, изменение которого, в свою очередь, приводит к изменению тока, протекающего по цепи.

То есть при повышении частоты, снижается ёмкостное сопротивление, и повышается ток, протекающий по цепи.

Математическое выражение зависимости будет иметь следующий вид: I = UCω;

Зависимость при учете активного сопротивления будет определяться следующим выражением: I (ω) = UCω √(R2 • C2 • ω2 + 1).

Влияние частоты тока на электроприборы

Далее рассмотрим влияние частоты электрического тока. Увеличение частоты до сравнительно невысоких величин (1 – 10 тыс. Гц), обычно является следствием исключительно повышения номинальной мощности электроаппаратуры, поскольку таким образом возрастает проводимость газовых промежутков. Для измерения частоты в системе используют частотомеры.

Паровая турбина разрабатываются и создаются таким образом, чтобы при номинальной скорости вращения (частоте) обеспечивалась максимальная выходная мощность на валу. При этом уменьшение номинальной частоты является следствием возникновения потерь на удар пара о лопатки с единовременным повышением момента вращения, а повышение частоты – к снижению момента вращения.

Таким образом, наиболее экономичный режим работы достигается при оптимальной частоте.

Помимо этого, работа на пониженных частотах приводит к ускоренному износу рабочих лопаток и прочих частей и механизмов. Снижение частоты оказывает влияние на расход на собственные нужды станций.

Чем страшны колебания частоты в электросети

измерение частоты электросети

Частота переменного тока, используемого мировыми потребителями электроэнергии, допускает два стандарта. Практически во всех странах обоих Америк, Саудовской Аравии и ряде островных государств частота электросети составляет 60Гц, в остальных странах, включая Россию, электрооборудование потребляет переменный ток промышленной частоты 50Гц. Физически частоту переменного тока электросети легко представить в виде частоты вращения генераторов электростанций, точнее их подвижных частей – роторов.

Это один из наиболее важных параметров, характеризующих электрическую сеть, недаром отклонениям частоты в стандарте качества электроэнергии уделено особое внимание. Среди продолжительных отклонений напряжения от номинальных параметров, колебания частоты стоят на первом месте, и лишь потом сосредотачивается внимание на отклонениях напряжения. Стандартом ГОСТ 32144-2013 установлено максимальное отклонение значения частоты от принятых 50 герц, которые составляют ±0.4Гц. При этом номинальные значения частоты должны находиться в пределах 50±0.2Гц.

В чем опасность отклонений от нормально допустимых значений?

Чтобы оценить ущерб, который может принести факт изменения, в частности снижения частоты переменного тока, проблему следует рассматривать в двух аспектах: технологическом и электромагнитном. В обоих вариантах изменение частоты оборачивается экономическими потерями, в той либо иной степени несущими материальный ущерб.

В первом случае снижение частоты ведет к нарушению технологических процессов, связанных с замедлением работы производственного оборудования. Иллюстрацией этому служат частотные преобразователи – регуляторы частоты, предназначенные для плавного пуска мощных электродвигателей. Таким образом, в лучшем случае падает производительность оборудования, в худшем приводит к производству брака.

Электромагнитные потери связаны с изменением баланса реактивных и активных мощностей. Это негативным образом отражается на эффективности работы электрооборудования, так, например понижению частоты питающей сети на 1% сопутствует снижение мощности нагрузки асинхронного двигателя на 3%.

отклонение частоты в электросети

Неблагоприятным образом отклонения от основной частоты сказываются на электрооборудовании с сердечниками из электротехнической стали. Разогрев магнитопроводов приводит к общему нагреву электродвигателей, силовых трансформаторов, что в целом отражается на ресурсах оборудования.

Критично к понижению частоты и собственное технологическое оборудование электростанций. При значительных отклонениях (46 … 45Гц), связанных со снижением активной мощности, наступает так называемая «лавина частоты», происходит отключение энергосистемы.

Опасны для электрооборудования ситуации в случаях повышения частоты, как правило, возникающих при резком снижении потребителями электрической энергии нагрузки. Избыточная мощность в первую очередь опасна для оборудования электростанции. Повышение частоты питающего напряжения приводит к увеличению скорости вращения двигателя асинхронного типа, однако вращательный момент при этом падает. В случае отсутствия запаса по мощности это приводит торможению электродвигателя, вплоть до полного останова.

В дилетантской среде существует ошибочное мнение, что к изменениям частоты критично качество изоляции, вызывающее ее старение. Это не совпадает с действительностью, поскольку боится изоляция воздействия высших гармоник, а отклонения в несколько герц ей не страшны. Причина деструктивных процессов материала изоляции вызвана плохой синусоидальностью напряжения обусловленной наличием гармоник, кратных частоте основного напряжения. Правда, гармоники негативным образом отражаются и на самом оборудовании, что определяет необходимость борьбы с этим явлением.

В нашей компании Вы можете заказать измерение качества электроэнергии, посмотреть информацию о стоимости и порядке проведения работ можно здесь

Остались вопросы?

Заполните форму обратно связи ниже, наши специалисты свяжутся с Вами, проконсультируют, расскажут про возможные способы решения Вашей задачи.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *