Статья опубликована в рамках: CXLV Международной научно-практической конференции «Научное сообщество студентов XXI столетия. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ» (Россия, г. Новосибирск, 13 января 2025 г.)

Наука: Технические науки

Секция: Электротехника

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Библиографическое описание:

Сорокин А.И. ВЛИЯНИЕ СИММЕТРИРОВАНИЯ НАГРУЗКИ НА ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ // Научное сообщество студентов XXI столетия. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ: сб. ст. по мат. CXLV междунар. студ. науч.-практ. конф. № 1(143). URL: https://sibac.info/archive/technic/1(143).pdf (дата обращения: 01.02.2025)

Проголосовать за статью

Конференция завершена

Эта статья набрала 0 голосов

Дипломы участников

У данной статьи нет
дипломов

ВЛИЯНИЕ СИММЕТРИРОВАНИЯ НАГРУЗКИ НА ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ

Сорокин Андрей Игоревич

студент, гр. ЭЛб-241, Кузбасский государственный технический университет им Т.Ф. Горбачева,

РФ, г. Кемерово

Леонова Юлия Юрьевна

научный руководитель,

ассистент, Кузбасский государственный технический университет им Т.Ф. Горбачева,

РФ, г. Кемерово

Эффективная работа трехфазных электрических сетей напрямую зависит от характера распределения нагрузки между фазами. Несимметричная нагрузка приводит к ряду негативных последствий, снижающих энергоэффективность и надежность системы. Симметрирование нагрузки – ключевой фактор оптимизации энергопотребления и повышения эксплуатационных характеристик. В данной статье мы рассмотрим влияние симметрирования нагрузки на энергоэффективность трехфазных сетей, сравним её с асинхронной нагрузкой, представим графические иллюстрации и статистические данные.

Негативные последствия несимметричной нагрузки:

Неравномерное распределение нагрузки между фазами приводит к:

• Увеличению потерь в проводниках: Несимметричный ток создает неравномерное нагревание проводов, увеличивая потери энергии на нагрев (эффект Джоуля-Ленца). Это приводит к снижению КПД всей системы.

• Повышенной нагрузке на нейтральный провод: В системах с несимметричной нагрузкой ток в нейтральном проводе может значительно превышать фазные токи, что приводит к его перегреву и потенциальным повреждениям.

• Нестабильности напряжения: Перекос фазных токов вызывает колебания напряжения, что негативно влияет на работу чувствительного оборудования.

• Увеличению потерь в трансформаторах: Трансформаторы работают с наибольшим КПД при симметричной нагрузке. Несимметрия приводит к перегреву и снижению эффективности трансформаторов.

• Повышенной вибрации и шуму у электродвигателей: В асинхронных двигателях несимметричная нагрузка вызывает неравномерный вращающий момент, что проявляется в повышенной вибрации и шуме.

Преимущества симметричной нагрузки:

Симметрирование нагрузки позволяет:

• Минимизировать потери в проводниках: Равномерное распределение тока между фазами снижает потери энергии на нагрев.

• Снизить нагрузку на нейтральный провод: Сбалансированная нагрузка уменьшает ток в нейтральном проводе, повышая его надежность и долговечность.

• Обеспечить стабильность напряжения: Симметричная нагрузка стабилизирует напряжение во всех фазах, обеспечивая бесперебойную работу подключенного оборудования.

• Повысить эффективность трансформаторов: Симметричная нагрузка повышает КПД трансформаторов и увеличивает срок их службы.

• Снизить вибрацию и шум электродвигателей: Равномерный вращающий момент снижает вибрацию и шум, увеличивая срок службы электродвигателей.

Рисунок 1. График 1. [3]

Таблица 1.

Сравнение преимуществ

Характеристика	Симметрированная нагрузка	Асинхронная нагрузка
Коэффициент мощности (cos φ )	Регулируемый (может быть близок к 1)	Обычно отстающий 0,7-0,8
Потеря в линии передач (I^2R)	Минимальные	Значительно выше(15-20%)
Стабильность напряжения	Высокая ,меньше колебаний	Подвержена колебаниям
Вибрация и шум	Низкие	Высокие
Эффективность трансформаторов	Высокая	Ниже на 5-10%
Реактивная мощность (Q)	Может генерироваться или потребляться (регулируется)	Только потребляется
Стоимость оборудования	Выше в среднем на 30%	От 20000

Рисунок 2. График 2 [4]

Сравнение с асинхронной нагрузкой:

Асинхронные двигатели, являющиеся распространенным типом нагрузки, часто создают несимметрию в сети из-за своего отстающего коэффициента мощности (cos φ < 1). Использование синхронных двигателей или компенсаторов реактивной мощности позволяет компенсировать реактивную мощность, приближая нагрузку к симметричной.

Статистические данные (примерные):

• Потери в линии электропередачи могут быть на 15-25% выше при несимметричной нагрузке по сравнению с симметричной.

• Экономия электроэнергии за счет симметрирования может достигать 5-10% в зависимости от степени несимметрии.

• Снижение износа оборудования (двигатели, трансформаторы) может увеличить срок службы на 10-20%.

Симметрирование нагрузки является важным фактором повышения энергоэффективности трехфазных сетей. Это позволяет снизить потери энергии, повысить надежность работы оборудования и увеличить срок его службы. Внедрение систем автоматической компенсации реактивной мощности и мониторинга баланса фазных токов является эффективным способом достижения симметрии нагрузки.

Список литературы:

Бессонов,Л.А Теоретические основы электротехники. В 2 т. Том 1. Электрические цепи : учебник для вузов / Л. А. Бессонов. — 12-е изд., испр. и доп. — Москва : Издательство Юрайт, 2022. — 831 с. — (Высшее образование). — ISBN 978-5-534-10731-9. — Текст : электронный // Образовательная платформа Юрайт [сайт]. — URL: https://urait.ru/bcode/495129 (дата обращения: 12.11.2024)
Касаткин, А.C. Электротехника : учебник для вузов/ A. С. Касаткин, М. B. Немцов. — 11-е иѕд., стер. — М. : издательский центр «Aкадемия», 2007 . — 544 с. https://academia-moscow.ru/ftp_share/_books/fragments/fragment_18764.pdf
http://www.kgau.ru/distance/2013/et2/007/gl12.htm
https://electricalschool.info/main/osnovy/583-trekhfaznyjj-peremennyjj-tok.html