Электрического напряжения

В пособии излагаются общие свойства систем электроснабжения, обусловленные единством процессов выработки, передачи и потребления электроэнергии. Для отображения системных свойств электроснабжения вводятся понятие электрического хозяйства промышленных предприятий и система показателей, его описывающих. Материал, относящийся к расчету электрических нагрузок, подвергнут авторами существенной переработке в, связи.с установленными в настоящее время значительными погрешностями, присущими формализованным методам расчета. При изложении этого материала использован опыт Государственного института по проектированию металлургических заводов (Гипромез). В частности, показана необходимость применения комплексных методов расчета нагрузок, особенно в связи с неопределенностью исходных данных на различных стадиях проектирования. Рассматриваются основные принципы построения и расчета промышленных электрических сетей; вопросы выбора надежных и экономичных схем электроснабжения и подстанций; прогрессивные способы канализации электроэнергии, в первую очередь с помощью глубоких вводов 35—220 кВ и токопроводов б—10 кВ; компенсация реактивной мощности нагрузки; мероприятия по повышению качества электроэнергии (схемные решения, симметрирующие установки, фильтры высших гармоник). Излагаются основные пути экономии электроэнергии в промышленности. Показано, что реализация современных требований энергосберегающей политики базируется на необходимости применения для целей учета и контроля расхода электроэнергии комплекса технических средств и устройств и направлена на снижение максимума на-- грузки предприятий, уменьшение потерь электроэнергии. В связи с необходимостью повышения уровня проектных решений вопросы проектирования электроснабжения

Основное отличие данного учебного пособия от уже изданной литературы заключается в попытке приблизить содержание и структуру излагаемого материала к реальным условиям проектирования и эксплуатации промышленных систем электроснабжения. Для этого выделяется главный принцип формирования электрического хозяйства промышленных предприятий во времени, заключающийся в построении его в направлении «сверху— вниз», и дается классификация систем электроснабжения по уровням в зависимости от количества элементов и их суммарной мощности.

'количественно. Наряду с устоявшимися терминами и понятиями введем определение электрического хозяйства промышленных предприятий представляющего совокупность генерирующих, преобразующих, передающих электроустановок, .посредством которых осуществляется снабжение предприятия электроэнергией и эффективное использование ее в процессе производства. Электрическое хозяйство включает в себя собственно электроснабжение, силовое электрооборудование и автоматизацию, электроосвещение, эксплуатацию и ремонт электрооборудования. Эффективное функционирование электрического хозяйства предприятий невозможно без планиро-. вания и прогнозирования развития и решения задач экономии электрической энергии.

Настоятельной необходимостью является изучение системных свойств формирования и развития электрического хозяйства промышленных предприятий, учет которых при проектировании новых объектов может существенно повысить качество принимаемых решений., Характеристику электрического хозяйства предприятий ' и их количественную оценку можно дать с помощью системы электрических показателей, отражающих особенности каждого производства, динамику изменения параметров электропотребления, рост численности электротехнического персонала, изменения электровооруженности труда во времени и др.

1.4. СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД К ОПИСАНИЮ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ХОЗЯЙСТВА ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Необходимость системного описания электрического хозяйства промышленных предприятий. Электрическое хозяйство промышленных предприятий является боль-

В последние годы отмечалось, что при разработке проектов электроснабжения проектные организации не уделяют должного внимания технико-экономическому обоснованию принимаемых решений, допускают неэкономичные и нерациональные решения, перерасход электротехнического оборудования и кабельной продукции, ошибки в определении расчетных нагрузок и завышении в связи с этим установленной мощности трансформаторов и др. Оценка работы электрического хозяйства действующих предприятий по существующим критериям оказывается поверхностной и приводит к ошибочным выводам об экономической целесообразности дополнительных капитальных вложений на реконструкцию системы электроснабжения и имеющихся резервах. экономии

электроэнергии. Для целей прогнозирования развития электрического хозяйства предприятий на перспективу и оценки эффективности использования электроэнергии в Процессе производства нужны объективные критерии. Такие критерии должны основываться на системе обобщающих показателей, позволяющих должным образом оценить различные варианты проектных решений, с одной стороны, и Сопоставить уровень эксплуатации и функционирования электрического хозяйства промышленных предприятий, с другой.

* Кудрин Б. И., Прокопчик В. В., Мартыненко Т. В. Прогнозирование развития электрического хозяйства металлургических предприятий // Пром. энергетика.—1984 —№ 8.—С. 29—32.

Описание электрического хозяйства промышленных предприятий с помощью системы показателей. С точки зрения системного анализа электрическое хозяйство промышленных предприятий может быть описано системой электрических показателей, введенной впервые в 1976 г. в черной металлургии, которая является самой энергоемкой отраслью промышленности нашей страны. Эта система — своего рода «энергетический паспорт» пред-

приятия, позволяющий оценить эффективность функционирования его электрического хозяйства.

В аналоговых системах переменные представлены физическими непрерывными величинами — чаще всего величиной электрического напряжения. Эти системы строятся при условии, что два процесса описываются одним и тем же типом уравнений, на принципе аналогового подобия значений физической величины в моделирующей системе физической величине в изучаемом процессе при одинаковых (с точностью до масштаба) граничных условиях.

Это явление ограниченного смещения заряженных частиц в молекуле или изменения ориентации дипольных молекул в диэлектрике под действием электрического напряжения называется п о-ляризацией диэлектрика.

Магнитоэлектрические и электромагнитные измерительные механизмы можно использовать для измерения электрического напряжения. С этой целью последовательно с катушкой измерительного механизма (сопротивление RK) соединяют добавочный резистор, имеющий относительно большое и постоянное сопротивление /?д ( 6.10).

Электроизмерительный прибор, отградуированный согласно тому или другому из этих уравнений, измеряет величину электрического напряжения, т. е. является вольтметром.

В состав многих электрических устройств и установок переменного тока входит трансформатор — статический электромагнитный аппарат для изменения величины электрического напряжения.

Прямой пьезоэффект проявляется в образовании зарядов на поверхности твердого тела под действием механических напряжений. Обратный пьезоэффект проявляется в изменении.. геометрических размеров тела под действием приложенного электрического напряжения. Эти эффекты очень ярко проявляются в кварцевом резонаторе.

крытого цикла, когда рабочая среда проходит через канал только один раз, или замкнутого цикла—при рециркуляции рабочей среды через МГД-генератор. Генератор открытого цикла называют МГД-генератором фарадеевского типа. Еще в 1843 г. М. Фарадей обнаружил существование электрического напряжения между берегами реки Темзы. Вода реки, двигаясь в магнитном поле Земли, создает небольшие напряжения. М. Фарадей описал магнитогидродинами-ческий эффект, когда еще электрические машины только начинали применяться.

Процесс МГД-преобразования может быть открытого цикла, когда рабочая среда проходит через канал только один раз, или замкнутого цикла — при рециркуляции рабочей среды через МГД-генератор. Генератор открытого цикла называют МГД-генератором фарадеевского типа. Еще в 1843 г. М. Фарадей обнаружил существование электрического напряжения между берегами реки Темзы. Вода реки, двигаясь в магнитном поле Земли, создает небольшие напряжения. М. Фарадей описал магни-тогидродинамический эффект, когда еще электрические машины только начинали применяться.

Обычно четырехполюсные цепи служат для передачи сигналов в виде электрического напряжения или тока от источника к приемнику (нагрузке). Нагрузка может быть представлена в виде

Следует отметить, что высокое контактное сопротивление между зондом и образцом является одной из основных причин, ограничивающих применение четырехзондового метода для измерения удельного сопротивления широкозонных полупроводников типа А3В5 и А2В6. В технических условиях на монокристаллический кремний в слитках в соответствии с ГОСТ 19658—81 предусмотрена следующая методика измерения удельного сопротивления. Она распространяется на слитки монокристаллического кремния, получаемые по методу Чохральского и предназначенные для изготовления пластин-подложек, используемых в производстве эпитаксиаль-ных структур и структур металл — диэлектрик — полупроводник. Методика предназначена для измерения удельного электрического сопротивления на торцевой поверхности слитков кремния от 10~4 до 103 Ом-см. Измерения проводят на плоских поверхностях, имеющих шероховатость не более 2,5 мкм при фиксированной температуре (23±2)°С. Используют четырехзондовую измерительную головку типа С2080 с четырьмя линейно расположенными зондами из карбида вольфрама с межзондовым расстоянием (1,3± ±0,01) мм и максимальным линейным размером рабочей площадки зонда не более 60 мкм. Усилие прижима зонда к поверхности слитка составляет 0,5—2,0 Н. Измерительные приборы обеспечивают измерение силы электрического тока с погрешностью не более 0,5%, а электрического напряжения—с погрешностью не более 1% при необходимом для правильного измерения входном сопротивлении. Предельные значения рабочих токов и измеряемых напряжений, а также входных сопротивлений в зависимости от удельного сопротивления кремния приведены в табл. 1.2.

Стеклянный баллон лампы наполнен инертным газом. Внутри баллона расположены два электрода: катод и анод, между которыми при приложении электрического напряжения возникает разряд. На внутренней поверхности баллона нанесен слой люминофора. При образовании разряда между электродами лампы происходит ионизация газа и возникает невидимое ультрафиолетовое излучение, воздействующее на люминофорное покрытие лампы и вызывающее видимое свечение люминофора. Цвет свечения лампы зависит от сочетания типа люминофора и газа, наполняющего лампу.