Consumatorii electrici

ARGUMENT

Consumatorii de electrică sunt caracterizaţi prin factorul de putere (Phi) care se defineşte prin cât anume din puterea absorbită (KVA) de un consumator este putere activă utilizată efectiv (KW) de către acest consumator.

Cu cât factorul de putere este mai apropiat de 1cu atât ponderea puterii active în cea aparentă este mai mare. Situaţia ideală este aceea în care factorul de putere este 1 în care puterea aparentă este egală cu puterea activă iar puterea reactivă este 0.

Existe din acest punct de vedere două tipuri de consumatori:

• Consumatori inductivi – care au factorul de putere mai mic decât 1 ( scule electrice(0.97), motoare electrice(0.7-0.8), becuri cu neon, transformatoare de sudură(0.5))

• Consumatori rezistivi – care au factorul de putere egal cu 1. Astfel de consumatori sunt becurile cu incandescentă, reşourile, filtrele de cafea, ciocanele de lipit etc.

Un alt mod de clasificare al consumatorilor electrici este :

• După puterea consumată :

• Mici (1-2 KW)

• Medii (10 KW)

• Mari (100 KW)

• Foarte mari ( >100 KW)

• După importanţa alimentării cu energie electrică :

- Categoria 0 – nu acceptă întrerupere a alimentării electrice. Lipsa alimentării duce la pierderi de vieţi omeneşti (spitale, centrale nucleare, termocentrale, sisteme de siguranţă a circulaţiei, alimentări de pe aeronave şi alte vehicole). Consumatorii din categoria 0 trebuie alimentaţi din mai multe surse (reţelele independente sin SEN, generatoare proprii, sisteme de rezervă pe baterii de acumulatoare)

- Categoria 1 – accepta intreruperi de scurtă durată iar întreruperile mai lungi duc la pierderi de materiale irecuperabile (trebuie alimentaţi din mai multe reşele de distribuţie)

- Categoria 2 – întreruperea duce la pierderi de materiale irecuperabile (fabrici, unităţi economice)

- Categoria 3 – consumatorii casnici la care întreruperea energiei electrice provoacă doar discomfort.

Capitolul I

Consumatorii inductivi

1.1 Motorul electric

Masina electrica poate fi definita ca fiind o masina, in general rotativa, care converteste puterea electrica in putere mecanica sau invers.

Ea poate functiona in regim de motor, de generator sau de frana electrica.

In regim de motor masina primeste putere electrica si furnizeaza, la arbore, putere mecanica.

Generatorul realizeaza conversia inversa, din putere mecanica in putere electrica.

Frana electrica este acel regim de functionare in care masina primeste atat putere electrica cat si putere mecanica, pe care le transforma, in cea mai mare parte, in caldura, furnizand la arbore un cuplu opus miscarii.

In cele ce urmeaza se vor face referiri la cazul motoarelor electrice.

Aceatea pot fi grupate in urmatoarele categorii:

- motoare de curent continuu;

- motoare de curent alternativ.

Cele de curent alternativ, la randul lor, se clasifica in :

- asincrone ;

- sincrone.

Procesul de conversie al energiei este insotit de aparitia unor pierderi,p, in interiorul motorului. In functie de acestea se defineste randamentul,,’’ :

unde,,P1’’ este puterea electrica primita de motor iar,,P2’’ puterea mecanica transferata transmisiei (fig.23).

Fig.23. Semnificatiile puterilor P1 si P2.

In principal, intr-un motor electric pot aparea urmatoarele categorii de pierderi:

- pierderi in infasurari ;

- pierderi in miezul feromagnetic (datorate fenomenului de histerezis si curentilor turbinari) ;

- pierderi mecanice si de ventilatie (datorate frecarilor partilor in miscare cu aerul, frecarilor din lagare etc.).

Punter orice tip de motor curba randamentului in functie de puterea mecanica (utila) la arbore, P2, are alura clasica din figura 24.

Fig.24. Dependenta =f(P2)

In cele mai multe cazuri, randamentul atinge valoarea maxima, max, punter o putere mecanica, P2, cuprinsa in intervalul (0,5  0,75) P2N(P2N fiind asa numita putere utila nominala stabilita de catre fabricant).

Aceasta valoare a randamentului este, in general, cu atat mai mare cu cat puterea nominala a motorului este mai mare. Ea se modifica de la 0,1  0,5 pentru motoarele de putere foarte mica (1  100 W), pana la 0,93  0,95, pentru cele de puteri foarte mari (sute de MW).

Indiferent de tipul lor, motoarele electrice sunt caracterizate de anumite dependente turatie-cuplu, n=f(M), numite caracteristici mecanice.

Acestea pot avea diverse forme particulare (fig.25).

1. – caracteristica mecanica rigida (turatia este constanta indiferent de valoarea cuplului), intalnita, de exemplu in cazul motoarelor sincrone ;

2. - caracteristica mecanica dura, pentru care turatia variaza liniar cu cuplul dar scade foarte putin odata cu cresterea acestuia (ex. motorul de curent continuu cu excitatie derivatie sau cel asincron) ;

3. - caracteristica mecanica elastica (turatia variaza foarte mult in functie de valoarea cuplului), situatie intalnita in cazul motoarelor de curent continuu cu excitatie serie.

Trebuie mentionat faptul ca exista motoare electrice ale caror caracteristici mecanice nu apartin uneia nu alteia din categoriile enumerate mai sus. Aceasta observatie nu micsoreaza insa importanta practica a clasificarii anterioare.