Mazda4you.ru

Мазда №4
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Регулирование частоты

О частоте в Единой энергетической системе России

Частота электрического тока является одним из показателей качества электрической энергии и важнейшим параметром режима энергосистемы. Значение частоты показывает текущее состояние баланса генерируемой и потребляемой активной мощности в энергосистеме. Работа Единой энергосистемы России планируется для номинальной частоты – 50 герц (Гц). Непрерывность производства электроэнергии, отсутствие возможности запасать энергию в промышленных масштабах и постоянное изменение объемов потребления требуют настолько же непрерывного контроля за соответствием количества произведенной и потребленной электроэнергии. Показателем, характеризующим точность этого соответствия, является частота.

При ведении режима ЕЭС, постоянно возникают колебания баланса мощности в основном из-за нестабильности потребления, а также (гораздо реже) при отключениях генерирующего оборудования, линий электропередачи и других элементов энергосистемы. Указанные отклонения баланса мощности приводят к отклонениям частоты от номинального уровня.

Повышенный уровень частоты в энергосистеме относительно номинальной означает избыток генерируемой активной мощности относительно потребления энергосистемы, и наоборот, пониженный уровень частоты означает недостаток генерируемой активной мощности относительно потребления.

Таким образом, регулирование режима энергосистемы по частоте заключается в постоянном поддержании планового баланса мощности путем ручного или автоматического (а чаще и того, и другого одновременно) изменения нагрузки генераторов электростанций таким образом, чтобы частота все время оставалась близкой к номинальной. При аварийных ситуациях, когда резервов генерирующего оборудования электростанций недостаточно, для восстановления допустимого уровня частоты, может применяться ограничение нагрузки потребителей.

Регулирование частоты электрического тока в ЕЭС России осуществляется в соответствии с требованиями, установленными Стандартом ОАО «СО ЕЭС» СТО 59012820.27.100.003-2012 «Регулирование частоты и перетоков активной мощности в ЕЭС России. Нормы и требования» (в редакции от 31.01.2017) и национальным стандартом Российской Федерации ГОСТ Р 55890-2013 «Единая энергетическая система и изолированно работающие энергосистемы. Оперативно-диспетчерское управление. Регулирование частоты и перетоков активной мощности. Нормы и требования» (далее – Стандарты).

Согласно указанным Стандартам, в первой синхронной зоне ЕЭС России должно быть обеспечено поддержание усредненных на 20-секундном временном интервале значений частоты в пределах (50,00±0,05) Гц при допустимости нахождения значений частоты в пределах (50,0±0,2) Гц с восстановлением частоты до уровня (50,00±0,05) Гц за время не более 15 минут. Высокие требования к поддержанию частоты обусловлены необходимостью согласования отклонений частоты с планируемыми запасами пропускной способности контролируемых сечений ЕЭС в нормальных условиях. Для ЕЭС России, характеризующейся протяженными межсистемными связями, входящими в контролируемые сечения, более жесткие нормативы по поддержанию частоты и, соответственно, баланса мощности, позволяют максимально использовать пропускную способность этих связей.

Все вращающиеся механизмы в синхронно работающих частях энергосистемы (турбины, генераторы, двигатели и т.д.) имеют номинальные проектные обороты, пропорциональные номинальной частоте в сети. Известно, что номинальный режим работы всех вращающихся механизмов является наиболее эффективным с точки зрения их экономичности, надежности и долговечности. Отклонение от номинальных оборотов приводит к нежелательным эффектам в работе оборудования электростанций и потребителей (возникновение повышенных вибраций, износа и т.д.), снижению их экономичности и надежности. Для разного оборудования существуют предельно допустимые отклонения частоты от номинальной. Поддержание частоты на уровне близком к номинальному обеспечивает максимальную экономичность работы энергетического оборудования и максимальный запас надежности работы энергосистем.

2020 году частота электрического тока в ЕЭС России поддерживалась в пределах, установленных национальным стандартом Российской Федерации ГОСТ Р 558902013 «Единая энергетическая система и изолированно работающие энергосистемы. Оперативно-диспетчерское управление. Регулирование частоты и перетоков активной мощности. Нормы и требования» 8784 часов или 100 % в пределах 50±0,2 Гц и 8778 часов 42 минуты 20 секунд или 99,940 % в пределах 50±0,05 Гц с восстановлением частоты при выходе до уровня 50±0,05 Гц за время не более 15 минут. Максимальное и минимальное мгновенные значения частоты в первой синхронной зоне ЕЭС России составили соответственно 50,107 Гц и 49,874 Гц. Максимальная продолжительность периода выхода частоты за пределы (50,00±0,05) Гц составила 04 минуты 40 секунд (09.06.2020).

В 2020 году суммарная продолжительность работы I синхронной зоны ЕЭС России с частотой электрического тока более 50,05 Гц составила 01 час 40 минут 20 секунд, а с частотой менее 49,95 Гц – 03 часа 37 минут 20 секунд.

Преобразователи частоты

В данной статье мы рассмотрим что такое частотный преобразователь, сферы применения преобразователей частоты, их плюсы и минусы, а также схемы частотников.

Преобразователи частоты (или частотники) – электротехническое оборудование для регулирования частоты переменного напряжения. Основная сфера применения этих устройств – изменение частоты вращения и крутящего момента электрических машин асинхронного типа. Принцип действия управления и регулирования основан на зависимости скорости вращения магнитного поля от частоты питающего напряжения.

Асинхронные электродвигатели широко используются в качестве приводов промышленного оборудования, насосных агрегатов, регулирующей арматуры и других устройств. Основным недостатком этих электрических машин являются постоянная скорость вращения, большие пусковые токи. При помощи частотных преобразователей возможно устранить эти недостатки и существенно расширить сферу применения электродвигателей переменного тока.

Читать еще:  Морковный комбайн девульф регулировка

Виды преобразователей частоты

Частотные преобразователи различаются по конструкции, принципу действия, способу управления. По конструктивному исполнению преобразователи частоты разделяют на две большие группы:

Электромашинные частотники.

Электромашинные или индукционные преобразователи частоты представляют собой двигатели переменного тока, включенные в режим генератора. Применяются такие электротехнические устройства относительного редко, в условиях, где затруднено или невозможно применение электронных частотных преобразователей.

Электронные преобразователи.

Полупроводниковые ЧП состоят из силовой части, выполненной на транзисторах или тиристорах, и схемы управления на базе микроконтроллеров. Это электротехническое оборудование пригодно для трехфазных и однофазных приводов любого назначения. Различают ЧП с непосредственной связью с питающей сетью и устройства с промежуточным звеном постоянного тока.

Непосредственные преобразователи частоты

Такие частотники построены на базе быстродействующих тиристорных преобразователей, включенных по мостовым, перекрестным, нулевым и встречно-параллельным схемам.

Устройства такого типа включаются непосредственно в питающую сеть.

Плюсы непосредственных преобразователей частоты:
  • Возможностью рекуперации электроэнергии в сеть при работе в режиме торможения двигателя. Непосредственное включение обеспечивает двусторонний обмен электричеством.
  • Высоким к.п.д. за счет однократного преобразования частоты.
  • Возможностью наращивания мощности за счет присоединения дополнительных преобразователей.
  • Широким диапазоном низких частот. Непосредственные преобразователи обеспечивают стабильную работу привода на малых скоростях.
Минусы непосредственных преобразователей частоты:
  • Аппроксимированная форма выходного напряжения с наличием постоянных составляющих и субгармоник. Такая форма переменного напряжения на выходе устройства вызывает дополнительный нагрев двигателя, снижает момент, создает помехи.
  • Частота напряжения на выходе преобразователя не превышает аналогичную характеристику сетевого напряжения. Таким образом, при помощи этих устройств можно только снижать скорость вращения двигателей.
  • Основная сфера непосредственных преобразователей – электроприводы на базе асинхронных и синхронных двигателей большой и средней мощности.

Преобразователи частоты с промежуточным звеном постоянного тока.

Частотные преобразователи этого типа выполнены на базе схемы двойного преобразования. Питающее сетевое напряжение преобразуется в постоянное, затем сглаживается и инвертируется в переменное выходное напряжение заданной частоты.

Плюсы преобразователей с промежуточным звеном постоянного тока:
  • Возможностью получения выходного напряжения с частотой как выше, так и ниже аналогичного параметра сети питания. Частотники на базе схемы двойного преобразования используют для высоко- средне- и низкоскоростных электроприводов.
  • Чистой синусоидальной формой напряжения на выходе. Схема преобразователя позволяет получать переменное напряжение с минимальным отклонением от синусоидальной формы.
  • Возможностью построения простых и сложных силовых и управляющих схем для приводов с различными требованиями к скорости реагирования, диапазону скоростей.
  • Возможностью адаптации к сетям постоянного тока. Преобразователи данного типа можно приспособить для питания от резервных и аварийных источников постоянного тока без дополнительных устройств. Это позволяет применять такие частотники в приводах ответственного оборудования с резервными источниками электроэнергии.
  • Разнообразием алгоритмов управления. Преобразователи со звеном постоянного тока можно запрограммировать и адаптировать практически ко всем электроприводам, в том числе и претенциозным, где требуется особо точное регулирование скорости и момента.
Минусы преобразователей с промежуточным звеном постоянного тока:
  • Относительно большую массу и габариты, что обусловлено наличием выпрямительного, фильтрующего и инверторного блоков.
  • Повышенные потери мощности. Схема двойного преобразования несколько уменьшает общий к.п.д.

Устройство преобразователей с промежуточным звеном постоянного тока

Состоят такие преобразователи из нескольких основных блоков:

  • Выпрямителя. Для ЧП используются диодные и тиристорные преобразователи постоянного тока. Первые отличаются высоким качеством постоянного напряжения практически с полным отсутствием пульсации, низкой стоимостью и надежностью. Однако диодные выпрямители не позволяют реализовать возможность рекуперации электроэнергии в сеть при торможении двигателя. Выпрямители на тиристорах обеспечивают возможность протекания тока в обоих направлениях и позволяют отключать преобразователь от сети без дополнительной коммутирующей аппаратуры.
  • Фильтра. Выходное напряжение тиристорных управляемых выпрямителей имеет значительную пульсацию. Для ее сглаживания используют реакторы, емкостные или индуктивно-емкостные фильтры.
  • Инвертора. В ЧП используют инверторы напряжения и тока. Последние обеспечивают рекуперацию электроэнергии в сеть и применяются для управления электрическими машинами с частым пуском, реверсом и остановкой, например, крановыми двигателями.
  • Частотники на базе инверторов напряжения выдают на выходе напряжение формы “чистый синус”. Благодаря этому преобразователи такого типа получили наиболее широкое распространение.
  • Микропроцессора. Этот блок осуществляет управление входным выпрямителем, прием и обработку сигналов с датчиков, взаимодействие с автоматизированной системой высшего уровня, запись и хранение информации о событиях, формирует выходное напряжения ЧП соответствующей частоты. А также выполняет функции защиты от перегрузок, обрыва фазы и других аварийных и ненормальных режимов работы.

Способы управления преобразователем

По принципу управления различают 2 основных вида частотных преобразователей:

ЧП со скалярным управлением

Частотники этого типа выдают на выходе напряжение определенной частоты и амплитуды для поддержания определенного магнитного потока в обмотках статора. Частотники с таким принципом регулирования отличаются относительно низкой стоимостью, простотой конструкции. Нижний предел регулировки скорости составляет около 10 % от номинальной частоты вращения. Их можно использовать для управления сразу несколькими двигателями. Скалярные ЧП используют для приводов насосных агрегатов, вентиляторов и других устройств и оборудования, где не требуется поддерживать скорость вращения ротора вне зависимости от нагрузки.

Читать еще:  Регулировка зажигания заз 968м

ЧП с векторным управлением

Микропроцессорные устройства преобразователей с векторным управлением автоматически вычисляют взаимодействие магнитных полей статора и ротора. ЧП такого типа обеспечивают постоянную частоту вращения ротора вне зависимости от нагрузки. Они используются для оборудования, где необходимо поддерживать необходимый момент силы при низких скоростях, высокое быстродействие и точность регулирования. Применение векторных ЧП позволяет регулировать частоту вращения, задавать требуемый момент на валу.

ЧП с векторным управлением делятся на преобразователи бездатчикового типа и устройства с обратной связью по скорости. Последние используются для приводов с широким диапазоном регулирования скорости до 1:1000, необходимости позиционирования точного положения вала, регулирования момента при низких скоростях, точного поддержания частоты вращения, пуска двигателя с номинальным моментом. Преобразователи без датчика скорости применяют для приводов с более низкими требованиями.

Режимы управления частотными преобразователями

В большинстве моделей современных частотных преобразователей реализована возможность управления в нескольких режимах:

1) Ручное управление.

2) Внешнее управление.

3) Управление по дискретным входам или “сухим контактам”.

4) Управление по событиям.

Преимущества частотных преобразователей.

1) Экономия электроэнергии.

2) Увеличение срока службы промышленного оборудования.

3) Отсутствие необходимости проводить техническое обслуживание.

4) Возможность удаленного управления и контроля параметров оборудования с электроприводом.

5) Широкий диапазон мощности двигателей.

6) Защита электродвигателя от аварий и аномальных режимов работы.

7) Снижение уровня шума работающего двигателя.

Сферы применения

Частотно-регулируемые приводы применяют:

  • Для кранов и грузоподъемных машин . Крановые двигатели работают в режиме частых пусков, остановок, изменяющейся нагрузки. ЧП обеспечивают отсутствие рывков и раскачивания груза при пусках и остановках, остановку крана точно в требуемом месте, снижают нагрев электродвигателей и максимальный пусковой момент.
  • Для привода нагнетательных вентиляторов в котельных и дымососов. Общее управление с плавной регулировкой дутьевых и вытяжных вентиляторов позволяет автоматизировать процесс горения и обеспечить максимальный к.п.д . котельных агрегатов.
  • Для транспортеров, прокатных станов, конвейеров, лифтов. ЧП регулирует скорость перемещения транспортного оборудования без рывков и ударов, что увеличивает срок службы механических узлов. Для насосных агрегатов. ЧП позволяют обойтись без задвижек и вентилей, регулирующих давление и производительность, и существенно увеличить общий к.п.д системы водоподачи.
  • Для электродвигателей станков. Использование преобразователя частоты вместо коробки передач позволяет плавно увеличивать или уменьшать частоту вращения рабочего органа станка, осуществлять реверс. ЧП широко используются для станков с ЧПУ и высокоточного промышленного оборудования.

Внедрение частотно-регулируемых приводов дает значительный экономический эффект. Снижение затрат достигается за счет сокращения потребления электроэнергии, расходов на ремонт и ТО двигателей и оборудования, возможности использования более дешевых асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором, а также сокращения других производственных издержек. Средний срок окупаемости частотных преобразователей составляет от 3-х месяцев до трех лет.

Насколько точна частота электрической сети переменного тока?

Если я сделаю цифровые часы, которые сначала приблизительно определяют частоту переменного тока (будь то 50, 60, 100 Гц и т. Д.), А затем используют их в качестве источника тактового импульса, насколько точной она будет? Будет ли это работать во всем мире точно?

Например, в США, каково среднее значение и стандартное отклонение частоты переменного тока 60 Гц?

Частота энергосистемы будет меняться в течение дня из-за дисбаланса между производством и потреблением электроэнергии.

Частота сетки во времени

Сетевой оператор обязан поддерживать частоту в пределах +/- 0,5 Гц от 50 Гц (частота и диапазон зависят от кодов сетки страны). Когда вы измеряете время, исходя из предположения, что каждый период равен 20 мс, у вас будет ошибка отклонения времени. Эта ошибка держится в определенных пределах операторами сети. Если отклонение по времени слишком велико, для его компенсации запланирована частотная компенсация.

Вы можете найти публичные данные о текущей частоте сетки онлайн, например, сетках Швейцарии и Великобритании Швейцарский веб-сайт также показывает текущее временное отклонение.

введите описание изображения здесь

Этот пост на hackaday ссылается на эту интересную статью, где кто-то исследует точность частоты сети 60 Гц с течением времени, я надеюсь, что это может помочь.

Одно можно сказать наверняка, что линия переменного тока определенно не является постоянной частотой, но она меняется со временем. Это также показывает, что частота кажется гораздо более резкой в ​​часы пик в дневное время. Ночью он меняется гораздо медленнее.

В качестве возможного объяснения я слышал, что компании, занимающиеся электроснабжением, знают, что многие потребители зависят от этих 60 Гц, чтобы их часы работали точно, но трудно поддерживать 60 Гц точно, когда потребность в энергии быстро колеблется.

В качестве решения, они будут немного регулировать частоту в непиковые часы, чтобы компенсировать любые сбои в течение дня.

Похоже, что вывод состоит в том, что частота, вероятно, усредняется довольно точно, но будет колебаться в зависимости от времени суток в результате нагрузки на сеть.

Читать еще:  Кнопка регулировки фар сузуки гранд витара

В нижней части статьи есть несколько интересных ссылок для дальнейшего чтения и экспериментов . Я также, кажется, помню другую статью, опубликованную через hackaday, которая также смотрела на ту же тему, но я не могу найти ее сейчас.

Короче говоря, судебно-медицинская лаборатория столичной полиции Лондона зафиксировала изменения частоты переменного тока за последние 7 лет в Национальной сети Великобритании и использовала ее для проверки любых заявленных аудиозаписей, которые были записаны непрерывно в течение указанного периода.

«Хотя частота электричества, поставляемого национальной сетью, составляет около 50 Гц, если вы посмотрите на него с течением времени, вы увидите небольшие колебания порядка нескольких тысячных герц».

Это будет что-то вроде +/- 0,5 Гц максимум, и в течение дня я заметил сдвиг часов на одну или две минуты, но долгосрочная средняя ошибка будет равна нулю; коммунальные предприятия, вероятно, отсылают его к стандартам времени.

Наблюдение за мгновенной частотой является одним из способов сравнения спроса и предложения. Если частота упадет, коммунальные службы включат больше энергии, чтобы поддерживать ее.

Википедия указывает, что сетевые операторы США вмешиваются, чтобы вернуть счет обратно, когда он дрейфует на 2, 3 или 10 секунд (западная, техасская и восточная сетки) от долгосрочной цели 60 Гц, используемой для отсчета времени. В 2011 году регулирующие органы США санкционировали эксперимент, чтобы увидеть, что произойдет, если корректировки прекратятся; однако, по крайней мере, до 2016 года они еще не завершены.

Мой румынский (или это был польский парень .. довольно давно) друг заявил, что они уменьшат частоту, чтобы замедлить ход событий и сэкономить электроэнергию. Возможно, он рассказывал анекдот, но это было просто ужасно.

Чем регулировать частоту тока в сети

Уважаемые Коты.
Подскажите начинающему котенку где посмотреть (от теории до практики) как изменять частоту тока?
Заранее огромное СПАСИБО!

С уважением,
начинающий котенок.

JLCPCB, всего $2 за прототип печатной платы! Цвет — любой!

Зарегистрируйтесь и получите два купона по 5$ каждый:https://jlcpcb.com/cwc

Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет

Possessio
Есть умножители/делители частоты, но в основном они применяются в цифровой технике. При том с первыми проблем гораздо больше, чем со вторыми.
А самый простой вариант уже посоветовал aen — это генератор. Так что вопрос всё равно непонятен. Выходное напряжение нужно для питания чего-то (силовая цепь), или это просто какой-то сигнал?

Stalker46, читай внимательней, человеку надо измеНИть частоту, а не измеРИть

Навигационные модули позволяют существенно сократить время разработки оборудования. На вебинаре 17 ноября вы сможете познакомиться с новыми семействами Teseo-LIV3x, Teseo-VIC3x и Teseo-LIV4F. Вы узнаете, насколько просто добавить функцию определения местоположения с повышенной точностью благодаря использованию двухдиапазонного приемника и функции навигации по сигналам от MEMS-датчиков. Поработаем в программе Teseo Suite и рассмотрим результаты полевого тестирования.

Компания Infineon представила 40-вольтные MOSFET семейства OptiMOS 5. Данные транзисторы относятся к категории Normal Level MOSFET и имеют повышенное значение порогового напряжения (по сравнению с другими низковольтными MOSFET), что обеспечивает защиту от ложного срабатывания при работе в средах с высоким уровнем шума.

Так вот мы и хотим от вас добиться, что именно нужно?

Ну например, есть тарнсформатор на 50 Гц, надо запитать двигатель на 400 Гц — это одно, построить радиопередатчик с умножением частоты задающего генератора — это совершенно другое, а поставить цифровой счетчик для деления частоты сигнала (логических уровней) — это уже совсем третье

_________________
Если хотите, чтобы жизнь улыбалась вам, подарите ей своё хорошее настроение

Если вопрос сформулировать иначе:
Энергия от одного источника переменного тока — генератор (частотой 50Гц) используется на два параллельных потребителя первый для работы использует ту же частоту, а для работы другого необходима частота тока 100Гц, какую схему (устройство) нужно поставить перед вторым потребителем что бы он работал?

Если вопрос сформулировать иначе:
Энергия от одного источника переменного тока — генератор (частотой 50Гц) используется на два параллельных потребителя первый для работы использует ту же частоту, а для работы другого необходима частота тока 100Гц, какую схему (устройство) нужно поставить перед вторым потребителем что бы он работал?

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector