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电源问题及其对机器性能的影响

在科学技术飞速发展的今天,电能给科学技术进步提供了加速推进,然而技术如此发达,供电技术也在不断发展,为什么电力问题越来越严重?基实现在的供电技术依然很发达,但是由于线上的用电设备也在飞速发展,供电技术依然无法快速响应设备的变换技术,所以供电问题依然存在着很大的问题。由于三个增长趋势的结合,电力问题有所增加: 我们越来越依赖数据处理设备、电机和电子通信,电源供电压力越来越大,随着设计和组件被推到极限,电气设备变得对电压更加敏感。由于电力需求的增长速度快于发电能力,因此电力干扰的数量有所增加,而且许多电力负载现在由于非正弦电流消耗而产生电力问题。


干扰类型:根据贝尔电话实验室对美国商业电力进行的一项广泛研究的结果: 56% 的站点的稳态电压高于标称电压 6% 或低于标称电压 12%(ANSI 使用频带 B)。 稳态线路频率在 58.7 到 60.7 Hz 之间变化。


电源干扰有哪些类型,它们来自哪里:

1. 跌宕起伏:

骤降/浪涌是电压电平的短时间变化。骤降(低电压)比浪涌(高电压)更常见。电压骤降是由启动电动机和其他设备、接地故障、电力系统尺寸过小和闪电引起的。当大的电气负载被关闭时,可能会产生浪涌。

2.脉冲、尖峰和瞬变:

脉冲、尖峰和瞬变都是用来描述电力线上非常短持续时间、高幅度电压脉冲的名称。这些电压脉冲通常达到 6,000 伏。它们是由闪电击中或靠近电源线、公用设施开关、静电以及打开或关闭电气设备引起的。

脉冲会损坏所有类型的电子和电气设备。高电压水平会刺穿或削弱绝缘层。快速的电压变化率会对电机、变压器、螺线管等绕组的匝间绝缘造成压力。损坏可能不会立即导致故障。通常,设备会被削弱,并可能在事件发生后数天或数周发生故障。除了设备损坏外,脉冲还会导致机器重置、数据处理错误和其他明显的随机故障。

3.高电压或低电压:

持续的高电压和低电压通常是由配电系统引起的。该电线和变压器系统将所有电气负载连接到公用发电机具有阻抗。当电流流过系统时,该阻抗会导致电压下降。离电源越远,消耗的电流越多,电压下降得越多。

为了尽可能地保持电压,公用事业公司将增加电压,以便靠近电源的客户的电压高于标称电压,而最远的客户的电压低于标称电压(可能低得多)。由于公用事业公司只会将电压增加一定量,并且由于在用户的建筑物布线中会引起额外的电压降,因此电压通常较低。

4.断电:

掉电是公用事业公司故意设置的欠压。当电力需求超过公用发电机的容量时,公用事业会降低所有或部分客户的电压。这减少了发电机的负载,因此它们不会烧坏,但会导致更严重的设备故障和损坏。

5.谐波失真:

谐波失真是正常电压正弦波形状的失真。它是由具有与配电系统阻抗相互作用的非正弦负载电流的设备产生的。这种组合产生非正弦电压降,因此产生非正弦电压。电子电源、固态电机驱动器和变压器磁化电流都会产生谐波失真。

失真的电压可能会中断许多连接到交流线路的设备的运行。谐波失真会导致三相变压器过热和烧毁,并对电机运行产生不利影响。

6.三相电压不平衡:

三相电压不平衡仅仅意味着三相系统上的电压不相等。公用事业产生三相交流电,因为它的生产和分配成本低于单相交流或直流电,并且因为需要三相来在交流发电机和电动机中产生稳定的扭矩。为了给单相负载供电,连接三根电源线中的任意两根。电压不平衡通常是由于将更多的单相负载连接到三相之一。这种情况会产生不平衡的负载电流、不均匀的电压降,从而产生不平衡的电压。

对于三相负载,百分之一或百分之二的电压不平衡通常不是问题。然而,较大的电压不平衡会导致许多问题。例如,电压不平衡为 5% 的三相电机扭矩降低 25%,损耗增加 50%,温度升高 40%,寿命降低 80%。在发射机应用中,电压不平衡会导致高压电源出现严重纹波,使电源滤波紧张并增加 AM 噪声。