Отклонение и колебания частоты приводят к увеличению потерь мощности и напряжения, т.к. потребляемая мощность Р пропорциональна частоте f, а именно:
,
где 
в
зависимости от характера нагрузки.
Отклонение напряжения вызывает наиболее неблагоприятные последствия и наносит наибольший материальный ущерб по сравнению с изменением других показателей качества электроэнергии, даже если они находятся в пределах ГОСТа.
Для асинхронных двигателей (АД) изменение напряжения на 10% меняет пусковой, рабочий и максимальный момент, примерно, на 20% (табл. 1).
Таблица 1 - Изменение параметров асинхронного электродвигателя при отклонении напряжения от номинального значения
|
Характеристики двигателей |
Изменение характеристики при изменении напряжения |
|
|
-10% |
10% |
|
|
Пусковой и максимальный вращающий момент |
-19% |
21% |
|
|
|
|
|
Синхронная частота вращения |
const |
const |
|
|
|
|
|
Скольжение, % |
23% |
-17% |
|
Частота вращения при номинальной нагрузке |
-1,5% |
1% |
|
Коэффициент полезного действия при нагрузке: |
|
|
|
номинальной |
-2% |
1% |
|
75% Рн |
const |
const |
|
50% Рн |
-1÷2% |
1÷2% |
|
|
|
|
|
Коэффициент мощности при нагрузке: |
|
|
|
100% Рн |
1% |
-3% |
|
75% Рн |
2÷3% |
-4% |
|
50% Рн |
4÷5% |
-5÷-6% |
|
|
|
|
|
Ток ротора при номинальной нагрузке |
14% |
11% |
|
Ток статора при номинальной нагрузке |
10% |
-7% |
|
Пусковой ток |
-10÷-12% |
10-12% |
|
Прирост температуры обмотки при номиналь- |
5-6° |
не меняется |
|
ной нагрузке |
|
|
Кроме того, меняются скольжение, коэффициент полезного действия, ток статора и ротора и т.д. Срок службы изоляции двигателя при этом сокращается вдвое.
Увеличиваются активные и реактивные потери. Увеличение напряжения на 1% увеличивает потребляемую реактивную мощность на 3%. При установке АД в поточных линиях изменение напряжения сказывается на производительности и качестве из-за изменения скорости вращения двигателя.
При сварочных работах ухудшается качество шва и растет расход реактивной энергии.
Увеличение напряжения резко сокращает срок службы осветительных приборов, так увеличение напряжения всего на 5% сокращает срок службы вдвое, а на 10% - в четыре раза.
Уменьшение напряжения резко сокращает световой поток, т.к. он пропорционален квадрату тока, что резко снижает комфортные условия и может вызвать травматизм.
Электронные устройства вообще не допускают отклонения напряжения, поэтому они снабжаются стабилизаторами.
Колебания напряжения увеличивают травматизм с позиции освещения, т.к. резко возрастает утомляемость людей. У ламп дневного света возможен стробоскопический эффект, а в сетях, содержащих конденсаторы для компенсации реактивной мощности, - появление резонансных явлений.
При протекании токов
высших гармоник по элементам СЭС в них возникают дополнительные потери энергии,
которые пропорциональны
.
Под
воздействием токов высших гармоник происходит более интенсивное старение
изоляции, чем от действия первой гармоники, т.к. увеличивается нагрев обмоток
двигателей. Например, при КНС = 10% стоимость ремонта кабелей
возрастает на 20%. В конденсаторах под воздействием высших гармоник возникают
резонансные явления, повышающие эквивалентный ток в 3-5 раз. Несинусоидальность
резко снижает точность измерительных приборов, вредно действует на
работоспособность релейной защиты.
Наличие несимметрии нагрузок фаз вызывает появление токов обратной и нулевой последовательностей.
В АД несимметрия напряжений обусловливает дополнительный нагрев, а также обратный вращающий момент. Снижение момента пропорционально квадрату коэффициента несимметрии.
Поскольку сопротивление обратной последовательности обмоток АД в 5-7 раз меньше сопротивления прямой последовательности, то возникает дополнительный нагрев ротора и статора, снижающий допустимую нагрузку и срок службы двигателя. Например, при КНС = 4% срок службы АД сокращается в 2 раза.
