Разработка устройства автоматического включения резерва (АВР)
Особенности трубопроводного транспорта. Рассмотрение переходных электромеханических процессов при потере питания синхронного электродвигателя магистрального насосного агрегата. Расчет изменения скорости вращения электродвигателей при свободном выбеге.
Рубрика | Производство и технологии |
Вид | курсовая работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 03.12.2017 |
Размер файла | 447,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Уфимский государственный нефтяной технический университет»
Кафедра электротехники и электрооборудования предприятий
Курсовой проект
по дисциплине «Элементы систем автоматики»
на тему: «Разработка устройства включения АВР»
Выполнил студ. гр. БАЭ-14-01 А.Н. Драчев
Проверил ст. препод. И.А. Макулов
Уфа 2017
Содержание
- Введение
- 1. Технологическая часть
- 1.1 Процесс транспорта нефти
- 1.2 Электроснабжение нефтеперекачивающей станции
- 1.3 Переходные процессы при выбеге электродвигателей
- 1.3.1 Основные определения
- 1.3.2 Выбег синхронного двигателя
- 2. Расчетная часть
- 2.1 Изменение скорости вращения электродвигателя при свободном выбеге
- 2.2 Изменение ЭДС электродвигателя при выбеге
- 3. Разработка схемы
- Заключение
- Список использованных источников
Введение
Транспорт нефти является одной из главных и важнейших составляющих нефтяной промышленности. При помощи автомобильного, водного, железнодорожного и трубопроводного транспорта нефть доставляется от места её добычи к потребителю.
Применение электрического привода и внедрение автоматизированного управления технологическими процессами сделало трубопроводный вид транспорта основным. В России 93% добываемой нефти перемещается с помощью трубопровода.
Для привода магистральных насосов, перекачивающих нефть, применяются, как правило, синхронные двигатели. Выбор обуславливается тем, что они, по сравнению с асинхронными двигателями имеют более качественные энергетические показатели для технологического процесса - перекачки больших объемов нефти.
Процесс перекачки нефти требует бесперебойного электроснабжения. Перерыв питания на несколько секунд или даже на доли секунды может привести к нарушению непрерывности технологического процесса. При возникновении потери питания электричеством в сети возникает переходный процесс, при котором происходит понижение напряжения на питающих шинах и снижение скорости вращения вала электрического двигателя. Синхронный двигатель в свою очередь переходит в генераторный режим и отдает энергию в сеть.
Целью данной курсовой работы является исследование переходных процессов в синхронных двигателях магистральных насосных агрегатов при потере питания, а именно: изменение скорости вращения вала, изменение электродвижущей силы, а также влияние нагрузки на валу на переходный процесс.
1. Технологическая часть
1.1 Процесс транспорта нефти
Трубопроводный транспорт является основным способом перемещения нефти. Его особенностями являются:
- непрерывность функционирования;
- прокладка трубопровода в различных условиях рельефа, климата;
- автоматизированность;
- высокая производительность;
- отсутствие отрицательного воздействия на окружающую среду;
- низкая себестоимость.
В России транспортом нефти занимается крупнейшая трубопроводная компания в мире - «Транснефть». На её счету находится 48,7 тысяч километров магистральных нефтепроводов, более 500 насосных станций. Компания транспортирует 93% нефти, добываемой в России.
Транспорт нефти начинается с головной нефтеперекачивающей станции (ГНПС), которая, как правило, располагается вблизи нефтепромыслов. На ГНПС нефть под давлением начинает передвижение по трубам. При протекании давление нефти падает из-за потерь энергии на преодоление сил трения с трубами и местные сопротивления. Для восполнения энергии служат промежуточные нефтеперекачивающие станции (НПС). Структурная схема транспорта нефти представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 - Структурная схема транспорта нефти
Магистральные насосы снабжены электрическим приводом переменного тока. Применение синхронных двигателей большой мощности обуславливается: возможностью изменения величины и знака реактивной мощности, высоким коэффициент полезного действия, большим воздушным зазором и малой зависимостью максимального момента двигателя от напряжения сети, а также постоянной скоростью вращения.
1.2 Электроснабжение нефтеперекачивающей станции
Технологический процесс перекачки нефти требует бесперебойного электроснабжения, которое на НПС осуществляется от двух независимых взаимно резервирующих источников питания (рисунок 2) [1].
Рисунок 2 - Схема электроснабжения НПС с резервированием
Электроснабжение должно отвечать требованиям надежности. Надежность - свойство энергооборудования сохранять во времени способность к выполнению требуемых функций при условии соблюдения правил эксплуатации, предусмотренных нормативно-технической и эксплуатационной документацией [2].
Допустимая длительность перерыва электроснабжения определяется инерционностью электродвигателей исполнительных механизмов, чувствительностью систем управления и опасностью переходных процессов в технологических установках. Нарушение технологического процесса может привести в лучшем случае к простою в работе предприятия, в худшем - к расстройству технологического процесса и повреждению оборудования с образованием взрывоопасных газов и смесей, опасных для жизни людей, с опасностью пожаров и взрывов, с нарушением экологической безопасности производства. Перерыв электроснабжения одной из нефтеперекачивающих станций магистрального нефтепровода всего на несколько секунд может привести к нарушению непрерывности технологического процесса перекачки и к остановке всего магистрального нефтепровода, что само по себе уже приводит к крупному материальному ущербу.
Основной причиной большинства кратковременных нарушений электроснабжения являются короткие замыкания (КЗ). Полностью исключить КЗ в электрических сетях и системах электроснабжения практически невозможно. Основных причин КЗ три: старение изоляции, природные явления и человеческий (антропогенный) фактор. В кабельных сетях и электрических машинах (трансформаторах, генераторах, электродвигателях) основными причинами КЗ становится старение и пробой изоляции, ускоренный износ изоляции при перегрузках.
В зависимости от места и вида КЗ электрическая связь электродвигателей с источником электроснабжения может либо прекратиться полностью, либо сохраниться, но при этом напряжение на линейных выводах электродвигателей оказывается значительно сниженным. В соответствии с этим различают два вида потери энергии: глубокие снижения напряжения и перерывы электроснабжения.
1.3 Переходные процессы при выбеге электродвигателей
1.3.1 Основные определения
При потере питания происходит процесс снижения скорости вращения электродвигателя, называемый выбегом. Выбег электродвигателей может быть одиночным и групповым (при котором влияние отсоединенных от источников питания двигателей велико). Одиночный выбег - при котором один двигатель оказывается отсоединенным от сети и других двигателей. На рисунке 3 при отключении вводного выключателя В1 или выключателя В4 двигатель СД1 будет в режиме одиночного выбега. При КЗ в точке К двигатель СД1 будет также в режиме одиночного с подпиткой места КЗ.
Рисунок 3 - Схема электроснабжения
Одиночным можно также считать такой выбег электродвигателя, когда другие электродвигатели, электрически связанные с ним, не оказывают заметного влияния на процесс выбега. Выбег одного двигателя, отключенного от сети, называется свободным.
При потере снабжения от источника питания всякий электродвигатель переходит в генераторный режим. При этом в процессе выбега в обмотке статора наводится ЭДС. Эта ЭДС называется генераторной. У синхронных двигателей значение этой ЭДС велико. Генераторная ЭДС создает на шинах распределительных устройств напряжение, называемое остаточным.
При потере питания вследствие КЗ в электрической сети в обмотке статора двигателя, потерявшего питание, будет протекать ток, обусловленный действием генераторной ЭДС. В таком случае двигатель будет подпитывать точку КЗ. Если место КЗ близко к двигателю, то, при подпитке места КЗ, снижение скорости вращения электродвигателя будет происходить быстрее, за счет возникновения тормозного момента от токов, протекающих в обмотке статора.
1.3.2 Выбег синхронного двигателя
Синхронные двигатели (СД) работают, как правило, с перевозбуждением и отдают реактивную мощность в электрическую сеть, либо с коэффициентом мощности равным единице, и потребляют из сети только активную мощность.
Всякий двигатель, отключенный от источника питания, развивает при выбеге ЭДС в обмотке статора. Чем больше ЭДС, тем больше ток включения при восстановлении напряжения (при неблагоприятной фазе включения). Величина генераторной ЭДС СД снижается по двум причинам: вследствие снижения скорости вращения ротора и вследствие снижения (затухания) тока в обмотке возбуждения. Поскольку у СД обмотка возбуждения содержит большое количество витков и имеет значительно большую постоянную времени затухания, ток возбуждения снижается медленно.
Ток включения при самозапуске синхронного двигателя, близкий по значению к току короткого замыкания на выводах, создаст электромагнитный момент, который может вывести электродвигатель из строя. Ток включения синхронного двигателя может также вызвать недопустимую деформацию изоляции обмоток.
трубопроводный магистральный электродвигатель выбег
2. Расчетная часть
2.1 Изменение скорости вращения электродвигателя при свободном выбеге
Для расчета изменения скорости вращения двигателя нужно рассчитать номинальную угловую скорость, номинальный момент и постоянную времени разгона электродвигателя и приводимого механизма. Данные величины рассчитываются по паспортным данным электродвигателя, приведенным в таблице 1.
Таблица 1 - Паспортные данные двигателя:
Тип двигателя |
СТД-8000-2 |
|
Р, кВт |
8000 |
|
n ,(об/мин) |
3000 |
|
КПД,% |
97,7 |
|
Jдв, кг*м2 |
770 |
|
Jм, кг*м2 |
28,3 |
|
U1, кВ |
10 |
|
Cos ц |
0,9 |
Расчет номинальной угловой скорости:
(3.1)
Расчет номинального момента:
(3.2)
Расчет механической постоянной времени:
(3.3)
Расчет времени t, за которое двигатель остановится ведется по (2.11). Расчет вышеприведенных величин приводится для различных коэффициентов загрузки kз двигателя: kз1 =1; kз2 =0,6; kз3 =0,2. Момент сопротивления mc0=0,19 при нулевой частоте вращения, в относительных единицах [4].
Расчет tkз1 при kз1 =1:
(3.4)
Расчет tkз2 при kз2 =0,6:
(3.5)
Расчет tkз3 при kз3 =0,2:
(3.6)
Дальнейший расчет угловой скорости щ (в о.е.), в зависимости от времени t, производится по (2.10).
(3.7)
где a - рассчитывается по (2.8) для каждого коэффициента загрузки.
Расчет коэффициента akз1 при kз1 =1:
(3.8)
Расчет коэффициента akз2 при kз2 =0,6:
(3.9)
Расчет коэффициента akз3 при kз3 =0,2:
(3.20)
При подстановке в (3.7) значений времени от 0 до t, коэффициентов а, соответствующих своему коэффициенту загрузки, получаем следующие значения щ(t), сведенные в таблицу 2.
Таблица 2 - Изменение угловой скорости щ (в о.е.), в зависимости от коэффициента загрузки kз
kз |
1 |
0,9 |
0,8 |
0,7 |
0,6 |
0,5 |
0,4 |
0,3 |
0,2 |
0,1 |
0 |
||
kз1 |
tкз1, с |
7,16 |
6,44 |
5,73 |
5,01 |
4,29 |
3,58 |
2,29 |
1,72 |
0,86 |
0,43 |
0 |
|
щkз1, о.е. |
0 |
0,05 |
0,11 |
0,17 |
0,23 |
0,30 |
0,46 |
0,55 |
0,73 |
0,85 |
1 |
||
kз2 |
tкз2, с |
8,74 |
7,87 |
6,99 |
6,12 |
5,25 |
4,37 |
3,50 |
2,62 |
1,75 |
0,87 |
0 |
|
щkз3, о.е. |
0 |
0,07 |
0,13 |
0,20 |
0,28 |
0,36 |
0,45 |
0,55 |
0,67 |
0,82 |
1 |
||
kз3 |
tкз3, с |
12,97 |
11,68 |
10,38 |
9,08 |
7,78 |
6,49 |
5,19 |
3,89 |
2,59 |
1,30 |
0 |
|
щkз3, о.е |
0 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,39 |
0,49 |
0,59 |
0,69 |
0,8 |
0,9 |
1 |
По табличным значениям tкз и щkз получаем кривые выбега (рисунок 8) - зависимость изменения скорости вращения двигателя от времени.
1)kз=1; 2)kз=0,6; 3)kз=0,2
Рисунок 8 - Кривые выбега при разных коэффициентах загрузки
2.2 Изменение ЭДС электродвигателя при выбеге
Снижение ЭДС при постоянном магнитном потоке. При этом значение ЭДС, развиваемой СД в процессе выбега, будет пропорционально изменению его частоте вращения и при постоянном магнитном потоке в может быть записано по (2.14). Начальное значение ЭДС E0 принимаем равным 1,05*UНОМ [1].
Для различных коэффициентов загрузки получаем:
(3.21)
При подстановке в (3.21) значений времени от 0 до t, соответствующих своему коэффициенту загрузки, получаем следующие значения Е(t) в относительных единицах, сведенные в таблицу 3.
Таблица 3 - Изменение ЭДС ЕN (в о.е.), в зависимости от коэффициента загрузки kз
kз |
ЕN, В |
ЕN, о.е. |
|||||||||||
0 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1,0 |
|||
1 |
-19470,8 |
1,05 |
0,75 |
0,45 |
0,15 |
-0,15 |
-0,45 |
-0,75 |
-1,05 |
-1,35 |
-1,65 |
-1,95 |
|
0,6 |
-11465,1 |
1,05 |
0,83 |
0,61 |
0,39 |
0,17 |
-0,05 |
-0,27 |
-0,49 |
-0,71 |
-0,93 |
-1,15 |
|
0,2 |
-364,63 |
1,05 |
0,94 |
0,83 |
0,72 |
0,62 |
0,51 |
0,40 |
0,29 |
0,18 |
0,07 |
-0,04 |
По данным таблицы 3 строим зависимости EN (в о.е.) выбегающего СД от времени при постоянном магнитном потоке для различных kЗ (рисунок 9).
Снижение ЭДС при постоянной частоте вращения. При постоянной частоте вращения ЭДС, развиваемая СД в процессе выбега, определяется характером изменения магнитного потока в машине, который в свою очередь, определяется характером изменения тока в обмотке ротора. Затухание тока в обмотке ротора определяется величиной электромагнитной постоянной времени контура тока ротора ТА.Р.=6,06 [5].
Изменение ЭДС при постоянной частоте вращения для разных kз:
(3.23)
1)kз=1; 2)kз=0,6; 3)kз=0,2
Рисунок 9 - Зависимость ЭДС EN от времени при постоянном магнитном потоке
При подстановке в (3.23) значений времени от 0 до t, соответствующих своему коэффициенту загрузки, получаем следующие значения ЕФ(t) в относительных единицах, сведенные в таблицу 4.
Таблица 4 - Изменение ЭДС ЕФ (в о.е.), в зависимости от коэффициента загрузки kз
kз |
ЕФ, В |
ЕФ, о.е. |
|||||||||||
0 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1,0 |
|||
1 |
3222,58 |
1,05 |
0,79 |
0,59 |
0,45 |
0,34 |
0,25 |
0,19 |
0,14 |
0,11 |
0,08 |
0,06 |
|
0,6 |
2480,80 |
1,05 |
0,74 |
0,52 |
0,37 |
0,26 |
0,18 |
0,13 |
0,09 |
0,06 |
0,05 |
0,03 |
|
0,2 |
1234,20 |
1,05 |
0,63 |
0,37 |
0,22 |
0,13 |
0,08 |
0,05 |
0,03 |
0,02 |
0,01 |
0,01 |
По данным таблицы 4 строим зависимости EФ (в о.е.) выбегающего СД от времени при постоянном магнитном потоке для различных kЗ (рисунок 10).
1)kз=1; 2)kз=0,6; 3)kз=0,2
Рисунок 10 - Зависимость ЭДС EФ от времени при постоянной частоте вращения
Рассмотрим определение ЭДС при выбеге СД с учетом влияния обоих факторов: и снижения частоты вращения, и затухания тока в обмотке ротора. Для этого воспользуемся методом «эквивалентной постоянной времени», который описан в ч.2 с.19-20. Для этого потребуется рассчитать по (2.23) эквивалентную постоянную времени ТЭ
(3.24)
Где ТА.Р.=6,06 с - постоянная времени контура тока ротора СД [5].
Тогда по (2.24) рассчитаем изменение ЭДС для различных kЗ:
(3.25)
(3.26.)
При подстановке в (3.25) значений времени от 0 до t, соответствующих своему коэффициенту загрузки, получаем следующие значения Е(t), сведенные в таблицу 5.
Таблица 5 - Расчет изменения ЭДС, методом «эквивалентной постоянной времени» при различных kЗ
kз |
Е, В |
Е, В |
|||||||||||
0 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1 |
|||
1 |
3223 |
10500 |
7013 |
4685 |
3129 |
2090 |
1396 |
933 |
623 |
416 |
278 |
186 |
|
0,6 |
2481 |
10500 |
6414 |
3918 |
2393 |
1462 |
893 |
545 |
333 |
204 |
124 |
76 |
|
0,2 |
1234 |
10500 |
5053 |
2431 |
1170 |
563 |
271 |
130 |
63 |
30 |
15 |
7 |
Для построения зависимостей угловой скорости и генерируемой ЭДС от времени (щ, Е=f(t)), составим таблицы для каждого значения коэффициента загрузки. Далее значения ЭДС и угловой скорости будут в относительных единицах, время в секундах. Значения щ(t) и E(t) для kз=1 сведены в таблицу 6, для kз=0,6 в таблицу 7, для kз=0,2 в таблицу 8; по таблицам построены зависимости щ, E=f(t) для kз=1 (рисунок 11), для kз=0,6 (рисунок 12), для kз=0,2 (рисунок 13).
Таблица 6 - Зависимости щ(t) и E(t) при kз=1
t |
о.е. |
0 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1 |
|
с |
0 |
0,7 |
1,4 |
2,1 |
2,9 |
3,6 |
4,3 |
5,0 |
5,7 |
6,4 |
7,2 |
||
Е |
В |
10500 |
7013,5 |
4684,7 |
3129,1 |
2090,1 |
1396,1 |
932,5 |
622,9 |
416,0 |
277,9 |
185,6 |
|
о.е. |
1,05 |
0,92 |
0,56 |
0,34 |
0,21 |
0,13 |
0,08 |
0,05 |
0,03 |
0,02 |
0,01 |
||
щ |
о.е. |
1,00 |
0,85 |
0,73 |
0,55 |
0,46 |
0,30 |
0,23 |
0,17 |
0,11 |
0,05 |
0 |
Таблица 7 - Зависимости щ(t) и E(t) при kз=0,6
t |
о.е. |
0 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1 |
|
c |
0 |
0,87 |
1,75 |
2,62 |
3,50 |
4,37 |
5,25 |
6,12 |
6,99 |
7,87 |
8,74 |
||
Е |
В |
10500 |
6413,8 |
3917,9 |
2393,2 |
1461,9 |
893,0 |
545,5 |
333,2 |
203,5 |
124,3 |
75,9 |
|
о.е. |
1,05 |
0,92 |
0,56 |
0,34 |
0,21 |
0,13 |
0,08 |
0,05 |
0,03 |
0,02 |
0,01 |
||
щ |
о.е. |
1 |
0,82 |
0,67 |
0,55 |
0,45 |
0,36 |
0,28 |
0,20 |
0,13 |
0,07 |
0 |
Таблица 7 - Зависимости щ(t) и E(t) при kз=0,2
t |
о.е. |
0 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1 |
|
c |
0 |
1,30 |
2,59 |
3,89 |
5,19 |
6,49 |
7,78 |
9,08 |
10,38 |
11,68 |
12,97 |
||
Е |
В |
10500 |
5052,8 |
2431,5 |
1170,1 |
563,1 |
271,0 |
130,4 |
62,7 |
30,2 |
14,5 |
7,0 |
|
о.е. |
1,05 |
0,51 |
0,24 |
0,12 |
0,06 |
0,03 |
0,01 |
0,01 |
0 |
0 |
0 |
||
щ |
о.е. |
1 |
0,82 |
0,67 |
0,55 |
0,45 |
0,36 |
0,28 |
0,20 |
0,13 |
0,07 |
0 |
1 - Изменение частоты вращения в относительных единицах; 2 - изменение генераторной ЭДС
Рисунок 11 - Изменение ЭДС и частоты вращения при kз=1
Для обеспечения самозапуска электродвигателя не обходимо включить устройство АВР.
При расчете самозапуска определяют токи включения, протекающие в электродвигателях в момент восстановления питания, и оценивают допустимость самозапуска по току.
Допустимость самозапуска. Для каждого электродвигателя существует некоторое предельно допустимое значение тока по условиям динамической стойкости обмотки статора или предельно допустимого момента на валу. Если ток включения превысит допустимое для данного электродвигателя значение, то это может привести к его повреждению. Поэтому самозапуск можно допускать только в том случае, когда ток включения в обмотке статора меньше допустимого тока
Iвкл?Iдоп (3.27)
Определение тока включения и сравнение его с допустимым током называют проверкой допустимости самозапуска.
В синхронном двигателе моменту восстановления напряжения питания генераторная ЭДС может превышать или быть равной напряжению сети. Соответственно и ток включения может более чем в 2 раза превышать пусковой. Поэтому для СД ток включения может быть опасным. Для избегания возможности такой ситуации внедрим систему, блок схема которой представлена на рисунке.
Рисунок 12 - Блок схема устройства
Для двигателей мощностью свыше 2000 кВт самозапуск допустим, если в самом неблагоприятном случае ток включения не будет привышать 1,05 пускового значения:
Iдоп=1,05*Iпуск (3.28)
Условие (3.28) будет являться «эталонным» значением, по достижении которого будет отправлен сигнал на включение АВР.
Найдем Iпуск исходя из значения кратности пускового тока и значения номинального тока электродвигателя:
Iпуск=I**Iном=6,93*525,82=3644,14 А
Где
I* - значение кратности пускового тока.
Подставляя значени пускового тока в выражение (3.28) получаем «эталонное» значение фазного тока. Используем значение фазного тока потому что трансформатор тока будет установлен на одной из фаз.
Iдоп=1,05*Iпуск/v3=1,05*3644,14/v3=2209.14 А.
Ток в момент подключения к источнику питания, протекающий в питающей сети, определяется по выражению:
(3.29)
Где Uc - напряжение питающей сети; Uвст - встречное напряжение, в данном случае равняется генераторной ЭДС синхронного двигателя; Zc - сопротивление питающей сети; Zд - сверхпереходное сопротивление электродвигателя.
Меняя Uвтр в соответствии с таблицей 6,7,8 получаем снижение тока включении в зависимости от изменения генераторной ЭДС
Таблица 9 - Изменение тока включения для коэффициента загрузки kз=1
Uвстр,В |
6062,18 |
4049,25 |
2704,71 |
1806,59 |
1206,72 |
806,04 |
538,38 |
359,63 |
240,18 |
160,45 |
107,16 |
|
Iвкл,А |
4227,03 |
3508,12 |
3027,93 |
2707,17 |
2492,94 |
2349,84 |
2254,24 |
2190,41 |
2147,74 |
2119,27 |
2100,24 |
|
с |
0 |
0,7 |
1,4 |
2,1 |
2,9 |
3,6 |
4,3 |
5,0 |
5,7 |
6,4 |
7,2 |
3. Разработка схемы
Рисунок - Функциональная схема
Устанавливаем на питающие линии Л1 и Л2 трансформаторы напряжения Т1 и Т2 соответственно. Синусоидальное напряжение проходит через пиковый детектор на выходе, которого получится значение минимального напряжения и будет там сохраняться до тех пор, пока напряжение не будет уменьшаться. Далее сигнал с детектора попадает на вход компаратора, у которого имеется перекрестная связь с выходом компаратора на линии 2. Вследствие чего в нормальном режиме работы разности напряжений на входе компаратора не будет и на его выходе сигнала не будет. Если по каким либо причинам по линии Л1 или Л2 не будет поступать питание, то детектор зафиксирует отсутствие напряжения на одной из линий. Далее на входе компаратора появится разность входных напряжений и на выходе появится сигнал, который подается на другой компаратор к инверсному входу которого подходит сигнал от датчика тока, который работает по принципу датчика Холла. Как только напряжение подходящее с датчика будет меньше напряжения подходящего с компаратора К1, сигнал пойдет на катушку пускателя привода АВР. Следовательно, питание на двигателе будет восстановлено.
В нормально режиме на прямые выходы компаратора будет подаваться меньшее значение, чем на инверсный (от датчика Холла) соответственно сигнал на пускатель (П) не будет подаваться и срабатывания АВР не произойдет.
В после аварийном режиме, при восстановлении питания на линии Л2 разности напряжений на компараторе К1 не будет и следовательно контакт привода АВР будет находиться в отлучённом состоянии. Таким образом, можно сделать вывод, что система рабочая.
Выбор элементов:
1) Выбираем трансформаторы напряжения установленные на линии Л1 и Л2, в данном случае нас интересует только коэффициент трансформации трансформатора.
.
Исходя из этого, выбираем трансформатор ЗНОЛ-СЭЩ-10-0,5.
3) выбор трансформатора тока (ТТ) с коэффициентом трансформации
.
Такой коэффициент обусловлен тем чтобы сигнал с К2 в начальный момент времени не сработал.
4) выбираем компаратор AD8214ARMZ-R7
· Входное напряжение 5-65 В
· Диапазон температур -40 до +125 ?С
· Время срабатывания <100 нс
· Коэффициент усиления 1,5
· Выходное напряжение 7,5-98 В
5) выбираем пиковый детектор: входное напряжение должно соответствовать напряжению на вторичной обмотке измерительного трансформатора напряжения нормальный диапазон 5-65 В
· Диапазон температур -40 до +125 ?С
· Время срабатывания <100 нс
· Коэффициент усиления 1,5
· Выходное напряжение 7,5-98 В
Заключение
В данной курсовой работе были рассмотрены переходные электромеханические процессы при потере питания синхронного электродвигателя магистрального насосного агрегата СТДП-8000-2.
В ходе курсового проектирования было выяснено, что при потере питания электродвигатель переходит в режим выбега. Данный режим является первым этапом самозапуска электродвигателя. При этом двигатель переходит в генераторный режим и наводит в обмотке статора ЭДС. Эта ЭДС создает на шинах распределительных устройств напряжение, называемое остаточным. Скорость вращения вала уменьшается со временем до полной остановки.
Был произведен расчет изменения угловой частоты вращения в процессе выбега, при различной нагрузке на валу двигателя. В результате чего было выяснено, что время до полной остановки зависит от постоянной времени электродвигателя и от коэффициента нагрузки на валу: чем он больше, тем быстрее остановится двигатель.
В результате расчета изменения ЭДС при выбеге было установлено, что величина генерируемой ЭДС уменьшается по двум причинам: вследствие снижения скорости вращения вала и вследствие гашения поля обмотки возбуждения двигателя. Влияние коэффициента загрузки на изменение ЭДС велико: чем он больше, тем быстрее снижается скорость вращения и, как следствие, ЭДС снижается быстрее. Гашение поля начинает работать после срабатывания релейной защиты. Затухание тока в обмотке ротора определяется величиной электромагнитной постоянной времени контура тока ротора. При условии учета обоих факторов можно сделать вывод, что величина генерируемой ЭДС уменьшается быстрее, чем больше и коэффициент загрузки на валу и чем меньше электромагнитная постоянная времени контура тока ротора СД.
При разработке системы включения АВР был рассмотрен только один из возможных режимов. На данный момент схема, представленная на рисунке, подходит только для него. В выпускной квалификационной работе будет рассматриваться все возможные режимы работы такого устройства.
Список использованных источников
1. Шабанов В.А., Алексеев В.Ю. Обеспечение бесперебойной работы потребителей при потере питания: Учеб. пособие. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2013.
2. РД-17.00-60.30.00-КТН-016-1-05. Положение о диагностировании, порядке технического освидетельствования и продлении срока службы энергоустановок нефтеперекачивающих станций магистральных нефтепроводов.
3. Чиликин М.Г., Сандлер А.С. Общий курс электропривода. - М.: Энергоиздат, 1981. - 576 с., ил.
4. И. Г. Карапетян, Д. Л. Файбисович, И. М. Шапиро. Справочник по проектированию электрических сетей. М.: ЭНАС, 2012
5. Справочник по электрическим установкам высокого напряжения [Электронный материал]. - URL: http://www.studfiles.ru/preview/3310036/
6. Применение электродвигателей в нефтяной промышленности/ Л.М. Першина, С.И. Бак, С.Ю. Першин, С.П. Читипаховян. -М.: Недра, 1989. -С. 167
7. Голоднов Ю.М. Самозапуск электродвигателей. - М.: Изд-во Энергоиздат, 1985. - С. 136-152.
8. Алексеев В.Ю., Шабанов В.А. Изменение ЭДС при выбеге электродвигателей при потере питания / Электротехнологии, электропривод и электрооборудование предприятий: Сборник материалов ВНТК . - Уфа. Изд-во УГНТУ , 2007. - С.88-93
9. И.А. Сыромятников. Режимы работы асинхронных и синхронных двигателей - М.: Энергоиздат, 1984. - С. 150-184.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Рассмотрение контрольно-измерительной аппаратуры и вспомогательных механизмов, используемых в автоматизации магистрального насосного агрегата перекачки нефти: термопреобразователя, датчика давления Метран-100 и виброизмерительного прибора "Янтарь".
курсовая работа [472,9 K], добавлен 23.06.2011Разработка технологической схемы нефтеперекачивающей станции, гидравлический расчет трубопровода и насосного оборудования. Подбор подъемно-транспортного оборудования, электродвигателя и насосного агрегата. Особенности эксплуатации нефтяных резервуаров.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 22.01.2015Определение передаточных функций звеньев. Логарифмические характеристики и проверка на устойчивость. Расчет зависимости угловой скорости от задающего напряжения и момента сопротивления в статическом режиме работы. Переходные процессы изменения скорости.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 24.10.2015Функциональная схема автоматизации агрегата. Разработка программы управления МНА с применением алгоритмов защит по вибрации и осевому сдвигу. Оценка экономической эффективности проекта внедрения системы виброконтроля магистрального насосного агрегата.
дипломная работа [3,6 M], добавлен 29.04.2015Расчет моментов сопротивления на баллере руля, порядок расчета электрогидравлического привода, проверка электродвигателя на нагрев. Расчет и построение нагрузочной характеристики электродвигателя рулевого устройства по системе генератор - двигатель.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 14.08.2010Ознакомление со схемой разрыхлительно-очистительного агрегата. Рассмотрение устройства и назначения автоматического кипоразрыхлителя, дозирующего бункера, наклонных очистителей и трепальной машины. Расчет производительности педального регулятора.
реферат [965,6 K], добавлен 20.08.2014Определение оптимальных параметров магистрального нефтепровода, определение диаметра и толщины стенки трубопровода, выбор насосного оборудования. Расчет на прочность и устойчивость, выбор рациональных режимов эксплуатации магистрального нефтепровода.
курсовая работа [129,7 K], добавлен 26.06.2010Пересчет характеристики магистрального насоса НМ 360-460 с воды на перекачиваемую жидкость методом Аитовой-Колпакова. Построение совмещенной характеристики трубопровода и группы насосов. Проверка всасывающей способности и расчет щелевого уплотнения.
курсовая работа [520,2 K], добавлен 24.03.2015Определение передаточных функций элементов нескорректированной системы автоматического управления. Проведение синтеза последовательного корректирующего устройства по логарифмическим частотным характеристикам. Расчет кривых переходных процессов в системе.
курсовая работа [172,8 K], добавлен 13.12.2014Разработка технологического процесса детали шестерня. Анализ работы привода наматывающего устройства. Требования к исходной заготовке. Расчеты проектирования привода. Описание конструкции, назначение и принцип действия агрегата. Выбор электродвигателя.
дипломная работа [558,2 K], добавлен 09.12.2016Выбор редуктора, троллеев и резисторов электродвигателя. Его проверка по скорости. Определение возможности неучета упругих связей, времени пуска, торможения и движения. Расчет сопротивлений и механических характеристик. Построение переходных процессов.
курсовая работа [4,9 M], добавлен 24.09.2013Инспекционные машины и устройства, их краткая классификация. Технические характеристики световых экранов. Машина для инспекции пищевых жидкостей в бутылках. Расчет мощности и производительности. Определение скорости вращения валов и электродвигателя.
курсовая работа [4,1 M], добавлен 03.10.2014Расчет производительности магистрального газопровода в июле. Определение физических свойств на входе нагнетателя. Оценка соответствия установленного оборудования условиям работы магистрального газопровода. Оценка мощности газоперекачивающего агрегата.
курсовая работа [807,7 K], добавлен 16.09.2017Устройство, принцип работы и анализ системы автоматического регулирования (САР) частоты вращения приводного электродвигателя стенда для обкатки двигателя внутреннего сгорания. Сущность методик определения устойчивости по критериям Гурвица и Найквиста.
курсовая работа [277,1 K], добавлен 16.09.2010Выбор электродвигателя, кинематический расчет и схема привода. Частоты вращения и угловые скорости валов редуктора и приводного барабана. Расчет зубчатых колес редуктора. Выносливость зубьев по напряжениям изгиба. Расчёт вращающих моментов вала.
контрольная работа [693,6 K], добавлен 01.12.2010Рассмотрение устройства и принципа работы гомогенизаторов плунжерного клапанного типа и пластификаторов. Расчет конструктивных параметров гомогенизирующей головки, насосного блока и мощности на привод (шкивы ременных передач, клиномерные передачи).
курсовая работа [1,8 M], добавлен 22.01.2010Выбор электродвигателя и элементов системы управления автоматизированного привода, обеспечивающего при заданной нагрузочной диаграмме искомый диапазон регулирования скорости вращения. Составление принципиальной схемы и расчет статических характеристик.
курсовая работа [521,6 K], добавлен 24.05.2009Расчет схемы замещения трехфазного трансформатора, параметров механической характеристики асинхронного электродвигателя. Зависимость частоты вращения ротора и электромагнитного момента электродвигателя от скольжения. Угловая частота вращения ротора.
контрольная работа [118,4 K], добавлен 09.02.2012Особенности разработки схемы привода подвесного конвейера. Выбор асинхронного электродвигателя. Расчет скорости вращения, мощности и крутящего момента для каждого из валов привода. Расчет косозубой цилиндрической и клиноременной передач редуктора.
курсовая работа [757,5 K], добавлен 25.05.2014Функциональная и структурная схемы САР. Оценка устойчивости системы по корням характеристического уравнения, критериям Михайлова, Найквиста и Гурвица. Построение переходных процессов. Показатели качества САР. Оценка точности процесса регулирования.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 01.12.2014