Главная Коллекция "Revolution" Физика и энергетика Системы и устройства судовой автоматики: схемотехника средств автоматизации

Системы и устройства судовой автоматики: схемотехника средств автоматизации

Вопросы проектирования автоматизированных судовых электроэнергетических систем (СЭС) и устройств, предназначенных для автоматического регулирования частоты и напряжения. Расчет процессов в различных режимах функционирования автоматизированных СЭС.

Рубрика Физика и энергетика
Вид методичка
Язык русский
Дата добавления 04.01.2018
Размер файла 1,7 M
рефераты на заказ со скидкой

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.

15

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Филиал Санкт-Петербургского Государственного морского технического университета

СЕВМАШВТУЗ

Кафедра судовой электроэнергетики и электротехники

Системы и устройства судовой автоматики: схемотехника средств автоматизации

Методическое пособие по курсовому и дипломному проектированию

Гальперин В.Е., Мальнев А.Н., Чурносов А.И.

Северодвинск 2003

Гальперин В.Е., Мальнев А.Н., Чурносов А.И. Системы и устройства судовой автоматики: схемотехника средств автоматизации. - Северодвинск.: Севмашвтуз 2003. - 51с.

Рецензенты: к. т. н., профессор Ищенко В. Ф. инженер-электрик, механик ц. 16 ПО "Звёздочка" по вооружению

Балакшин А.А.

В методическом пособии рассмотрены вопросы проектирования автоматизированных судовых электроэнергетических систем.

Рассмотрены системы и устройства, предназначенные для автоматического регулирования частоты и напряжения, распределения реактивных и активных нагрузок, автоматического запуска резервных генераторов, отключения второстепенных потребителей и переключения питания с одного источника на другой, автоматической синхронизации генераторов, автоматического контроля сопротивления изоляции цепей переменного тока.

Рассмотрены теоретические основы для исследования и расчёта, установившихся и переходных процессов в различных режимах функционирования автоматизированных СЭС с агрегатами соизмеримой мощности и с учётом специфических условий их эксплуатации.

Пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальности 140400 "Системы электроэнергетики и автоматизации судов".

Введение

Для обеспечения высокой эффективности и надёжности судов электроэнергетическая система (СЭС) характеризуются высокой степенью автоматизации. Широкое развитие автоматического управления техническими средствами на судах различного назначения привело к созданию ряда унифицированных систем и функциональных устройств автоматизации СЭС. В пособии в первую очередь рассматриваются системы и устройства, предназначенные для регулирования напряжения и частоты, распределения активных и реактивных нагрузок, включения генераторов на параллельную работу, программирования загрузки судовой электростанции, защиты, контроля и сигнализации.

Изучение систем и устройств автоматизации невозможно без знания теоретических основ для исследования и расчёта, установившихся и переходных процессов в различных режимах функционирования автоматизированных СЭС с агрегатами соизмеримой мощности и с учётом специфических условий их эксплуатации. В связи с этим в пособии приведены методы расчёта переходных процессов в судовых электроэнергетических системах согласно ОСТ5.6181 - 81.

Цель настоящего пособия - создание учебно-методической базы для подготовки специалистов по дисциплине "Системы и устройства судовой автоматики".

судовая электроэнергетическая система автоматизированная

Содержание

  • Введение
  • Исходные данные
  • 1. Краткая характеристика состава СЭС и требования, предъявляемые к объёму её автоматизации
  • 2. Выбор устройств стабилизации параметров напряжения и частоты синхронного генератора
  • 3. Выбор устройств автоматизации управления параллельной работой синхронных генераторов
  • 3.1 Выбор устройств синхронизации
  • 3.2 Управление распределением активной нагрузки параллельно работающих генераторов
  • 3.3 Управление распределением реактивной нагрузки между генераторами
  • 4. Выбор автоматической защиты СЭС
  • 4.1 Устройство автоматической разгрузки генераторов (УРГ)
  • 4.2 Устройство автоматического включения резерва (УВР)
  • 4.3 Устройство контроля изоляции УКИ - 1 (ПКИ)
  • 5. Расчёт изменения напряжения и частоты
  • 5.1 Режим включения статической нагрузки
  • 5.1.1 Метод расчетных кривых:
  • 5.2 Режим включения статического преобразователя
  • 5.2.1 Метод расчетных кривых
  • 5.3 Режим прямого пуска асинхронного двигателя
  • 5.3.1 Метод расчетных кривых:
  • 5.3.2 Аналитически метод расчета
  • 6. Примеры расчётов изменений напряжения и частоты
  • 6.1 Режим включения статической нагрузки
  • 6.1.1 Метод расчетных кривых
  • 6.1.2 Аналитический метод
  • 6.2 Режим включения статического преобразователя
  • 6.2.1 Метод расчетных кривых
  • 6.3 Режим прямого пуска асинхронного двигателя
  • 6.3.2 Аналитический метод
  • Приложения
  • Литература
  • Задание на курсовое проектирование по дисциплине: “Системы и устройства судовой автоматики: схемотехника средств автоматизации”.
  • Дано студенту группы 143
  • Вариант №____
  • Спроектировать систему устройств автоматического управления и защиты судовой электростанции, отвечающую требованиям регистра РФ.
  • Расчётная часть:
  • 1. Краткая характеристика состава СЭС и требования, предъявляемые к объёму её автоматизации.
  • 2. Выбор устройств стабилизации параметров напряжения и частоты синхронного генератора.
  • 3. Выбор устройств автоматизации управления параллельной работой синхронного генератора.
  • 4. Выбор автоматической защиты СЭС.
  • 5. Компоновка функциональной блок-схемы автоматизированной СЭС.
  • 6. Расчёт изменения напряжения в СЭС при включении нагрузки.
  • 6.1 Включение статической нагрузки.
  • 6.2 Включение полупроводникового преобразователя.
  • 6.3 Пуск асинхронного двигателя.
  • Графическая часть:
  • 1. Функциональная блок-схема управления автоматизированной СЭС.
  • 2. Графики изменения напряжения в СЭС при включениях нагрузки.
  • Дата выдачи задания__________
  • Дата сдачи проекта на кафедру___________
  • Студент _____________
  • Руководитель проекта____________

Исходные данные

Вариант

Состав судовой электростанции

SH генератора, кВА

Вариант

Состав судовой электростанции

SH генератора, кВА

1

5 МСК 83-4

62,5

14

4 ГМ 1250-4

1560

2

4 МСК 91-4

94

15

5 2СН 59/25-4

200

3

3 МСК 92-4

125

16

4 2СН 59/39-4

313

4

5 МСК 102-4

188

17

3 ГМ-1600-4

2000

5

4 МСК 103-4

250

18

5 2СП 42/28-4

75

6

3 МСК 113-4

375

19

4 1MB 2-2

2500

7

4 ГМ-2500-2

3120

20

5 2СП74/31-4

394

8

4 ТМВ-3-2

3750

21

5 МСК - 11 4-4

500

9

3 ГМС 13-41-12

400

22

3 МСК 790-1000

790

10

5 МСК 625 - 1500

625

23

4 МСК 1000 - 1000

1000

11

4 МСК 940 - 1500

940

24

5 ГМ-630-4

788

12

3 МСК 1250-750

1250

25

3 ГМ-3200-2

4000

13

5 2СП 42/13-4

30

-

-

-

Исходные данные для расчёта провала напряжения одного синхронного генератора при включении статической нагрузки (непосредственно и через п/п преобразователь).

№ варианта9

Включение статической нагрузки

Включение п/п преобразователя

Sвкл,

кВА

cosвкл

Sно,

кВА

cosно

Pd,

кВт

Sно,

кВА

cosно

1

40

0,6

15

0,8

22

0,5

10

0,7

2

28

0,8

30

0,6

35

0,45

16

0,8

3

52

0,4

18

0,6

62

0,8

12

0,65

4

61

0,6

35

0,7

45

0,5

18

0,75

5

70

0,8

15

0,6

80

0,6

12

0,7

6

100

0,4

28

0,7

75

0,45

30

0,8

7

800

0,8

150

0,8

600

0,55

200

0,7

8

1100

0,6

300

0,7

800

0,65

300

0,8

9

170

0,4

28

0,6

200

0,7

50

0,7

10

230

0,8

70

0,7

120

0,45

58

0,8

11

500

0,6

200

0,8

310

0,55

60

0,7

12

650

0,8

150

0,7

420

0,6

100

0,6

13

10

0,6

10

0,7

5

0,5

8

0,7

14

890

0,4

200

0,8

350

0,45

120

0,6

15

85

0,4

62

0,7

45

0,5

30

0,8

16

110

0,8

30

0,8

70

0,4

52

0,8

17

1320

0,6

250

0,8

830

0,6

100

0,7

18

42

0,8

10

0,7

18

0,5

12

0,8

19

920

0,6

180

0,8

350

0,4

110

0,7

20

205

0,4

16

0,7

95

0,45

35

0,6

21

270

0,4

100

0,8

120

0,5

80

0,7

22

470

0,6

58

0,7

240

0,6

75

0,8

23

630

0,8

140

0,8

370

0,4

50

0,6

24

320

0,6

50

0,7

150

0,45

80

0,8

25

3000

0,8

170

0,6

1200

0,5

200

0,7

Исходные данные для расчёта провала напряжения синхронного генератора при прямом пуске асинхронного двигателя.

№ варианта

Тип двигателя

Предварительная нагрузка синхронного генератора

Sно,

кВА

cosно

1

AM 62-2

5

0,8

2

АМН-2

7

0,9

3

МАО 83-73/2

11

0,7

4

МАО 83-74/2

16

0,8

5

АН 102-8

20

0,9

6

АН 101-6

35

0,8

7

АН 11 1-2

370

0,6

8

АН 112-4

700

0,8

9

АН И 1-8

72

0,9

10

МАФ 83-94/4

100

0,7

11

АН 101-2

200

0,8

12

АН 102-2

310

0,6

13

AM 70-6

6

0,8

14

АН 92-2

670

0,7

15

АН 81-2

10

0,8

16

АН 92-6

120

0,9

17

МАФ 83-94/2

840

0,7

18

МАФ 83-64/6

15

0,8

19

4А 250М20 М2

1000

0,9

20

АН 102-4

20

0,6

21

4А 250540 М2

15

0,8

22

4А 250340 М2

100

0,7

23

АН 11 1-6

300

0,9

24

АН 102-2

50

0,8

25

АН 111-2

2100

0,7

1. Краткая характеристика состава СЭС и требования, предъявляемые к объёму её автоматизации

В связи с ростом энерговооружённости судов растёт и степень их автоматизации. Существует три степени автоматизации: А1, А2, А3.

А3 - самая низкая степень автоматизации; она предусматривает:

поддержание частоты в пределах, которая обеспечивается регуляторами механических двигателей;

регулирование напряжения в пределах ±2,5%;

контроль основных параметров (ток, напряжение, частота, cosц, активная мощность, и т.д.) с помощью электроизмерительных приборов;

аварийная сигнализация и защита.

А2 - вторая степень автоматизации; предусматривает обслуживание энергетической установки в ходовом режиме одним человеком находящимся в центральном посту управления, это:

стабилизация напряжения и частоты генераторов;

автоматическая синхронизация генераторов;

распределение активной и реактивной нагрузок между параллельно-работающими генераторами в пределах ±10%;

автоматическая защита генераторов;

при необходимости, ввод или отключение генераторного агрегата;

защита генераторов от перегрузки с помощью отключения второстепенных потребителей;

защита от короткого замыкания;

защита от обрыва фазы при питании с берега;

непрерывный контроль сопротивления изоляции под напряжением;

защита от обратной мощности;

дистанционный пуск и остановка генераторных агрегатов.

А1 - степень автоматизации при безвахтенном обслуживании. Каждый генераторный агрегат независим, т.е. имеет свои устройства и системы пуска, остановки, защиты, включения в сеть и т.д.; любое из устройств (систем) может функционировать самостоятельно.

В состав функциональной группы входит щит управления и контроля, на котором имеются сигнальные и измерительные приборы, а также органы дистанционного управления.

Режим работы СЭС задастся оператором воздействием на выключатели или кнопки, а ввод или вывод агрегата, синхронизация, распределение нагрузки, осуществляются автоматически.

Режим работы СЭС может быть задан программой, заложенной в вычислительный комплекс.

2. Выбор устройств стабилизации параметров напряжения и частоты синхронного генератора

При выборе регулятора напряжения необходимо рассмотреть:

принципы построения регуляторов судовых генераторов переменного тока;

привести требования Правил Регистра РФ на регуляторы такого типа;

дать описание и принцип работы регулятора для синхронного генератора, определённого заданием.

При рассмотрении и анализе режимов работы регуляторов частоты вращения приводных двигателей привести функциональную схему комбинированной системы стабилизации частоты вращения дизеля или турбины, требования к точности регулирования для статических и динамических режимов.

3. Выбор устройств автоматизации управления параллельной работой синхронных генераторов

3.1 Выбор устройств синхронизации

В этом разделе рассмотреть методы синхронизации их достоинства и недостатки. По классу автоматизации А2, для включения генераторов на параллельную работу, применяют синхронизаторы типа УСГ - 1, УСГ - 1П, УСГ - 35, МСГ - 8 и др.

Например, синхронизатор типа УСГ - 1П обеспечивает синхронизацию генераторов с автоматической подгонкой частоты подключаемого генератора к частоте работающих генераторов судовой сети.

Основные технические данные и параметры синхронизатора УСГ - 1П:

1) Устройство подключаемое к синхронизируемым сетям трёхфазного переменного тока через типовые измерительные трансформаторы напряжения с вторичным напряжением 127В, частотой 50Гц.

2) Устройство надёжно работает в корабельных условиях при длительных колебаниях напряжения 5% и частоты 3%, при кратковременных колебаниях напряжения от - 25% до +13% и частоты от - 6% до +4%.

3) Мощность, потребляемая устройством, не превышает 30 ВА.

4) Устройство построено по принципу "постоянного времени опережения" и настраивается на уставку времени опережения в пределах 0,4-0,05сек с точностью срабатывания:

а) для уставок времени опережения от 0,4сек до 0,31 сек +0,04сек;

б) для уставок времени опережения от 0,3сек до 0,11сек +0,03сек;

в) для уставок времени опережения от 0,1 сек до 0,05сек +0,02сек.

5) Устройство настраивается на уставки:

а) разность напряжений 8+2%Uн;

б) разность частот в пределах 0,8-0,6Гц - для уставок времени опережения от 0,2сек до 0,05сек; 0,6-0,2Гц - для уставок времени опережения от 0,4сек до 0,21 сек - с точностью срабатывания по уставке = 0,15Гц.

6) Устройство в исполнении УСГ-1П производит подгонку частоты при разности частот не менее 5+1 Гц путём воздействия на серводвигатель генераторного агрегата.

7) Устройство рассчитано для вкл. в работу на период синхронизации.

8) В качестве выходных реле устройства использованы реле типа РМ4.

БКН - блок контроля разности напряжений;

БКЧ - блок контроля разности частот;

БПЧ - блок подгонки частоты;

БЗ - блок запрета;

ФБ - функциональный блок;

БВО - блок времени опережения;

ВБ - выходной блок.

к автоматическому к серводвигателям

выключателю подгонки частоты

Рис.1. Блок-схема устройства УСГ - 1П.

Схема устройства обеспечивает выполнение всех условий синхронизации - равенство амплитуд значений напряжений, равенство частот и выбор момента включения генератора по углу сдвига фаз синхронизируемых напряжений. Допускаемая ошибка в выполнении условий синхронизации задаётся уставками по разности напряжений и частот, а также определяется точностью совпадения времени опережения устройства и времени срабатывания включающего аппарата.

Работу схемы синхронизатора УСГ-1П можно рассмотреть на основе функциональной блок-схемы рис.1.

3.2 Управление распределением активной нагрузки параллельно работающих генераторов

Стабилизация частоты судовой сети и распределение нагрузки между генераторами является общей задачей, так системы автоматизации через исполнительные органы воздействуют на изменение подачи энергоносителя (для дизеля это рейка топливного насоса, для турбины - положение золотника подачи пара).

Наиболее распространён на судах метод ведущего генератора, который предусматривает применение систем типа УРЧН, УРМ-35, РЧМ-50, РЧМ-400.

По методу ведущего генератора, один из генераторов, работающий на общую сеть, принимают за базовый (ведущий). Остальные параллельно работающие генераторы являются базисными (ведомыми).

Система автоматизации базового генератора отслеживает частоту судовой сети и при отклонении её от номинальной воздействует на исполнительные органы изменения подачи энергоносителя приводного двигателя этого генератора. Система автоматизации каждого базисного генератора сравнивает свою загрузку по активной мощности с загрузкой базового генератора и при её рассогласовании, через исполнительные органы (например, серводвигатель дизель-генератора), воздействует на изменение подачи энергоносителя своего приводного двигателя. Такая система, при изменении нагрузки судовой сети, включается в работу и обеспечивает стабилизацию частоты и равномерного распределения активной нагрузки между генераторами относительно их установленной мощности.

Метод ведущего генератора рассмотрим на примере работы устройства автоматического распределения мощности УРМ-35 с прибором регулирования частоты (ПРЧ), устанавливаемого на ведущем генераторе. Блок-схема такой системы для двух параллельно работающих генераторов представлена на рис.2.

Принцип работы ПРЧ основан на сравнении регулируемой частоты генератора (сети) с эталонной частотой, стабилизируемой кварцевым резонатором. Эталонная и регулируемая частоты поступают на трансформаторы биений. При рассогласовании частот, сигналы с трансформаторов поступают в схему и через каналы подгонки частоты формируют импульсные сигналы, в зависимости от изменения частоты в большую или меньшую сторону от номинальной. Затем эти сигналы усиливаются прибором УРМ-35ФУ, в результате происходит изменение подачи топлива через серводвигатель приводного двигателя.

Выравнивание нагрузки между генераторами с помощью системы УРМ-35 происходит следующим образом:

Рис.2. Блок - схема системы по методу ведущего генератора.

Выходы датчиков УРМ-35Д соединяются по дифференциальной схеме между датчиками базового и базисных генераторов. В дифференциальную цепь, образованную выходами датчиков, включается вход формирователя-усилителя УРМ-35ФУ. Разностный сигнал с датчиков имеет аналоговый сигнал, который в формирователе-усилителе сначала преобразуется в импульсный сигнал, а затем усиливается и поступает на вход серводвигателя. Коммутация дифференцирующих цепей для случая параллельной работы генераторов производится блок-контактами автоматических выключателей генераторов.

Применение устройства УРМ-35 с прибором ПРЧ обеспечивает поддержание частоты с точностью ±0,5% от номинальной и распределение нагрузок в статических режимах между параллельно работающими генераторами в пределах ±5% при условии изменения суммарной нагрузки системы от 20% до 110% от номинальной и при коэффициенте мощности в пределах от 1,0 до 0,7.

3.3 Управление распределением реактивной нагрузки между генераторами

По Правилам Регистра РФ системы автоматического регулирования по классу А2 должны обеспечивать распределение реактивной нагрузки между генераторами с точностью ±10% от номинальной мощности генераторов. Заводами изготовителями, совместно с автоматическими регуляторами напряжения, поставляются блоки параллельной работы (БПР).

В данном разделе необходимо рассмотреть способы включения БПР и проанализировать его работу в каждом из них, выбрать необходимый способ при формировании блок-схемы СЭС.

4. Выбор автоматической защиты СЭС

На судах могут быть как повреждения отдельных элементов, так и судовой сети. Эти повреждения приводят к возникновению аварийных ситуаций, связанных с перегрузками, короткими замыканиями и т.д.

Во избежание опасных последствий, обусловленных этими режимами, предусматривается защита элементов СЭС, которая осуществляется как простейшими элементами (предохранители, автоматические выключатели, тепловые реле и др.), так и унифицированными функциональными устройствами управления.

4.1 Устройство автоматической разгрузки генераторов (УРГ)

УРГ предназначено для устранения перегрузки генераторных агрегатов посредством отключения части потребителей при увеличении нагрузки выше допустимой. Устройство выполнено в виде функционального блока, в который входит датчик активного или полного тока, электронного реле с различными выдержками времени для отключения групп потребителей по степени их важности и исполнительные устройства, выходным элементом которых является электрическое реле.

При возрастании нагрузки сверх уставки устройства автоматически отключается сначала менее ответственная группа потребителей, при увеличении же нагрузки отключается вторая группа и т.д.

Во избежание ложных срабатываний устройства при пуске короткозамкнутых асинхронных двигателей отключение производится не сразу, а с выдержкой времени в несколько секунд.

4.2 Устройство автоматического включения резерва (УВР)

УВР предназначено для автоматического включения резервных генераторов при перегрузках и при снижениях напряжения на шинах электростанции ниже допустимого значения.

Данное устройство состоит из двух измерителей активного или полного тока и датчика контроля напряжения.

При увеличении нагрузки сверх уставки, выходной сигнал одного из датчиков нагрузки преобразуется, усиливается и выдаёт сигнал на включение резервного генераторного агрегата.

При нормальной работе генератора выходное реле канала снижения нагрузки через измеритель активного тока, и преобразователь находится во включённом состоянии. Снижение нагрузки до величины уставки вызывает размыкание контактов (с выдержкой времени от ложных срабатываний) и выдаётся сигнал на отключение резервного генераторного агрегата.

Реле контроля напряжения выдаёт сигнал на запуск резервного агрегата при снижении напряжения ниже уставки (80% номинального значения).

4.3 Устройство контроля изоляции УКИ - 1 (ПКИ)

Устройство контроля сопротивления изоляции предназначено для непрерывного контроля сопротивления сетей переменного тока с незаземлённой нейтралью напряжением от 0 до 400В.

Например, устройство УКИ - 1 обеспечивает контроль сопротивления изоляции по уставкам: 500кОм±20%; 200кОм±30%; 50кОм±40%. В качестве нагрузки на выход устройства могут быть включены сигнальная лампа, звонок и др. устройства.

Рис. 3. Схема судовой электроэнергетической системы

5. Расчёт изменения напряжения и частоты

5.1 Режим включения статической нагрузки

5.1.1 Метод расчетных кривых:

5.1.1.1 Структурная схема расчетного режима приведена на рис.4

Рис.4.

5.1.1.2 Перечень необходимых для расчета исходных данных

приведен в табл. №1.

Таблица №1

Наименование

Обозначение

Источник информации

1. Тип генератора

Проект конкретной электростанции

2. Полная номинальная мощность генератора, кВА

SNГ

Справочное приложение 2

3. Полная мощность включаемой нагрузки, кВА

Sвкл

Проект конкретной электростанции

4. Коэффициент мощности включаемой нагрузки

cos вкл

Проект конкретной электростанции

5.1.1.3 “Провал" напряжения необходимо определять следующим образом:

вычислить полную проводимость включаемой статической нагрузки в относительных единицах

по расчетным кривым обязательного приложения 1 для заданного типа генератора, определить максимальный "провал" напряжения, соответствующий величине полной проводимости и коэффициенту мощности включаемой нагрузки.

5.1.2 Аналитический метод расчета:

5.1.2.1 Структурная схема расчетного режима приведена на рис.5

Рис.5.

5.1.2.2 Перечень необходимых для расчета исходных данных приведен в табл. № 2.

Таблица № 2

Наименование

Обозначение

Источник информации

1. Тип генератора

Проект конкретной электростанции

2. Полная мощность включаемой нагрузки, кВА

Sвкл

Проект конкретной электростанции

3. Коэффициент мощности включаемой нагрузки

cos вкл

Проект конкретной электростанции

4. Полная мощность предварительной нагрузки, кВА.

Sно

Определяется по подпункту 5.1.3

5. Усредненный коэффициент мощности предварительной нагрузки

cos но

Определяется по подпункту5.1.3

Параметры синхронного генератора

6. Полная номинальная мощность, кВА

SNГ

Справочное приложение 2

7. Синхронное индуктивное сопротивление по продольной оси, о. е.

xd

Справочное приложение 2

8, Синхронное индуктивное сопротивление по поперечной оси, о. е

xq

Справочное приложение 2

9. Переходное индуктивное сопротивление по продольной оси, о. е.

x`d

Справочное приложение 2

10. Сверхпереходное индуктивное сопротивление по продольной оси, о. е.

x``d

Справочное приложение 2

11. Сверхпереходное индуктивное сопротивление по поперечной оси, о. е.

x``q

Справочное приложение 2

12. Коэффициент магнитной связи фаз статора и поперечного демпферного контура, о. е.

q

Справочное приложение 2

5.1.2.3 “Провал" напряжения необходимо определять следующим образом:

.

Определить полную проводимость включаемой нагрузки в относительных единицах

Определить активную и реактивную составляющие проводимости включаемой нагрузки

.

Определить полную проводимость предварительной нагрузки в относительных единицах

.

Определить активную и реактивную составляющие проводимости предварительной нагрузки

Примечание: Если в исходном режиме генератор работал на холостом ходу принять gно=bно=0; Uqo=ifo=1; Udo=ido=iqo=0;

определить суммарные активную и реактивную составляющие проводимости нагрузки генератора

определить, составляющие напряжения генератора в исходном статическом режиме

(1)

определить составляющие тока статора и ток возбуждения генератора в исходном статическом режиме

определить составляющие напряжения генератора с учетом демпферных обмоток в первый момент после включения нагрузки

Примечание: При отсутствии предварительной нагрузки выражения для определения составляющих напряжения принимают

вид:

При включении нагрузки с коэффициентом мощности cos<0,4

При выражения для определения составляющих напряжения принимают вид

, где .

Определить “провал" напряжения генератора с учетом демпферных обмоток в первый момент после включения нагрузки

.

Примечание: При включении статической либо импульсной нагрузок с коэффициентом мощности cos ц>0,8 расчет закончить. Максимальный “провал" напряжения принять .

Определить составляющие напряжения генератора без учета демпферных обмоток в первый момент после включения нагрузки

Примечание: При отсутствии предварительной нагрузки выражения для определения составляющих напряжения принимают вид:

При включении нагрузки с коэффициентом мощности cos ц<0,4

При xd=xq выражения для определения составляющих напряжения принимают вид:

, где .

Определить “провал" напряжения генератора без учета демпферных обмоток в первый момент после включения нагрузки

.

Определить максимальный “провал" напряжения генератора при включении статической нагрузки

5.2 Режим включения статического преобразователя

5.2.1 Метод расчетных кривых

5.2.1.1 Структурная схема расчетного режима приведена на рис.6.

Рис.6.

5.2.1.2 Перечень необходимых для расчета исходных данных приведен в табл. № 3.

Таблица №3

Наименование

Обозначение

Источник информации

1 Тип генератора

Проект конкретной электростанции

2. Полная номинальная мощность генератора, кВт

SNГ

Справочное приложение 2

3. Тип статического преобразователя и режим его работы

Задается проектантом

4. Мощность нагрузки включаемой на стороне постоянного тока, кВт

Pd

Задается проектантом

5. Глубина регулирования напряжения преобразователя

л

Технические данные статического преобразователя (табл. №3 справочного приложения 3)

5.2.1.3 Расчет “провала” напряжения необходимо выполнить следующим образом:

определить полную мощность включаемой нагрузки, приведенной

к стороне переменного тока:

Примечание: Активная мощность включаемой нагрузки принять Рн1=Рd;

принять коэффициент мощности включаемой нагрузки равным cos цвкл=л

5.2.1.4 Дальше расчет выполнять в соответствии с подпунктом 5.1.1.3.

5.2.2 Аналитический метод расчета.

5.2.2.1 Структурная схема расчетного режима приведена на рис.7.

5.2.2.2 Перечень необходимых для расчета исходных данных приведен табл.1;

5.2.2.3 Параметры включаемой нагрузки определяются в соответствии с подпунктом 5.1.1.3;

Рис.7

5.2.2.4 Дальше расчет выполнять в соответствия с подпунктом 5.1.2.3.

5.3 Режим прямого пуска асинхронного двигателя

5.3.1 Метод расчетных кривых:

5.3.1.1 Структурная схема расчетного режима приведена на рис.8;

Рис.8

5.3.1.2 Перечень необходимых для расчета исходных данных приведен в табл. №4;

Таблица №4

Наименование

Обозначение

Источник информации

1. Тип генератора

Проект конкретной электростанции

2. Тип запускаемого двигателя

Проект конкретной электростанции

3. Полная номинальная мощность генератора, кВА

SNГ

Справочное приложение 2

4. Базисное сопротивление генератора, Ом

zдг

Справочное приложение 2

5.3.1.3 “Провал" напряжения необходимо определять следующим образом:

определить для конкретного типа двигателя по таблице справочного приложения 3 полную проводимость уgn и коэффициент мощности двигателя сos цgn при пуске; по таблице справочного приложения 2 найти базисное сопротивление генератора и определить полную проводимость двигателя при пуске в относительных единицах

;

из перечня расчетных кривых обязательного приложения 1 для заданного типа генератора определить максимальный “провал" напряжения, соответствующий заданной величине проводимости и коэффициенту мощности асинхронного двигателя.

Примечание: Если коэффициент мощности включаемого двигателя значительно отличается от величин, указанных в табл.1 справочного приложения 3, следует воспользоваться аналитическим методом расчета.

5.3.2 Аналитически метод расчета

5.3.2.1 Структурная схема расчетного режима приведена на рис.9.

Рис.9

5.3.2.2 Перечень необходимых для расчета исходных данных приведен в табл. №5.

Таблица № 5

Наименование

Обозначение

Источник информации

1. Тип генератора

Проект конкретной электростанции

2. Тип запускаемого двигателя

Проект конкретной электростанции

3. Полная мощность предварительной нагрузки, кВА

Sно

Определяется по подпункту 5.1.3.4

4. Усредненный коэффициент мощности предварительной нагрузки

cos цно

Определяется по подпункту 5.1.3.4

Параметры генератора

5. Полная номинальная мощность, кВА

Sнг

Справочное приложение 2

6. Базисное сопротивление, Ом

zдг

Справочное приложение 2

7, Синхронное индуктивное сопротивление по продольной оси, о. е.

xd

Справочное приложение 2

8. Синхронное индуктивное сопротивление по поперечной оси, о. е.

xq

Справочное приложение 2

9. Переходное индуктивное сопротивление по продольной оси, о. е.

x`d

Справочное приложение 2

10. Сверхпереходное индуктивное сопротивление по продольной оси, о. е.

x``d

Справочное приложение 2

11. Сверхпереходное индуктивное сопротивление по поперечной оси, о. е.

x``q

Справочное приложение 2

12. Коэффициент магнитной связи фаз статора и поперечного демпферного контура, о. е.

мq

Справочное приложение 2

5.3.2.3 “Провал" напряжения необходимо определять следующим образом:

определить для конкретного типа двигателя по табл.1 справочного приложения 3

. (2)

величину полной проводимости в Сименсах и коэффициент мощности, соответствующие неподвижному состоянию двигателя;

определить величины полной, активной и реактивное проводимостей двигателя в момент включения в относительных единицах;

определить полную проводимость предварительной нагрузки генератора ротора в относительных единицах

;

определить активную и реактивную проводимости предварительной нагрузки генератора

;

Примечание: Если в исходном режиме генератор работал на холостом ходу, то принять .

определить суммарные активную и реактивную проводимости нагрузки генератора в момент включения

.

Далее расчет выполнять в соответствии с подпунктом 5.1.2.3, начиная с формулы (1).

5.3.2.4 В том случае, если необходимо определить "провал" напряжения при запуске асинхронного двигателя, не включенного в отраслевой стандарт, следует предварительно определить его полную проводимость;

5.3.2.5 Перечень необходимых для расчета исходных данных приведен в табл. №6;

Таблица № 6

Наименование

Обозначение

Источник информации

Параметры асинхронного двигателя

1. Активное сопротивление обмотки статора, Ом

rSg

Предприятие разработчик двигателя

2. Индуктивное сопротивление обмотки статора, Ом

xSg

Предприятие разработчик двигателя

3. Индуктивное сопротивление взаимоиндукции, Ом

xm

Предприятие разработчик двигателя

4. Активное приведенное сопротивление ротора в пусковом режиме, Ом

r`2n

Предприятие разработчик двигателя

5. Индуктивное приведенное сопротивление рассеяния ротора в пусковом режиме, Ом

x`2n

Предприятие разработчик двигателя

5.3.2.6 Полную проводимость асинхронного двигателя следует рассчитывать следующим образом:

определить параметры двигателя в пусковом режиме:

;

;

;

определить эквивалентные активное я реактивное сопротивления двигателя в пусковом режиме:

;

;

;

определить полную проводимость двигателя и коэффициент мощности в пусковом режиме

;

.

Далее расчет выполнять в соответствии с подпунктом 5.3.2.3, начиная с формулы (2).

6. Примеры расчётов изменений напряжения и частоты

6.1 Режим включения статической нагрузки

6.1.1 Метод расчетных кривых

6.1.1.1 Необходимые для расчета исходные данные и их численные значения приведены в табл. №7

Таблица №7

Наименование

Обозначение

Численное значение

1. Тип генератора

МСК 92 - 4

2. Полная номинальная мощность, кВА

SNГ

125

3. Полная мощность включаемой нагрузки, кВА

Sвкл

75

4. Коэффициент мощности включаемой нагрузки.

cos цвкл

0,6

6.1.1.2 “Провал" напряжения определяется следующим образом:

определяется полная проводимость включаемой статической нагрузки в относительных единицах:

.

Для генератора МСК 92-4 “провал" напряжения необходимо определять по расчетной кривой на черт.8 обязательного приложения 1;

по кривой определяется максимальный “провал" напряжения генератора ДU = - 11%.

6.1.2 Аналитический метод

6.1.2.1 Необходимые для расчета исходные данные и их численные значения приведены в табл. № 8

6.1.2.2 “Провал" напряжения рассчитывается следующим образом:

определяется полная проводимость нагрузки в относительных единицах

;

определяется полная проводимость предварительной нагрузки в относительных единицах:

;

определяются активная и реактивная проводимость включаемой нагрузки:

Таблица № 8

Наименование

Обозначение

Численное значение

1. Тип генератора

MСK 103 - 4

2. Полная мощность включаемой нагрузки, кВА

Sвкл

100

3. Коэффициент мощности включаемой нагрузки, о. е.

cos цвкл

0,76

4. Полная мощность предварительной нагрузки, кВА

Sно

20

5. Коэффициент мощности предварительной нагрузки, о. е.

cos цно

0,89

Параметры генератора

6. Полная номинальная мощность, кВА

SNГ

250

7. Синхронное индуктивное сопротивление по продольной оси, о. е.

xd

1,92

8, Синхронное индуктивное сопротивление по поперечной оси, о. е

xq

0,98

9. Переходное индуктивное сопротивление по продольной оси, о. е.

x`d

0,23

10. Сверхпереходное индуктивное сопротивление по продольной оси, о. е.

x``d

0,176

11. Сверхпереходное индуктивное сопротивление по поперечной оси, о. е.

x``q

0,176

12. Коэффициент магнитной связи фаз статора и поперечного демпферного контура, о. е.

мq

0,82

определяются активная и реактивная проводимости предварительной нагрузки:

определяются суммарные активная и реактивная проводимости нагрузки генератора

определяются составляющие напряжения генератора в исходном статическом режиме:

;

определяются составляющие тока статора и ток возбуждения генератора в исходном статическом режиме:

рассчитываются составляющие напряжения генератора с учетом демпферных обмоток в первый момент после включения нагрузки:

определяется “провал" напряжения генератора с учетом демпферных обмоток в первый момент после включения нагрузки:

рассчитываются составлявшие напряжения генератора без учета демпферных обмоток в первый момент после включения нагрузки

определяется "провал" напряжения генератора без учета демпферных обмоток в первый момент после включения нагрузки:

определяется максимальный "провал" напряжения генератора при включении статической нагрузки:

6.2 Режим включения статического преобразователя

6.2.1 Метод расчетных кривых

6.2.1.1 Необходимые для расчета исходные данные и их численные значения приведены в табл. № 9

Таблица № 9

Наименование

Обозначение

Численное значение

1. Тип генератора

МСК 1000-1000

2. Полная номинальная мощность генератора, кВА

1000

3. Тип статического преобразователя и режим его работы

ВАКЭС - 500 - 330 Заряд на I ступени

4. Мощность нагрузки, включаемой на стороне постоянного тока, кВт

Pd

258

5. Глубина регулирования напряжения преобразователя

л

0,45

6.2.1.2 “Провал" напряжения определяется следующим образом:

определить полную мощность включаемой нагрузки, приведенной к стороне переменного тока

принять коэффициент мощности включаемой нагрузки cos цвкл = 0,45

определить полную мощность включаемой нагрузки в относительных единицах:

;

для генератора МСК 1000-1000 “провал" напряжения необходимо определять по черт.10 обязательного приложения 1.

по кривой определяется максимальный “провал" напряжения генератора ДUmax=-11%.

6.3 Режим прямого пуска асинхронного двигателя

6.3.1 Метод расчетных кривых;

6.3.1.1 Необходимые для расчета исходные данные и их численные значения приведены в табл. № 10

Таблица № 10

Наименование

Обозначение

Численные значения

1. Тип генератора

MСK 103-4

2. Тип запускаемого двигателя

МАФ 83-93/4

3. Ползая номинальная мощность ген-ра, кВА

SNГ

250

4. Базисное сопротивление генератора, Ом

zдг

0,64

6.3.1.2 “Провал" напряжения определяется следующим образом:

по табл. №1 справочного приложения 3 найти величины полной проводимости и коэффициента мощности данного двигателя в момент включения Y<...


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены