Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Цель практики - расширить, закрепить и углубить знания, полученные при изучении общетехнических дисциплин, а также подготовиться к восприятию специальных дисциплин.

Основные задачи практики:

- Приобретение опыта практической работы;

- Применение полученных теоретических знаний при решении практических задач;

- Решение и закрепление системы знаний по общетехническим и специальным дисциплинам.

Практика проходила в ФГБОУ ВО «Вятский государственный университет», г Киров.

Во время прохождения практики были изучены новые типы электрооборудования используемыми в проектах электроснабжения.

Описание рабочего места: вначале практики на предприятии было выделено место для изучения инструкций по технике безопасности и должностных инструкций. Проводился вводный инструктаж по пожарной безопасности и внутреннему трудовому распорядку. В дальнейшем работа проходила в энергоцехе. Рабочее место оборудовано всей необходимой оргтехникой. Был предоставлен доступ к схемам и технической документации.

1. Место прохождения практики

ФГБОУ ВО «Вятский государственный университет», кафедра Электроснабжения

Структурное подразделение, где проходила практика

Кафедра Электроснабжения

Описание рабочего места

Рабочее место оборудовано всей необходимой оргтехникой. Предоставлен доступ к источникам литературы, справочным материалам, электрическим схемам и технической документации.

Описание функциональных обязанностей

Изучение инструкций по охране труда, технике безопасности, пожарной безопасности, по оказанию первой доврачебной помощи пострадавшим, правил внутреннего трудового распорядка.

Подбор и изучение литературы, справочных данных, технической документации, необходимых для написания отчета по практике.

Изучены материалы

Инструкция по охране труда, технике безопасности, пожарной безопасности, оказанию первой доврачебной помощи пострадавшим, по использованию защитных средств, эксплуатации основного оборудования, правила внутреннего трудового распорядка.

2. Классификация электрооборудования

Сегодня любая техника работает только при наличии электрофурнитуры, которая отвечает всем требованиям безопасности и выполнена в разных дизайнерских стилях, что позволяет использовать ее в любом интерьере.

Электрооборудование включает в себя:

· выключатели, призванные регулировать течение тока;

· автоматические регуляторы, отвечающие за смену параметров объекта;

· аккумуляторы и батареи;

· блоки питания; розетки и вилки;

· выключатели; источники бесперебойного питания.

Помимо этого, в понятие электрооборудования включены вторичные источники питания - преобразователи частоты.

Как правило, электротехническое оборудование используется в ходе строительства и электромонтажных работ. Выбирая подобную технику, необходимо учитывать, что она бывает разных видов. В целом электрооборудование подразделяют на четыре категории:

· общего назначения - не учитывает специфику работ и применяется для определенных эксплуатационных условий;

· специальное - учитывает требования, предъявляемые к условиям использования;

· закрытое - отличается наличием защитной оболочки, которая предназначена для предохранения от взаимодействия прибора с внешней средой;

· открытое - не имеет защиты от проникновения в прибор различных посторонних предметов (пыль, грязь и т.п.).

3. Новые типы электрооборудования, используемые в проектах электроснабжения

3.1 Автоматические выключатели с электронным расцепителем

Рассмотрим данный тип на примере автоматических выключателей Compact NSX. Электронные расцепители Micrologic позволяют выключателям Compact NSX выделиться из общей массы подобных коммутационных аппаратов. Благодаря датчикам нового поколения и возможностям обработки данных защитные функции реализуется на гораздо более высоком уровне. К этому добавляются функции измерения и эксплуатационные данные.

Расцепитель: магнитотермический или электронный? Магнитотермические расцепители защищают от перегрузок по току и от коротких замыканий посредством испытанных надёжных устройств. Но сегодня, когда определяющими факторами являются оптимизация и энергоэффективность электроустановки, электронные расцепители с расширенными функциями защиты, сочетающимися с измерительными функциями, в гораздо большей степени отвечают этим требованиям.

Электронные расцепители Micrologic позволяют комбинировать «рефлексное» срабатывание и «интеллектуальное» функционирование. За счёт использования электронных схем расцепители выигрывают в точности, быстродействии и надёжности. Обладая способностью к обработке данных, они выдают измерительную и эксплуатационную информацию об аппарате. Благодаря этим сведениям пользователь более не испытывает затруднений, он становится активным действующим лицом эксплуатации, управляя всем парком установленной аппаратуры, предвосхищая и планируя необходимые действия.

Все расцепители легко взаимозаменяются без изменений электромонтажа. Специальный установочный ключ воспрещает установку расцепителя на выключатель с меньшим номинальным током.

Compact NSX быстрее обнаруживает повреждения, имеет сокращённое время отключения, лучше защищает электроустановку и ограничивает износ контактов.

Аппараты Compact NSX гарантируют бесперебойность электроснабжения и обеспечивают экономию за счёт непревзойдённого уровня селективности: благодаря точности измерений селективность при перегрузке обеспечивается для очень близких друг к другу номинальных токов; при значительных токах повреждения, быстрота обработки данных расцепителями Micrologic позволяет вышестоящему аппарату опередить срабатывание нижестоящего аппарата. Вышестоящий выключатель перенастраивает свою уставку времени отключения, чтобы гарантировать селективность; при очень больших токах повреждения, энергия дуги, рассеиваемая коротким замыканием в нижестоящем аппарате, вызывает «рефлексное» отключение. Ток, который «видит» вышестоящий аппарат, сильно ограничен. Энергии недостаточно для отключения. Таким образом, селективность обеспечивается при любом уровне короткого замыкания.

3.2 Технология PLC

Технология PLC (Power Line Communication) обеспечивает передачу данных по силовым линиям электропитания. Существует несколько разных технологий PLC: для передачи данных по высоковольтным ЛЭП, для передачи данных телеметрии и широкополосной передачи данных по низковольтным сетям.

Для построения систем АСКУЭ используются технологии PLC, обеспечивающие узкополосную передачу данных в диапазоне частот CENELEC A (35-91 кГц, Россия и Европа), CENELEC B (98-122 кГц, некоторые страны Европы), FCC (155-487 кГц, США).На настоящий момент на рынке существуют стандартизованные технологии передачи данных PLC PRIME, G3PLC, обеспечивающие сравнимые характеристики, а также ряд проприетарных технологий, часть из которых не соответствует нормам излучения по частоте или мощности, на что следует обращать особое внимание при выборе PLC-технологии.

PRIME/G3PLC: Технологии являются международными стандартами, поддерживаются разными производителями систем и приборов учета. На данный момент технологии не имеют существенных различий в применении, при этом технологии не совместимы друг с другом. Следует обратить внимание, что кроме совместимости технологий PLC, для обеспечения взаимозаменяемости счетчиков разных производителей должна быть обеспечена совместимость и на уровне протоколов обмена.

Типовая дальность связи при использовании PLC составляет порядка 100м, максимальная - 400 метров. Дальность связи зависит от качества электрической сети (наличие скруток, множественных отпаек и т.п.) и наличия помех. Дальность связи практически не зависит от используемой технологии связи. Меньшую дальность обеспечивают старые системы, большую - только системы, работающих в нестандартном (запрещенном) частотном диапазоне или с превышением разрешенной мощности.

Преимуществом технологий PLC являются крайне низкие затраты на развертывание и эксплуатацию. Фактически, если есть линия электропитания, значит есть и канал связи со счетчиком.

Особенностью PLC является чувствительность к помехам, генерируемым некачественным оборудованием потребителей (некачественные блоки питания, несоответствующие нормам электромагнитной совместимости, частотные приводы без использования обязательных для них фильтров радиопомех и т.п.)

Приборы, использующие технологию PLC:

· Меркурий 203.2Т

· Меркурий 203.2ТD

· Меркурий 208

· Меркурий 234 ARTM

· Меркурий 238

3.3 Микропроцессорные устройства релейной защиты

Около 15 лет назад в энергетике стало массово внедряться новое оборудование для защиты объектов энергоснабжения, использующее компьютерные технологии на базе процессоров. Его стали называть сокращенным термином МУРЗ -- микропроцессорные устройства релейной защиты.

Они выполняют функции обыкновенных устройств РЗА на основе новой элементной базы -- микроконтроллеров (микропроцессорных элементов).

Преимущества микропроцессорных устройств релейной защиты -- это отказ от электромеханических и статических реле, обладающих значительными габаритами, позволил более компактно размещать оборудование на панелях РЗА. Такие конструкции стали занимать значительно меньше места. При этом управление посредством сенсорных кнопок и дисплея стало более наглядным и удобным.

Внешний вид панели, включающей блок микропроцессорной релейной защиты, показан на рисунке. Сейчас внедрение МУРЗ стало одним из основных направлений в развитии устройств релейных защит. Этому способствует то, что кроме основной задачи РЗА -- ликвидации аварийных режимов, новые технологии позволяют реализовать ряд дополнительных функций.

К ним относятся:

· регистрация процессов аварийного состояния;

· опережение отключения синхронных потребителей при нарушениях устойчивости системы;

· способность к дальнему резервированию.

Реализация таких возможностей на базе электромеханических защит ЭМЗ и аналоговых устройств не осуществляется ввиду технических сложностей.

Микропроцессорные системы релейной защиты точно работают по тем же принципам быстродействия, избирательности, чувствительности и надежности, что и обычные устройства РЗА.

В процессе эксплуатации выявлены не только преимущества, но и недостатки таких устройств, а по некоторым показателям до сих пор ведутся споры между производителями и эксплуатационниками.

Рисунок 1 - Панели РЗА, обрадованные микропроцессорными защитами

Многие покупатели микропроцессорных устройств релейной защиты остались неудовлетворенными работой этих систем благодаря:

· высокой стоимости;

· низкой ремонтопригодности.

Если при поломке устройств, работающих на полупроводниковой или электромеханической базе достаточно заменить отдельную неисправную деталь, то для микропроцессорных защит часто нужно заменять полностью материнскую плату, стоимость которой может составлять треть цены за все оборудование.

3.4 Источники бесперебойного питания

Источники бесперебойного питания (бесперебойники или ИБП) предназначены для решения проблем с пропадающим напряжением в бытовой сети. При правильно выбранной мощности бесперебойника у вас будет минимум 5 минут, чего вполне достаточно в большинстве случаев.

Самым простым источником бесперебойного питания является ИБП с переключением (standby или off-line UPS), принцип действия которого основан на том, что напряжение сети большую часть времени подается напрямую на выходные розетки и запитывает всю защищаемую нагрузку. Встроенный аккумулятор стоит на подзарядке, а выходное напряжение полностью повторяет входное. И только тогда, когда сетевое напряжение выходит за рамки допустимого, происходит переключение на внутреннюю схему, работающую от аккумуляторной батареи (АКБ). Процесс переключения происходит очень быстро (обычно не более 6 мс), за это время бытовая техника не успевает хоть как-то отреагировать.

К недостаткам можно отнести несинусоидальную форму выходного напряжения, что не позволяет применять такие ИБП для запитывания приборов с трансформаторными блоками питания, а также электронной нагрузки, критичной к помехам по цепям питания.

Более сложными являются ИБП с автотрансформатором -- Line Interactive UPS (линейно-интерактивные или взаимодействующие с сетью). Они почти не отличаются от офф-лайновых ИБП, за исключением одного: выход соединен со входом не напрямую, а через автотрансформатор с несколькими отводами. Это позволяет поддерживать выходное напряжение в определенных рамках, в то время как входное плавает в широких пределах. Когда входное напряжение сети станет уж совсем критичным, тогда ИБП перейдет на работу от аккумулятора. То есть, по сути, это тот же самый off-line UPS, совмещенный со стабилизатором напряжения.

Современные линейно-интерактивные ИБП управляются микроконтроллерами, поэтому могут отслеживать не только амплитуду входного напряжения, но и его частоту и форму. И если им что-то не нравится, вся схема сразу же переводится на работу от аккумулятора. При этом электронные «мозги» позволяют фиксировать все сбои (вести статистику), включаться и выключаться по расписанию, иметь режим энергосбережения.

Отдельно следует остановиться на улучшенной разновидности линейно-интерактивных ИБП -- феррорезонансных ИБП (Ferroresonant UPS), в которых применяется принципиально иной способ стабилизации выходного напряжения. Если в линейно-интерактивных UPS регулировка выходного напряжения выполняется путем подключения к тому или иному отводу обмотки автотрансформатора, то здесь эта функция реализована с помощью трансформатора особой конструкции с использованием эффекта магнитного насыщения материала сердечника. Это позволяет, во-первых, избежать ступенчатого изменения напряжения выхода, во-вторых, уменьшить время реакции обратной связи до нуля (благодаря полному отсутствию запаздывающих механизмов переключения обмоток).

Время переключения таких УПС еще меньше, чем у предыдущих -- порядка 2 мс, а форма выходного сигнала близка к синусоиде, что делает линейно-интерактивные ИБП отличным выбором для бытовой электроники (компьютеры, телевизоры, игровые приставки, Wi-Fi-роутеры, различная радиоаппаратура). Стоимость Line Interactive UPS лежит в диапазоне от 2 до 300 тыс. рублей в зависимости от выходной мощности.

Основным преимуществом всех описанных выше типов является высокий КПД, низкий уровень шума.

3.5 Частотный преобразователь

Ротор любого электродвигателя приводится в движение под действием сил, вызванных вращающимся электромагнитным полем внутри обмотки статора. Скорость его оборотов обычно определяется промышленной частотой электрической сети.

Ее стандартная величина в 50 герц подразумевает совершение пятидесяти периодов колебаний в течение одной секунды. За одну минуту их число возрастает в 60 раз и составляет 50х60=3000 оборотов. Такое же число раз проворачивается ротор под воздействием приложенного электромагнитного поля.

Если изменять величину частоты сети, приложенной к статору, то можно регулировать скорость вращения ротора и подключенного к нему привода. Этот принцип заложен в основу управления электродвигателями.

Виды частотных преобразователей по конструкции:

· индукционного типа;

· электронные.

Асинхронные электродвигатели, выполненные по схеме с фазным ротором и запущенные в режим генератора, являются представителями первого вида. Они при работе обладают низким КПД и отмечаются маленькой эффективностью. Поэтому они не нашли широкого применения в производстве и используются крайне редко.

Способ электронного преобразования частоты позволяет плавно регулировать обороты как асинхронных, так и синхронных машин. При этом может быть реализован один из двух принципов управления:

1. по заранее заданной характеристике зависимости скорости вращения от частоты (V/f);

2. метод векторного управления.

Первый способ является наиболее простым и менее совершенным, а второй используется для точного регулирования скоростей вращения ответственного промышленного оборудования.

Отличием второго способа является взаимодействие, влияние устройства управления преобразователя на «пространственный вектор» магнитного потока, вращающийся с частотой поля ротора.

Алгоритмы для работы преобразователей по этому принципу создаются двумя способами:

1. бессенсорного управления;

2. потокорегулирования.

Первый метод основан на назначении определенной зависимости чередования последовательностей широтно-импульсной модуляции (ШИМ)инвертора для заранее подготовленных алгоритмов. При этом амплитуда и частота напряжения на выходе преобразователя регулируются по скольжению и нагрузочному току, но без использования обратных связей по скорости вращения ротора.

Этим способом пользуются при управлении несколькими электродвигателями, подключенными параллельно к преобразователю частоты. Потокорегулирование подразумевает контроль рабочих токов внутри двигателя с разложением их на активную и реактивную составляющие и внесение корректив в работу преобразователя для выставления амплитуды, частоты и угла для векторов выходного напряжения.

Это позволяет повысить точность работы двигателя и увеличить границы его регулирования. Применение потокорегулирования расширяет возможности приводов, работающих на малых оборотах с большими динамическими нагрузками, такими как подъемные крановые устройства или намоточные промышленные станки.

Использование векторной технологии позволяет применять динамическую регулировку вращающихся моментов к трехфазным асинхронным двигателям.

Принцип работы частотного преобразователя. В основу этого устройства, которое еще называют инвертором, заложено двойное изменение формы сигнала питающей электрической сети.

Рисунок 2 - Принцип частотного регулирования

Вначале промышленное напряжение подается на силовой выпрямительный блок с мощными диодами, которые убирают синусоидальные гармоники, но оставляют пульсации сигнала. Для их ликвидации предусмотрена батарея конденсаторов с индуктивностью (LC-фильтр), обеспечивающая стабильную, сглаженную форму выпрямленному напряжению.

Затем сигнал поступает на вход преобразователя частоты, который представляет собой мостовую трехфазную схему из шести силовых транзисторов серии IGBT или MOSFET с диодами защиты от пробоя напряжений обратной полярности. Используемые ранее для этих целей тиристоры не обладают достаточным быстродействием и работают с большими помехами.

Для включения режима «торможения» двигателя в схему может быть установлен управляемый транзистор с мощным резистором, рассеивающим энергию. Такой прием позволяет убирать генерируемое двигателем напряжение для защиты конденсаторов фильтра от перезарядки и выхода из строя.

Способ векторного управления частотой преобразователя позволяет создавать схемы, осуществляющие автоматическое регулирование сигнала системами САР. Для этого используется система управления:

1. амплитудная;

2. ШИМ (широтного импульсного моделирования).

Метод амплитудного регулирования основан на изменении входного напряжения, а ШИМ -- алгоритма переключений силовых транзисторов при неизменном напряжении входа.

Рисунок 3 - Принцип частотного регулирования с обратной связью

При ШИМ регулировании создается период модуляции сигнала, когда обмотка статора подключается по строгой очередности к положительным и отрицательным выводам выпрямителя.

Поскольку частота такта генератора довольно высокая, то в обмотке электродвигателя, обладающего индуктивным сопротивлением, происходит их сглаживание до синусоиды нормального вида.

Рисунок 4 - Широтно-импульсная модуляция

Способы ШИМ управления позволяют максимально исключить потери энергии и обеспечивают высокий КПД преобразования за счет одновременного управления частотой и амплитудой. Они стали доступны благодаря развитию технологий управления силовыми запираемыми тиристорами серии GTO или биполярных марок транзисторов IGBT, обладающих изолированным затвором.

Заключение

Опыта создания нового и модернизация действующего технологического оборудования промышленных предприятий показывает высокую динамику внедрения в электрооборудование промышленности вентильных преобразователей, развития регулируемых электроприводов, компьютерных средств автоматизации, использования информационных средств. Это обусловлено стремлением к максимальному повышению производительности технологического оборудования и качества производимой продукции. Все ведущие электротехнические корпорации выпускают различного типа вентильные преобразователи электрической энергии., регулируемые электроприводы комплектно с компьютерными средствами автоматизации виде гибко программируемых систем, предназначенных для широкого использования. В настоящее время эксплуатируемые в производстве регулируемые электроприводы выполнены на электрических двигателях постоянного тока. На смену регулируемому электроприводу постоянного тока пришел регулируемый электропривод переменного тока, прежде всего на базе асинхронных короткозамкнутых двигателей.

микропроцессорный реле автоматический электронный

Библиографический список

1. Правила устройства электроустановок [Текст]: все действующие разделы шестого и седьмого изданий с изм. и доп. по состоянию на 1 февраля 2014 г. - Москва: КноРус, 2014. - 487 с.

2. Гуревич В. И. Уязвимости микропроцессорных реле защиты: проблемы и решения. - М.: Инфра-Инженерия, 2014 - 248 с.: ил.

3. Суптель А.А. Асинхронный частотно-регулируемый электропривод: Учеб. пособие. Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2000. 164 с.

4. Кашкаров, А. П. Все об источниках питания. Энциклопедия радиолюбителя / А.П. Кашкаров. - М.: ДМК Пресс, 2013. - 184 c.

5. Овчаренко Н.И. Аппаратные и программные элементы автоматических устройств энергосистем. М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2004.

6. А. В. Никифоров. Технология PLC -- телекоммуникации по сетям электропитания// «Сети и системы связи». -- 2002.-- №5.

7. Кабышев А.В. Низковольтные автоматические выключатели: учебное пособие / А.В. Кабышев, Е.В. Тарасов; Томский политехнический университет. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. - 346 с.

Размещено на Allbest.ru