Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
БИЛЕТ № 21
1. Расчетная мощность (определение)
Одним из основных этапов проектирования систем электроснабжения объекта является правильное определение ожидаемых (расчетных) электрических нагрузок как отдельных ЭП, так и узлов нагрузки на всех уровнях системы электроснабжения.
Расчетные значения нагрузок – это нагрузки, соответствующие такой неизменной токовой нагрузке (IP), которая эквивалентна фактической изменяющейся во времени нагрузке по наибольшему тепловому воздействию (не превышая допустимых значений) на элемент системы электроснабжения.
Существуют различные методы определения расчетных электрических нагрузок, которые в свою очередь делятся на основные; и вспомогательные.
К расчётным электрическим нагрузкам относятся расчётные значения активной мощности (pP), реактивной мощности (qP), полной мощности (SP) и тока (iP).
2. Типы цеховых ТП
Цеховые трансформаторные подстанции по числу трансформаторов компонуются: двухтрансформаторные для питания ЭП 1-й и 2-й категории по надежности электроснабжения и однотрансформаторные для питания ЭП 3-й категории.
Цеховые трансформаторные подстанции по месту их расположения подразделяются: внутрицеховые (встроенные); пристроенные и отдельно стоящие. Внутрицеховые подстанции устанавливаются при максимально возможном приближении к центру электрических нагрузок цеха при наличии места размещения и нормальных условиях окружающей среды. Пристроенные подстанции применяются в тех случаях, когда по условиям окружающей среды или специфики технологического процесса подстанцию нельзя расположить внутри цеха. Отдельно стоящие подстанции располагаются на территории предприятия, когда по условиям среды нельзя приблизить подстанцию к цеху или для питания нескольких цехов небольшой мощности [4].
Если нагрузка цеха на напряжении до 1 кВ не превышает 150-200 кВ·А, то в данном цехе ТП предусматривать не целесообразно. Электроприемники данного цеха рекомендуется запитывать от силовых пунктов с шин 0,4 – 0,66 кВ ближайшей цеховой подстанции.
Цеховые ТП подразделяются на комплектные подстанции заводского изготовления (КТП) и подстанции, монтируемые на месте строительства (ТП). При проектировании рекомендуется применять комплектные трансформаторные подстанции (КТП), изготовляемые с полной комплектацией на заводах изготовителях, что обеспечивает большую надежность и сокращение сроков строительства.
3. Способы уменьшения погрешностей ИТТ.
1. Для уменьшения токовой погрешности подгоняют числа витков (несколько уменьшают число витков вторичной обмотки). 2. Если уменьшить нагрузку, следовательно, уменьшиться погрешность. 3. Уменьшение погрешности трансформатора произойдет за счет увеличения поперечного сечения магнитопровода.
4. Уменьшение угловой погрешности может быть достигнуто применением короткозамкнутого витка (ωк=1). , где- результирующая МДС при наличии кз витка; IК - ток кз витка. Наличие кз витка приводит не к большому увеличению и значительному уменьшению из-за возрастания угла потерь ψ.
4. Батареи статических конденсаторов.
Батареи статических конденсаторов (БСК) представляют собой устройства, собранные из конденсаторов, которые включаются на полное напряжение сети и предназначены для выработки реактивной мощности. Конденсаторы в БСК могут соединяться в звезду или в треугольник (рисунок 27). При соединении в звезду генерируемая мощность равна QY=3Uф2∙ω=U2∙ω∙С, где Uф и U – соответственно фазное и линейное напряжения; – круговая частота; C – емкость конденсатора. При соединении в треугольник Q∆=3U2∙ω∙С=3QY.
Достоинства БСК перед синхронными компенсаторами: 1. Потери активной мощности в БСК на порядок меньше, чем в синхронном компенсаторе; 2. Возможность установки в любом сухом помещении; 3. У БСК больший диапазон номинальных напряжений; 4. Простота эксплуатации в связи с отсутствием вращающихся частей; 5. Простота монтажа.
Недостатки 1. Малый срок службы (8-10 лет); 2. Невозможность потребления реактивной мощности; 3. Сильная зависимость реактивной мощности от напряжения сети; 4. Невозможность плавного регулирования мощности; 5. Низкая электрическая прочность при несинусоидальном напряжении.
При генерируемой реактивной мощности ниже 7,5 Мвар более экономичными оказываются БСК; при мощности более 7,5 Мвар выгоднее синхронные компенсаторы.
5.Определение сопротивлений элементов систем электроснабжения.
Генераторы У них не учитывается активное сопротивл., так как оно пренебрежительно мало по сравнению с индуктивным. Сопротивлен. генератора в относительных единицах может быть определено из паспортных данных: .
Двигатели. Синхронные двигатели рассматрив. аналогично генераторам.
Реакторы. могут иметь различное устройство и конструктивное исполнение, а также технические и технико-экономические характеристики и параметры. Сопротивление линейного реактора можно определить по формуле: хР=хр(Ом)∙[Sб/Uнр2], где хр(Ом) лежит в пределах 0,1…0,4 Ом.
Сдвоенный реактор обладает лучшими арактеристиками. Сдвоенный реактор имеет 3 режима работы: Одноцепный – режим при КЗ. Общее сопротивление реактора определятся через паспортное сопротивление одной его ветви: хробщ.=хр. Двухцепный (сквозной) – это нормальный режим работы реактора. Продольный - индуктивность ветви увеличивается.
Трансформаторы .Двухобмоточный транс-тор. Параметры схемы замещения определяются по данным опытов х.х. и к.з.. Сопротивление холостого хода: z1+zμ=[Uн/√3∙Iхх]≈ zμ; Активное сопротивление трансформатора в именованных единицах: rф(Ом)=∆РК / 3∙IН2 , в относительных – r*н=∆РК,% /100 . Полное сопротивление короткого замыкания: zT=[uК,%/100]∙[Sб/SН], следовательно, индуктивное сопротивление определяется как .
Трехобмоточный трансформатор. Сопротивления рассеивания обмоток высшего, среднего и низшего напряжений трехобмоточного трансформатора могут быть определены по формулам:
Трансформатор с расщепленной обмотко. Сопротив. транс-ра с расщепленной обмоткой характер. след. параметрами: 1) сопр. расщепления храсщ, равное сопр. между выводами двух произвольных частей расщепленной обмотки. 2) сквозное сопр. хскв, равное сопр. между выводами обмотки высшего напряж. и объединенными выводами частей расщепленной обмотки низшего напряж.. 3) коэффициент расщепл. kрасщ, равный отношению сопр. расщепления к сквозному сопротивлению: kрасщ.храсщ./хскв
Сопр. рассеивания обмоток транс-ра:
6. Дифференциальная токовая защита силовых трансформаторов.
Защита применяется на транс-рах с мощностью более 6,3 МВА. Принцип действия основан на вычислении разности токов I1.TA1 и I1.TA2 протекаемых через тран-ры тока TA1 и TA2 соответственно. При внешнем КЗ в точке К1 токи протекают к месту повреждения, а вторичные токи транс-ров тока в реле вычитаются, и результирующий ток равен IНБ,∑ Реле в этом случае не срабатывает. При КЗ в зоне действия защиты, в точке К2. Ток срабатывания защиты. 1) отстройка от тока IНБ,∑ небаланса, который возникает при максимальном внешнем IK1.MAX токе КЗ в точке К1 . Cуммарный ток небаланса, Каждая из составляющих тока небаланса находится по следующим формулам
где ― коэффициент, учитывающий влияние апериодической составляющей тока КЗ на быстодействующие защиты (без выдержки времени), для защит с быстронасыщающимися транс-рами kA=1; kОДН ― коэффициент, учитывающий однотипность транс-ров тока, для разных ТТ kОДН=1; ε ― погрешность ТТ, удовлетворяющая ε = 0,1; ΔUРЕГ ― половина регулировочного диапазона РПН транс-ра (каталожные данные); Δf ―относительная погрешность защиты, вызванная разницей между расчетным (обычно нецелым) числом витков реле и установленным (целым) числом витков. 2) отстройка от броска тока намагничивания ,где ― номинальный ток трансформатора.
Время срабатывания защиты принимается равным нулю
Коэффициент чувствительности дифференциальной защиты: ― минимальный ток КЗ в точке К2.
7.Понятие векторной диаграммы (привести пример).
Векторной диаграммой называется совокупность векторов на комплексной плоскости, изображающих синусоидальные функции времени одинаковой частоты и построенных с соблюдением их взаимной ориентации по фазе.
В качестве примера построим векторную диаграмму токов, а также топографическую диаграмму потенциалов для схемы. Параметры схемы: хС1=100Ом;
хL2= хC3=50Ом; R1=25Ом; R2=20Ом; При данных параметрах и заданном напряжении на входе схемы U=120ej0B. Найденные значения токов равны: I1=0,4+j0,4(А); I2=1-j(А); I3=-0,6+j1,4(А).
Построение векторной диаграммы токов осуществляется непосредственно на основании известных значений их комплексов. Для построения топографической диаграммы предварительно осуществим расчет комплексных потенциалов (другой вариант построения топографической диаграммы предполагает расчет комплексов напряжений на элементах цепи с последующим суммированием векторов напряжений вдоль контура непосредственно на комплексной плоскости).
При построении топографической диаграммы обход контуров можно производить по направлению тока или против. Чаще используют второй вариант.
Обозначив на схеме по рис. 1 точки между элементами цепи e и a и приняв потенциал точки а за нуль( φа=0), определим потенциалы этих точек:
или
Таким образом, в результате проведенных вычислений получено, что φе-φа=120В. Но разность потенциалов точек е и а равно напряжению U, приложенному к цепи, а оно равно 120 В. Таким образом, второй закон Кирхгофа выполняется, а следовательно, вычисления выполнены верно. В соответствии с полученными результатами строится топографическая диаграмма на рис. 2. Следует обратить внимание на ориентацию векторов, составляющих топографическую диаграмму, относительно векторов тока: для резистивных элементов соответствующие векторы параллельны, для индуктивного и емкостных – ортогональны.
8. Потери и КПД асинхронного электродвигателя
Преобразование энергии в асинхронном двигателе, как и в других электрических машинах, связано с потерями энергии. Эти потери делятся на механические, магнитные и электрические.
Из сети в обмотку статора поступает мощность Р1. Часть этой мощности расходуется на покрытие магнитных потерь в сердечнике статора рс1, а также в обмотке статора на покрытие электрических потерь, обусловленных нагревом обмотки, рэ1 = m1I12r1. Оставшаяся часть мощности при помощи магнитного потока передается на ротор и поэтому называется электромагнитной мощностью Рэм = Р1 - (рc1 + рэ1). Часть электромагнитной мощности затрачивается на покрытие электрических потерь в обмотке ротора рэ2 = m2I22r2 = m1I’22r’2.Остальная часть электромагнитной мощности преобразуется в механическую мощность двигателя, называемую полной механической мощностью Р’2 = Рэм - рэ2.
Таким образом, полная механическая мощность Р’2 = m1I’22r’2[(1-s)/s] = рэ2[(1-s)/s]. Выполнив несложные преобразования, получим рэ2[(1-s)/s] = Рэм - рэ2 и рэ2= sРэм, т.е. мощность электрических потерь в роторе пропорциональна скольжению. Поэтому работа асинхронного двигателя более экономична при малых скольжениях. В роторе двигателя возникают также и магнитные потери, но ввиду небольшой частоты тока ротора (f2 = f1s) эти потери настолько малы, что ими обычно пренебрегают.
Механическая мощность на валу двигателя Р2 меньше полной механической мощности Р’2 на величину механических рмех и добавочных рд потерь
Р2 = Р’2 - (рмех + рд). Механические потери в асинхронном двигателе обусловлены трением в подшипниках и трением вращающихся частей о воздух. Добавочные потери вызваны наличием в двигателе полей рассеяния и пульсацией поля в зубцах ротора и статора. Таким образом, полезная мощность асинхронного двигателя Р2 = Р1 - ∑р, где ∑р – сумма потерь в асинхронном двигателе,
∑р = рс1 + рэ1 + рэ2+ рмех + рд. Коэффициент полезного действия асинхронного двигателя η = Р2/ Р1 = 1 - ∑р/ Р1.
Благодаря отсутствию коллектора КПД асинхронных двигателей выше, чем у двигателей постоянного тока. В зависимости от величины мощности асинхронных двигателей их КПД при номинальной нагрузке может быть в пределах от 83 до 95% (верхний предел соответствует двигателям большой мощности).