Выбор средств регулирования напряжения в системе электроснабжения. Синхронный двигатель и асинхронный двигатель

Некоммерческое акционерное  общество

«АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ»

Кафедра электроснабжения промышленных предприятий

 

 

 

 

ОТЧЕТ ПО ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ПРАКТИКЕ

на тему: Выбор средств регулирования напряжения в системе электроснабжения. Синхронный двигатель и асинхронный двигатель

 

 

 

 

Специальность: 5В071800  «Электроэнергетика»

Выполнила: Ергалиева А.Х. Группа: Эсн -10-3

№ зачетной книжки 104120

Руководитель: старший преподаватель Асанова К.М.

Члены комиссии: Бакенов  К.А., Башкиров М.В., Арыстанов Н.Н.,          Жунусова Г.С.

__________________________ «___»_________________________20___г.

 

 

 

 

 

 

Алматы 2013

Содержание

1 Введение...……………………………..………………………………………...…3

2 Выбор средств регулирования напряжения в системе электроснабжения…….6

2.1 Средства регулирования напряжения……………....................……...…6

2.2 Выбор средств регулирования напряжения………………..………..…14

3 Синхронный двигатель и асинхронный двигатель………….………….……...16

3.1 Конструкция и принцип  действия синхронного двигателя…………...16

3.2 Конструкция асинхронных машин…………………………………......18

3.3 Принцип действия асинхронных  машин…………………………….…21

4 Список литературы…………………………….…………………………………24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение 

 

Выбор средств  регулирования напряжения должен базироваться на анализе режимов напряжения на шинах или режима нагрузок линий, отходящих от этого центра.

При определении степени  и средств регулирования следует  исходить не только из технических, но и из экономических критериев.

Необходимо рассматривать весь комплекс мероприятий по улучшению режимов напряжения в электрических сетях предприятия: а) применение на ГПП и ПГВ понизительных трансформаторов и автотрансформаторов с регулированием напряжения под нагрузкой с диапазоном регулирования 15— 20 %; это средство является основным и во многих случаях оказывается достаточным при ПГВ, располагаемых в центрах нагрузок соответствующих групп потребителей; б) применение последовательно-регулировочных трансформаторов при отсутствии трансформаторов, регулируемых под нагрузкой; в) использование рекомендаций по правильному выбору ответвлений у нерегулируемых трансформаторов для разных режимов работы; г) уменьшение потерь напряжения в отдельных элементах сети путем рационального построения всей системы электроснабжения (применение глубоких вводов и разукрупнение подстанций, улучшение коэффициента мощности, рациональные схемы сети); д) применение батарей косинусных конденсаторов, устанавливаемых в непосредственной близости от токоприемников, с возможностью полного ручного или автоматического отключения всей батареи или ее секций или же применение автоматического регулирования конденсаторных установок поперечной компенсации в зависимости от потребности в реактивной мощности; ¦ е) применение связей в распределительных сетях напряжением до 1000 В между подстанциями, позволяющих отключать часть трансформаторов в минимальном режиме нагрузок или же переводить питание дежурного освещения на отдельные трансформаторы малой мощности в часы минимума нагрузок; ж) использование в максимальной степени на предприятиях, имеющих, собственные электростанции, регулирования напряжения генераторов с изменением уставок регуляторов в соответствии с изменением напряжения на шинах вторичного напряжения цеховых подстанций; з) применение синхронных электродвигателей с автоматическим регулированием тока возбуждения.

Перечисленные мероприятия  по регулированию напряжения необходимо рассматривать и учитывать при  выборе оптимальных вариантов электроснабжения уже на первых стадиях проектирования при закладывании основных принципиальных решений, так как позднее их не всегда можно осуществить.

 

 

Электрическая машина — это электромеханический преобразователь энергии, основанный на явлениях электромагнитной индукции и силы Лоренца, действующей на проводник с током, движущийся в магнитном поле.

Возможность создания электрической  машины как электромеханического преобразователя  базируется на электромагнитном взаимодействии, которое осуществляется посредством  электрического тока и магнитного поля. Электрическая машина, в которой  электромагнитное взаимодействие осуществляется при помощи магнитного поля называется индуктивной, а в которой при помощи электрического — ёмкостной. Ёмкостные машины практически не используются, так как при конечной проводимости воздушной среды (при наличии влаги) заряды будут исчезать из активной зоны электрической машины в землю (то есть огромные потери энергии).

Если электрическая энергия  преобразуется в механическую работу и тепло, тогда электрическая  машина является электрическим двигателем; когда механическая работа преобразуется  в электрическую энергию и  тепло, тогда электрическая машина является электрическим генератором; когда электрическая энергия  одного вида преобразуется в электрическую  энергию другого вида, тогда электрическая  машина является электромеханическим  преобразователем или трансформатором  и когда механическая и электрическая  энергии преобразуются в тепло, тогда электрическая машина является электромагнитным тормозом. Для большинства  машин выполняется принцип обратимости, когда одна и та же машина может  выступать как в роли двигателя, так и в роли генератора или  электромагнитного тормоза.

В большинстве электрических  машин выделяют ротор — вращающуюся  часть, и статор — неподвижную  часть, а также воздушный зазор, их разделяющий.

По принципу действия выделяют нижеследующие виды машин:

Асинхронная машина — электрическая  машина переменного тока, в которой  частота вращения ротора отличается от частоты вращения магнитного поля в воздушном зазоре на частоту  скольжения.

Синхронная машина — электрическая  машина переменного тока, в которой  частоты вращение ротора и магнитного поля в зазоре равны.

Машина двойного питания (и как вариант - асинхронизированная синхронная машина) — электрическая машина переменного тока, в которой ротор и статор в общем случае имеют разные частоты питающего тока. В результате ротор вращается с частотой, равной сумме (разности) питающих частот.

Машина постоянного тока — электрическая машина, питаемая постоянным током и имеющая коллектор.

Трансформатор — электрический аппарат переменного тока (электрический преобразователь), преобразующий электрический ток напряжения одного номинала в электрический ток напряжения другого номинала. Существуют статические и поворотные трансформаторы .

Инвертор на базе электрической  машины — как правило, пара электрических машин, соединённых валами, выполняющих преобразование рода тока (постоянный в переменный или наоборот), частоты тока, числа фаз, напряжений.

Вентильный двигатель  — электрическая машина постоянного  тока, в которой механический коллектор  заменён полупроводниковым коммутатором (ПК), возбуждение осуществляется от постоянных магнитов, размещенных на роторе; а статорная обмотка, как  в синхронной машине. ПК по сигналам логического устройства поочерёдно, в определённой последовательности, попарно подключает фазы электродвигателя к источнику постоянного тока, создавая вращающееся поле статора, которое, взаимодействуя с полем  постоянного магнита ротора, создаёт  вращающий момент электродвигателю.

Сельсин — электрическая  машина для дистанционной передачи информации об угле поворота.

Назначения

Преобразование энергии  — основное назначение электрических  машин в качестве двигателя или  генератора.

Преобразование переменного тока в постоянный

Преобразование величины напряжения.

Усиление мощности электрических  сигналов. В этом случае электрическая  машина называется электромашинным  усилителем.

Повышение коэффициента мощности электрических установок. В этом случае электрическая машина называется синхронным компенсатором.

Дистанционная передача информации (сельсин)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Выбор средств регулирования напряжения в системе электроснабжения

 

2.1 Средства регулирования  напряжения

 

Регулирование напряжения генераторами станций

Все генераторы электростанций оборудованы устройствами автоматического  регулирования возбуждения (АРВ). Генератор  вырабатывает номинальную активную мощность при отклонениях напряжения от номинального не более ±5%. При  больших отклонениях мощность генератора должна быть снижена, по этой причине  пределы регулирования напряжения с помощью генераторов ограничены. В связи с изменяющейся нагрузкой  системы все генераторы электростанций работают по заданным графикам генерации  активной и реактивной мощности. Условия  работы электростанций в системе  различны. Это влияет и на возможности  регулирования напряжения с помощью  генераторов.

 При работе электрической  станции изолированно ее генераторы, подключенные к шинам ГРУ с  присоединенной к ним распределительной  сетью (рисунок 1, а) относительно малой протяженности, осуществляют регулирование напряжения изменением возбуждения.

 

 

Рисунок 1 – Регулирование напряжения генераторами станции

 

Этот способ регулирования  напряжения на таких станциях является основным средством обеспечения  заданного режима напряжения у нагрузок. Пределы регулирования напряжения изменением возбуждения допускаются  не ниже 105% номинального в период наибольших нагрузок и не выше 100% номинального в период наименьших нагрузок. При  наличии сети высокого напряжения трансформаторы связи генераторов с РУВН предпочтительнее иметь с РПН.

 При работе в блоках с трансформаторами связи (рисунок 1, б) генераторы непосредственно не связаны с распределительными сетями генераторного напряжения, а нагрузка собственных нужд обычно питается через трансформаторы с РПН. Эти условия позволяют использовать полностью предел изменения напряжения на блочных генераторах от —5% до + 10% относительно номинального. Трансформаторы связи в блочных схемах применяются без РПН.

 На электростанциях,  объединенных в энергетическую систему (рисунок 1, в), изменения напряжений должны осуществляться согласованно по графику, т. к. изменение напряжения даже у одной из станций приведет к перераспределению выработки реактивной мощности всех станций системы. Это условие ограничивает возможности регулирования напряжения в отдельных районах системы, поэтому в мощных системах регулирование напряжения только генераторами станций не является достаточным и требует дополнительных средств.

 

Регулирование напряжения изменением коэффициента трансформации трансформаторов

Для регулирования напряжения с помощью трансформаторов необходимо иметь возможность изменять соотношение  витков обмоток трансформаторов. Это  достигается тем, что, помимо основных ответвлений обмоток, предусматривают  дополнительные (регулировочные) ответвления. Регулировочные ответвления обычно выполняются на стороне высокого напряжения трансформаторов, так как  это значительно облегчает переключающее  устройство (меньшие токи).

 Трансформаторы с переключенном  ответвлений без возбуждения  (ПБВ) не позволяют регулировать  напряжение в течение суток,  так как это связано с необходимостью  отключения трансформатора для  каждого переключения, что по  эксплуатационным условиям недопустимо По этой причине ПБВ используется только для сезонного регулирования напряжения (2—3 раза в год). Современные трансформаторы с ПБВ позволяют регулировать напряжение в пределах ±5% с шагом 2,5% от номинального. Устройства ПБВ устанавливаются на трансформаторах мощностью не более 630 кВ-А, Схема одной фазы трансформатора с ПБВ приведена на рисунок 2, а. Требуемый коэффициент трансформации трансформатора устанавливается с помощью переключателя П.

 

Рисунок 2 – Регулирование  напряжения изменением коэффициента трансформации

 

Трансформаторы с РПН  позволяют регулировать напряжение под нагрузкой, т. е без отключения от сети, без перерыва электроснабжения потребителей. Устройства РПН устанавливаются  на мощных трансформаторах с напряжением  выше 20 кВ. Регулировочные ступени трансформаторов  выполняются на обмотке  высшего  напряжения со стороны присоединения  ее к нейтрали (рисунок 2, б). На этом рисунке обозначено регулирующее устройство РУ, включающее в себя ступень грубой регулировки П и ответвления тонкой регулировки, выбираемые с помощью избирателя И. Пределы регулирования напряжения трансформаторов с РПН составляют от ±10% до ±16% ступенями 1,5... 2,5% от номинального. Приведенная схема одной фазы трансформатора с РПН иллюстрирует лишь принцип регулирования напряжения. Реальные устройства РПН имеют более сложную конструкцию, включающую ряд дополнительных элементов.

 Автотрансформаторы осуществляют регулирование напряжения либо за счет ответвлений на обмотке высшего напряжения (со стороны присоединения ее к нейтрали, что облегчает изоляцию переключающего устройства), либо с помощью регулировочной обмотки на линейном конце среднего напряжения, как показано на рисунок 2, в. В первом случае имеет место связанное регулирование, т. к. при переключении ответвлений одновременно меняется количество витков обмоток высшего и среднего напряжения. Во втором случае регулирование будет независимым, но переключающее устройство должно рассчитываться на номинальный ток, а изоляция на полное напряжение средней обмотки. При такой схеме автотрансформатора регулируется коэффициент трансформации между обмотками высшего и среднего напряжения, а соотношение витков обмоток ВН и НН остается неизменным. В основном автотрансформаторы выпускаются с устройствами РПН на стороне среднего напряжения. Такие автотрансформаторы применяются на большие мощности и высокие напряжения. Диапазон регулирования на стороне среднего напряжения составляет ±12% со ступенями 2% от номинального.

 Линейные регуляторы (ЛР), или последовательные регулировочные  трансформаторы служат для регулирования  напряжения и перераспределения  потоков мощности в линиях. Они  устанавливаются либо последовательно  с нерегулируемыми обмотками  трансформаторов, либо непосредственно  в линии. На рис. 9, г показана  схема включения ЛР в цепь  автотрансформатора. Регулятор содержит  регулируемый автотрансформатор  РАТ и последовательный трансформатор  ПТ, с помощью которого вводится  дополнительная ЭДС Едоб в нейтраль обмотки высшего напряжения, чем достигается изменение соотношения напряжений обмоток ВН и СН относительно обмотки НН. Диапазон регулирования ЛР достигает ±15% от номинального. ЛР значительно дороже устройств РПН поэтому их применение ограничено. Существенным достоинством линейных регуляторов является возможность не только продольного регулирования напряжения, но и поперечного (изменением фазы Едоб). Эго свойство ЛР особенно широко используется при регулировании потоков мощности в линиях электропередач. Мощность ЛР достигает 125 MB-А, а уровень напряжения 110 кВ.