Практическое занятие №10

Схемы трехфазных обмоток электродвигателя

Цельработы_____________________________________________________________________________________________________________________

Ход работ:

Если в паспорте электродвигателя указано, например, 220/380 в, это означает, что электродвигатель может быть включен как в сеть 220 в (схема соединения обмоток - треугольник), так и в сеть 380 в (схема соединения обмоток - звезда). Статорные обмотки асинхронного электродвигателя имеют шесть концов.

По ГОСТу обмотки асинхронного двигателя имеют следующие обозначения: I фаза - С1 (начало), С4 (конец), II фаза - С2 (начало), С5 (конец), III фаза - С3 (начало), С6 (конец).

Рис. 1. Схема подключения обмоток асинхронного двигателя: а - в звезду, б - в треугольник, в - исполнение схем "звезда" и "треугольник" на доске зажимов.

Если в сети напряжения равно 380 В, то обмотки статора двигателя должны быть соединены по схеме "звезда". В общую точку при этом собраны или все начала (С1, С2, С3), или все концы (С4, С5, С6). Напряжение 380 в приложено между концами обмоток АВ, ВС, СА. На каждой же фазе, то есть между точками О и А, О и В, О и С, напряжение будет в √З раз меньше: 380/√З = 220 В. 

Контрольные вопросы

1.Назначение электродвигателя?

2Устройство электродвигателя

3.Принцип работы трансформатора?

Практическое занятие №11 Условия включения синхронного генератора на параллельную работу

Цельработы_____________________________________________________________________________________________________________________

Совместная параллельная работа генераторов имеет ряд преимуществ:

1) перевод нагрузки с одного генератора на другой осуществляется плавно, без перерыва питания;

2) обеспечивается бесперебойность питания потребителей при выходе из строя одного из генераторов;

3) обеспечивается более высокое качество электроэнергии (меньше колебания напряжения);

4) возможность поочередного проведения технических осмотров и ремонтов генераторов.

К недостаткам параллельной работы генераторов следует отнести:

1) усложнение схемы включения и управления генераторами;

2) значительное увеличение тока при коротких замыканиях в электроэнергетической системе.

Рассмотрим параллельную работу генераторов постоянного тока параллельного и смешанного возбуждения, т.к. генераторы последовательного возбуждения в таком режиме обычно не применяются, а в параллельной работе генераторов параллельного и независимого возбуждения практически различий нет.

Рис.1 — Схема параллельной работы  генераторов параллельного возбуждения

Включение на параллельную работу генераторов параллельного возбуждения.

Принципиальная схема параллельной работы генераторов изображена на рис.1. Допустим, что первый генератор Г₁ включен на шины и работает с некоторой нагрузкой, создавая на шинах напряжения U. Генератор Г₂, работающий на холостом ходу, требуется включить в работу так, чтобы не изменился режим первого генератора Г₁, а ток генератора Г₂ при включении равнялся нулю.

Для замкнутого контура, образованного генераторами и участком шин между ними, составим уравнение по второму закону Кирхгофа

Отсюда следует, что ЭДС генераторов должны быть направлены встречно относительно друг друга. Следовательно, условия включения генераторов параллельного возбуждения на параллельную работу можно сформулировать так:

1. Полярность зажимов работающего и подключаемого генератора должна быть одинаковой.

2. ЭДС подключаемого генератора должна быть равна напряжению сети, к которой он подключается.

При выполнении этих условий ток генератора Г₂ будет равен нулю, а режим генератора Г₁ не изменится, так как

Если включить генератор Г₂ с неправильной полярностью, то в замкнутой цепи, образованной якорями обоих генераторов и шинами, их ЭДС будут складываться и так как сопротивление этой цепи очень мало, то возникает очень большой ток, что может привести к аварии генераторов.

Перевод и распределение нагрузки. После подключения генератора Г₂  к сети, можно принимать на него нагрузку. Для двух работающих параллельно генераторов уравнения равновесия напряжений цепи якоря можно представить в виде

откуда получаются соотношения для токов нагрузки

Из системы уравнений видно, что для принятия нагрузки на генераторы нужно увеличивать ЭДС, которые можно изменять либо изменением числа оборотов генератора, либо изменением тока возбуждения. Обычно частота вращения генераторов поддерживается постоянной с помощью автоматического регулятора скорости (АРС) и на практике ЭДС генераторов регулируют изменением тока возбуждения.

Для принятия нагрузки на генератор Г₂ нужно увеличить ток I_в2 путем уменьшения сопротивления r_в2 в цепи возбуждения. ЭДС Е_а2 становится больше напряжения U, в результате чего в якоре генератора Г₂ возникает ток I₂. Если ток нагрузки не изменяется, то с появлением тока I₂ ток I₁ уменьшается. Если Е_а1 при этом не изменять, то Е_а1-I₁r_a1 становится больше и напряжение на шинах начинает расти. Поэтому для поддержания U=const одновременно с увеличением Е_а2 нужно уменьшать Е_а1 путем уменьшения тока возбуждения I_в1 в цепи возбуждения генератора Г₁. Таким образом можно перевести часть или всю нагрузку с генератора Г₁ на генератор Г₂. Следует отметить, что при переводе нагрузки изменяются токи генераторов, а следовательно, изменяются и их мощности. При этом нарушается баланс мощностей генераторов и их первичных двигателей, в результате чего изменяются частоты вращения генераторов. Для поддержания числа оборотов постоянными включаются в работу АРС, которые изменяют подачу топлива, пара и т.д. в первичный двигатель и восста­навливают прежнюю частоту вращения.

Рис. 2 — Внешние характеристики генераторов

Как правило, в качестве генераторов для параллельной работа выбираются машины равной мощности, внешние характеристики которых совпадают. Тогда можно нагружать генераторы равномерно при одинаковом токе возбуждения. Если внешние характеристики не совпадают, то генераторы при параллельной работе нагружаются разными токами. На рис.2 показаны внешние характеристики двух генераторов, имеющие разный наклон. Допустим, что оба генератора включены параллельно и работают на холостом ходу с напряжением U₀. При включении на них номинальной нагрузки равной 2I_н на шинах устанавливается номинальное напряжение U_н.

Этому напряжению по внешним характеристикам соответствуют токи нагрузки генераторов I₁и I₂, причем I₁+I₂=2I_н. Как видим, генератор, имеющий более «мягкую» характеристику (1), оказывается недогруженным, а с более «жесткой» характеристикой (2) перегружен. В этом случае для равномерной нагрузки обоих генераторов необходимо увеличивать ток возбуждения первого генератора и уменьшать его у второго генератора до уравнивания токов I₁ и I₂.

Если генераторы имеют различные мощности и предназначены для параллельной работы, то для пропорционального распределения нагрузки соответственно их мощностям без регулирования тока возбуждения, необходимо, чтобы совпадали их относительные характеристики . В этом случае нагрузка будет распределяться пропорционально номинальным мощностям генераторов.

Особенности параллельной работы генераторов смешанного возбуждения. Принципиальная схема включения генераторов смешанного возбуждения при параллельной работе представлена на рис. 3.

Рис. 3 — Схема параллельной работы генераторов смешанного возбуждения

Ее отличительная особенность состоит в том, что точки (I) и (2), в которых последовательные обмотки возбуждения подключены к одноименным зажимам якоря, соединены между собой уравнительным проводом.

Уравнительный провод позволяет обеспечить устойчивую параллельную работу генераторов. Чтобы уяснить необходимость уравнительного провода, рассмотрим параллельную работу генераторов смешанного возбуждения без уравнительного провода. Допустим, что работают два генератора одинаковой мощности, с одинаковой частотой вращения, одинаковым внутренним сопротивлением r_а1= r_a2, нагрузки, ЭДС и магнитные потоки их также равны.

Если по какой-либо причине скорость одного, например, первого генератора, возрастает, то это вызовет увеличение его ЭДС E_a1, а следовательно и увеличение тока нагрузки на этот генератор. Благодаря наличию последовательной обмотки, рост нагрузки влечет за собой увеличение результирующего магнитного потока этого генератора, что приводит к еще большему возрастанию ЭДС, а соответственно и тока и т.д. В результате нагрузка данного генератора будет возрастать, а у второго генератора уменьшаться, вплоть до его перехода в двигательный режим, что опасно для обоих генераторов.

В дальнейшем чрезмерное увеличение нагрузки на первом генераторе вызывает снижение его частоты вращения, а следовательно и ЭДС. Нагрузка начинает переходить на второй генератор, т.е. его обороты будут стремиться к увеличению. Таким образом возникает колебательный процесс перехода нагрузки с одного генератора на другой и параллельная работа получается неустойчивой.

При наличии уравнительного провода 1-2 (рис. 3), последовательные обмотки оказываются включенными параллельно. Следовательно, их токи всегда находятся в одном и том же отношении, определяемом сопротивлениями этих обмоток.

Если теперь почему-либо ЭДС E_a1 генератора Г₁ станет больше ЭДС E_a2 генератора Г₂, то в цепи между якорями возникает уравнительный ток, величина которого определяется выражением

Таким образом, при увеличении ЭДС, а следовательно и тока в последовательной обмотке одного генератора в том же отношении увеличится ток и в последовательной обмотке другого генератора. В соответствии с этим одновременно увеличатся ЭДС и нагрузочные токи обоих генераторов и колебательный процесс происходить не будет. Это равенство токов в последовательных обмотках будет сохраняться при любой нагрузке. Если параллельно работают генераторы разной мощности, то сопротивления их последовательных обмотках будут не равны, поэтому токи в этих обмотках будут распределяться обратно пропорционально их сопротивлениям. Однако в любом случае изменение тока в одном генераторе приведет к изменению тока в другом и колебательный процесс происходить не будет. В этих условиях параллельная работа генераторов смешанного возбуждения становится вполне устойчивой.

Прием и распределение нагрузки в генераторах смешанного возбуждения производится как в генераторах параллельного возбуждения путем изменения тока в параллельных обмотках возбуждения.

Контрольные вопросы

1.Назначение трансформаторов?

Устройство трансформатора.?

3.Принцип работы трансформатора?

Практическое занятие №12 Определение «начал» и «концов» статорной обмотки

Цельработы_____________________________________________________________________________________________________________________

Ход работ: Способ трансформации. 

.

Рис. 3. Определение начал и концов в фазных обмотках двигателя методом трансформации

2. Способ подбора фаз. Этот способ определения согласованных выводов (начал и концов) фаз статорной обмотки можно использовать для двигателей небольшой мощности - до 3 - 5 кВт.

Рис. 4. Определение "начал" и "концов" обмотки методом подбора схемы "звезда".

Контрольные вопросы

1.Назначение электродвигателя?

2Устройство электродвигателя?

Практическое занятие №13 Расчет и выбор предохранителей и конденсаторных батарей

ХОД работы Выбор плавких предохранителей. Он осуществляется по двум основным параметрам: номинальное напряжение и ток короткого замыкания (КЗ), который предохранитель способен разорвать.

Номинальное напряжение его обусловлено классом изоляции. ПП получили распространение в электроустановках до 10 кВ, как правило, защищают высоковольтные трансформаторы напряжения.

Для использования в электроустановках до 1000 В, предохранители выпускаются на все стандартные классы напряжения, в сетях переменного и постоянного тока. Второе условие выбора ПП объясняется надежностью гашения дуги, во избежании развития аварии.

Выбор плавкой вставки по току производится по наибольшему значению следующих условий:

     Iн.вс ≥ Iмакс;

Iн.вс - номинальный ток вставки; Iмакс - максимальный рабочий ток защищаемого присоединения.

     Iн.вс ≥ Iпуск/k;

Iпуск – пусковой ток двигателя, как правило в 5-6 раз выше номинального тока; k – коэффициент учитывающий длительность протекания пускового тока. Для двигателей с короткозамкнутым ротором принимают равным 2,5 при длительности пускового тока 2-5 сек, 1,6-2 при 10 сек и 0,8-1 для фазного ротора.

Если предохранитель защищает силовую сборку, питающую в том числе и двигательную нагрузку:

     Iн.вс ≥ 1/k (∑Iмакс + Iпуск);

Как видно из выражения, учитываются максимальные рабочие токи всех фидеров, и возможные пусковые моменты двигателей.

После предварительного выбора типа предохранителя и плавкой вставки проводится проверка по селективности, защитных коммутационных аппаратов, включенных последовательно в цепи. Основной проблемой для согласования ПП по селективности, является высокий уровень разброса их защитных характеристик.

Это означает, что изделия с одинаковыми параметрами вставки, могут расплавиться при одинаковом токе за время, разнящееся на 25-50%. Селективными считаются однотипные предохранители, различающиеся на две ступени по шкале номинальных вставок.

На практике, при выборе по селективности сравнивают их время плавления при одинаковом токе. Селективность обеспечивается при условии: tб ˃ 1,7 tм в обычном случае и tб ˃ 3 tм в ответственных случаях Маркировка. Структурное обозначение ПП на примере ППН (предохранитель плавкий наполненный):

     ППН-хх-хх-хххх; хх - номинальный ток: 31-100А, 33-160А, 35-250А, 37-400А, 39-630А, 41-1000А; х - вид монтажа: 2 – на собственных изоляторах, 5 - на изоляторах КРУ, 7 - на проводниках КРУ; х - наличие указателя срабатывания, наличие бойка и наличие свободных контактов: 0 – не имеет указателя срабатывания, не имеет бойка и не имеет свободных контактов, 1 - имеет указатель срабатывания, имеет боек и есть свободные контакты, 2 - имеет боек и указатель срабатывания, но не имеет свободных контактов, 3 - имеет только указатель срабатывания; хххх – обозначение степени защиты, климатического исполнения, категории размещения.

Задание произвести расчет предохранителей_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Практическое занятие №13 Расчет и выбор предохранителей и конденсаторных батарей

ХОД работы ТО плавких предохранителей. 

Задание произвести ТО предохранителей_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Контрольные вопросы

1. Назначение предохранителей

2. Устройство предохранителей

Практическое занятие №14 Чтение электрических цепей

ХОД работы

Электрические аппараты

Устройство зашиты

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________Устройство управления ________________________________________________________________________________________________________________________________________

Практическое занятие №15 Чтение электрических цепей

ХОД работы

Электрические аппараты

Устройство зашиты

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________Устройство управления ________________________________________________________________________________________________________________________________________

ОИ 1	Электрооборудование и автоматизация с/х агрегатов и установок	И.Ф.Кудрявцев	Москва «Агропромиздат» 1988 год
ОИ 2	Основные приемы и способы выполнения электромонтажных работ	А.Ф.Ктиторов	Москва «Высшая школа» 1982 год
ОИ 3	Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок	Л.Г.Лунина Я.В.Шафирович	Москва «Энергоатомиздат» 1989 год
ОИ 4	Справочник сельского электрика	А.М.Ганелин С.И.Коструба	Москва «Колос» 1980 год

Дополнительные источники (ДИ):

Таблица 2в

№ п/п	Наименование	Автор	Издательство, год издания
ДИ 1	Монтаж,техническая эксплуатация и ремонтэл.оборудования	Н.А.Акимова Н.Ф.Котеленец	М.:Издательский центр «Академия» 2012 г.
ДИ 2	Технология электромонтажных работ	В.М.Нестеренко А.М.Мысьянов	М.:Издательский центр «Академия» 2012 г.

Интернет-ресурсы (И-Р):

И-Р 1		http://forca.ru/knigi/arhivy/montazh-ekspluataciya-i-remont-selskohozyaystvennogo-elektrooborudovaniya-28.html
И-Р 2		http://electricalschool.info/main/elsnabg/155-priemniki-jelektricheskojj-jenergii.html
И-Р 3		http://www.chesm.org/
И-Р...		http://k-elektro.ru/index.php/nashi-uslugi/elektromontaz/116-montaz-naladka-elektrooborudoania