Билет №2

1. Работа трехфазного нулевого ТП постоянного тока на активно- индуктивную нагрузку в режимах непрерывного и прерывистого тока при мгновенной коммутации.

Для получения возможности регулирования величины ЭДС преобразователь выполняют управляемым, включая вместо неуправляемых вентилей, тиристоры.

Если управляющие импульсы подавать на управляющие электроды тиристоров в моменты естественной коммутации, то получим также, как и при неуправляемых вентилях, максимально возможную ЭДС E_d0. Регулирование ЭДС в сторону ее снижения осуществляется за счет задержки включения тиристоров относительно момента естественной коммутации. Величину этой задержки характеризует угол управления тиристорами преобразователя, обозначаемый в литературе буквой .

Угол управления преобразователем () - это угол, выраженный в электрических градусах, отсчитываемый от точки естественной коммутации двух чередующихся фаз до момента включения тиристора последующей фазы.

Пусть управляющий импульс на тиристор V_S1 подан в момент  = ₁. Обратим внимание на то, что к моменту подачи управляющего импульса на V_S1 ток в фазе “С” протекает встречно с фазной ЭДС за счет энергии, накопленной в индуктивности нагрузки рабочим током. Подача управляющего импульса на V_S1 включает его , а тиристор V_S3 - выключается. Далее при  = ₂ с тем же углом задержки () подается управляющий импульс на V_S2 и ток с фазы “А” коммутируется на фазу “В” и т.д.

На рис 14 показана форма ЭДС преобразователя. Ниже показаны токи, протекающие по фазным обмоткам трансформатора в предположении идеальной сглаженности тока I_d и мгновенной коммутации фазных токов с предыдущей на последующую фазу.

Анализ диаграммы напряжения показывает:

а) При увеличении угла , т.е. при большей задержке управляющих импульсов E_d преобразователя снижается. Величина этого снижения, определяемая вольт - секундной площадкой Sз, тем больше, чем больше угол .

б) ЭДС преобразователя при  > 30 содержит участки как положительных (S+), так и отрицательных (S-) значений вольт - секундных площадок. С увеличением угла  (S+) уменьшаются, а (S-) - увеличиваются.

в) Импульсы фазных токов трансформатора, сохраняя прямоугольную форму, смещаются в сторону отставания на величину угла  по отношению к точке естественной коммутации.

В режиме прерывистого тока среднее значение выпрямленного напряжения, измеряемого на нагрузке и определяемое площадью между кривой abcde и осью абсцисс, деленной на интервал повторяемости, по мере снижения нагрузки резко возрастает. Чем меньше ток, тем раньше наступит его прерывание, и тем выше оказывается среднее выпрямленное напряжение. В результате этого крутизна внешних характеристик ТП при малых нагрузках резко возрастает.

2. Графики электрических нагрузок промышленных предприятий. Показатели графиков электрических нагрузок.

Электрическая нагрузка характеризует потребление электрической энергии отдельными приемниками, группой приемников в цехе, цехом и заводом в целом. При проектировании и эксплуатации систем электроснабжения промышленных предприятий основными являются три вида нагрузок:

а) активная мощность P;

б) реактивная мощность Q;

в) ток I.

В расчетах систем электроснабжения промышленных предприятий используются следующие значения электрических нагрузок:

а) средняя нагрузка за наиболее загруженную смену – для определения расчетной нагрузки и расхода электроэнергии;

б) расчетный получасовой максимум активной и реактивной мощности – для выбора элементов систем электроснабжения по нагреву, отклонению напряжения и экономическим соображениям;

в) пиковый ток – для определения колебаний напряжения, выбора устройств защиты и их уставок.

Электрическая нагрузка может наблюдаться визуально по измерительным приборам. Регистрировать изменения нагрузки во времени можно самопишущим прибором (рис.1). В условиях эксплуатации изменение нагрузки по активной и реактивной мощности во времени записывают, как правило, в виде ступенчатой кривой, по показаниям счётчиков активной и реактивной энергии, снятым через одинаковые интервалы времени t_и (рис. 2).

                  Рис.1. График нагрузок по записи регистрирующих приборов Рис.2. График нагрузки по показаниям счетчика активной энергии.      

 Графики нагрузок подразделяют на индивидуальные и групповые.

Индивидуальные графики (p(t), q(t), i(t)), необходимы для определения нагрузок мощных приемников электроэнергии (электрические печи, преобразовательные агрегаты главных приводов прокатных станов и др.).

При проектировании систем электроснабжения промышленных предприятий используются, как правило, групповые графики нагрузок (от графиков нагрузок нескольких приемников электроэнергии до графиков предприятия в целом). Графики нагрузок всего промышленного предприятия дают возможность определить потребление активной и реактивной энергии предприятием, правильно и рационально выбрать питающие предприятие источники тока, а также выполнить наиболее рациональную схему электроснабжения.

По продолжительности различают суточные и годовые графики нагрузок предприятия. Каждая отрасль промышленности имеет свой характерный график нагрузок, определяемый технологическим процессом производства. Групповой график нагрузок слагается из индивидуальных графиков нагрузок приемников, входящих в данную группу. Степень регулярности групповых графиков определяется типами индивидуальных графиков и взаимосвязью нагрузок отдельных приёмников по технологическому режиму работы.

3. Технологические процессы в энергетике

Основным оборудованием тепловых электростанций являются:

• паровой котел, в котором химическая энергия топлива при сжигании превращается в тепловую энергию, которая затрачивается на превращение воды в пар;

• силовая турбина превращает кинетическую энергию пара механическую энергию ее вращения;

• электрический генератор преобразует механическую энергию вращения турбины в электрическую;

• повышающий трансформатор, повышает напряжение генератора до требуемой величины(с 24кВ до 220кВ).

Основным оборудованием гидроэлектростанций являются:

• верхний и нижний бьеф и системы трубопроводов;

• силовая турбина в которой запасенная энергия воды преобразуется в механическую энергию вращения вала;

• генератор превращающий механическую энергию вала в электрическую;

• повышающий трансформатор.

Основным оборудованием атомных электростанций являются:

• ядерный реактор в котором осуществляется самоподдерживающаяся цепная реакция деления тяжелых ядер с выделением большого количества энергии и тепла;

• парогенератора, теплообменника в котором тепловая энергия первого контура охлаждения преобразуется в кинетическую энергию пара;

• кинетическая энергия пара в турбине превращается в механическую энергию вращения вала;

• электрического генератора превращающего механическую энергию вращения в электрическую;

• повышающего трансформатора.

Тепловые электростанции делятся в свою очередь на тепловые конденсационные КЭС(ГРЭС) и тепло энергоцентрали(ТЭЦ).

Основа теплоэлектропроизводящих систем - котельные установки, которые можно классифицировать:

1. Водогрейные котлы для отопления и горячего водоснабжения.

а) малой производительности

б) средней производительности г) большой производительности до 100

2. Промышленные котельные по выработке насыщенного или перегретого пара для технологических нужд и систем отопления

3. Котельные цеха тепловых электростанций (ТЭС), теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) с прямоточными котлами.

Принципиальная тепловая схема ТЭС, работающая по циклу Ренкина:

1 – парогенератор; 2 – турбина; 3 – электрогенератор; 4 – конденсатор; 5 – насос.

Основные управляющие воздействия:

• подача топлива;

• подача воздуха на горение;

Возмущающие воздействия:

• подача воды в котел;

• паросъем котла при изменении нагрузки потребителя;

• паропроизводительность при изменении нагрузки топки;

• температура воды подаваемой в котел.

Выходные переменные:

• давление и температура пара;

• уровня воды в котле;

• подачи воздуха на горение;

• разряжения в топке.

Главным показателем функционирования является КПД используемого топлива.

Требования к системам автоматизации энергетических объектов:

• Сетевая надежность и доступность;

• Интеграция и способность взаимодействия различных устройств;

• Надежная связь для бесперебойной работы;

• Соответствие оборудования требованиям жестких сред в энергетике;

• IEC 61850-3 и IEEE 1613 совместимость;

• Интеграция с протоколами прошлых лет;

• Надежность и резервируемость

• Повышение определенности передачи данных.