
- •Предисловие
- •Введение
- •Автоматическое регулирование экономически целесообразного режима работы трансформаторов цеховой подстанции
- •Программа работы
- •Краткие теоретические сведения
- •Описание лабораторного стенда и работы схемы автоматического устройства
- •Порядок работы схемы
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Рекомендуемая литература
- •Каталожные данные трансформаторов 10/0,4 кВ
- •Регулирование напряжения в электрических распределительных сетях
- •1. Продольно-емкостная компенсация
- •2. Поперечно-емкостная компенсация
- •Данные для расчета кабельных линий с бумажной изоляцией
- •Данные для расчета воздушных линий с проводами марки ас классов напряжений 6…10 кВ
- •Данные нагрузки и cosφ по вариантам
- •Конденсаторы для установок продольной компенсации
- •Конденсаторы для установок поперечной компенсации
- •Рекомендуемая литература
- •2. Солдаткина л. А. Электрические сети и система. - м.: Энергия, 1978.-216с.
- •Учет электрической энергии
- •Активной энергии в сеть нн
- •Активной энергии в сеть вн
- •Рекомендуемая литература
- •Обработка результатов измерений
- •Технические характеристики электронных счетчиков электроэнергии
- •Исследование режимов нейтрали источников электрической энергии
- •Обработка результатов измерений
- •Рекомендуемая литература
- •Определение коэффициента мощности и емкости конденсаторов компенсирующих устройств
- •Шинопроводам: а – одна нбк; б – две нбк
- •Исходные данные реактивных нагрузок и параметров нбк
- •Устройства автоматики в системах электроснабжения промышленных предприятий
- •Рекомендуемая литература
- •Лабораторная работа №7 исследование коэффициента мощности асинхронных двигателей
- •Технические данные двигателей серии 4а, исполнение по степени защиты ip44, способ охлаждения icao141
- •Исследование графиков электрических нагрузок
- •По продолжительности
- •Исходные данные активной и реактивной нагрузок
- •Испытание предохранителей, автоматических выключателей и тепловых реле
- •Обработка результатов измерений
- •Рекомендуемая литература
- •Исследование показателей качества электрической энергии
- •Значения коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения (в процентах)
- •Значения коэффициента n-ой гармонической составляющей напряжения (в процентах)
- •Заключение
- •Глоссарий
- •Содержание
Рекомендуемая литература
1. Андреев В.А. Релейная защита, автоматика и телемеханика в системах электроснабжения. — М.:Высш.шк., 1985. — 391 с.
2. Мукосеев Ю.Л. Электроснабжение промышленных предприятий. — М.:Энергия, 1973. — 584 с.
Лабораторная работа №7 исследование коэффициента мощности асинхронных двигателей
Цель работы: исследовать и уяснить зависимость коэффициента мощности асинхронного двигателя от его нагрузки.
Краткие теоретические сведения
Реактивная мощность, потребляемая промышленным предприятием, распределяется между отдельными видами электроэнергии следующим образом: 65 % приходится на асинхронные двигатели (АД), 20÷25 % - на силовые трансформаторы и около 10 % - на воздушные электрические сети и другие электроприемники (люминесцентные лампы, реакторы и т.п.).
Снизить потребление реактивной мощности, а, следовательно, и потери активной мощности можно двумя способами: без применения (естественный) и с применением (искусственный) компенсирующих устройств (КУ).
Первый способ – выполняются следующие мероприятия:
-
Упорядочивание технологического процесса, ведущее к улучшению энергетического режима работы оборудования, к повышению коэффициента мощности cosφ;
-
Переключение статорных обмоток ад напряжением до 1 кв с треугольника на звезду, если их загрузка составляет менее 40 %;
-
Установка ограничителей холостого хода ад;
-
Замена или отключение силовых трансформаторов, загруженных менее чем на 30 % их номинальной мощности;
-
Замена мало загруженных двигателей двигателями меньшей мощности;
-
Замена ад на синхронные двигатели той же мощности и применение сд для всех новых установок и при реконструкции существующих, где это возможно по технико-экономическим соображениям;
-
Регулирование напряжения, подводимого к двигателю при тиристорном управлении;
-
Повышение качества ремонта двигателей с сохранением их номинальных данных;
-
Правильный выбор электродвигателей по мощности и типу. Мощность электродвигателей необходимо выбирать в соответствии с режимом производственного оборудования, без излишних запасов.
Второй способ – выполняются следующие мероприятия:
-
применение в качестве КУ батарей конденсаторов;
-
применение в качестве КУ синхронных двигателей.
Активная мощность участвует в процессе электромеханического преобразования энергии и за вычетом потерь преобразуется в полезную механическую мощность. Реактивная мощность – намагничивающая мощность – необходима для создания вращающегося магнитного поля. Намагничивающий ток снижает напряжение сети, размагничивает ротор синхронного генератора на электростанции, вызывает дополнительные потери в линиях и т.д.
Реактивная мощность, потребляемая АД, зависит от его технических данных - коэффициента загрузки. При номинальной загрузке и номинальном напряжении АД потребляет реактивную мощность:
где - коэффициент полезного действия при полной загрузке, о.е.
Реактивная мощность, потребляемая двигателем из сети на холостом ходу, может быть найдена:
где IХ - ток холостого хода АД, А;
-
коэффициент, характеризующий отношение
реактивной мощности холостого хода к
номинальной, о.е.
Установлено, что для двигателей с номинальным cos=0,91...0,93 реактивная мощность холостого хода составляет около 50 % реактивной мощности при номинальной загрузке двигателя.
Для двигателей с cos=0,77...0,79 она достигает 70 %.
Примерная зависимость коэффициента kх от номинального cosφ представлена на рис. 7.1:
Рис. 7.1. Зависимость коэффициента kХ=QХ/QНОМ от номинального cosφ
Увеличение потребляемой реактивной мощности при полной загрузке двигателя по сравнению с потреблением на холостом ходу:
При нагрузках АД, меньших номинальной, прирост потребления реактивной мощности по сравнению с приростом на холостом ходу пропорционален квадрату коэффициента загрузки двигателя:
где КЗ =Р/РНОМ- коэффициент загрузки двигателя, о.е.
Таким
образом, реактивная мощность, потребляемая
АД при произвольной нагрузке, составляет:
.
Коэффициент мощности АД при произвольной загрузке P=КЗPНОМ находится по следующей формуле:
(7.1)
Как следует из выражения (7.1), коэффициент мощности двигателя уменьшается при уменьшении его загрузки.
Порядок выполнения работы
1. Получить у преподавателя вариант исходных данных. Данные исследуемых двигателей с синхронной частотой вращения 3000 об/мин представлены в табл. 7.1.
2. Рассчитать номинальную частоту вращения АД:
;
.
Частота вращения двигателя зависит от его механической нагрузки на валу, а, следовательно, от потребляемого им полного тока. При первом приближении, что зависимость ni=f(Ii) электромеханической характеристики АД при нагрузке от 0 до IHOM изменяется линейно, частота вращения определяется по формуле:
.
3. Построить график функции cosφ=f(IA). Для этого необходимо произвести расчеты по пунктам 3.1÷3.6.
3.1. Вычислить активный ток двигателя IA при номинальной нагрузке:
.
3.2. Разбить на 7 равных интервалов промежуток [0; IA.HOM]. Для каждого значения тока найти потребляемую активную мощность по формуле в предположении линейности КПД АД, что дает погрешность 10÷20%:
.
3.3. Используя рис. 7.1 найти реактивную мощность холостого хода АД по формуле:
.
3.4. Найти увеличение потребляемой реактивной мощности при полной загрузке двигателя по сравнению с потреблением на холостом ходу:
.
3.5. Рассчитать по формуле (7.1) коэффициент мощности АД при произвольной загрузке КЗi =Рi/РНОМ.
3.6. Построить график функции cosφ=f(IA). Все полученные данные занести в табл. 7.2.
4. Построить график функции cosφ=f(I). Полный ток I приближенно можно вычислить по формуле:
;
.
Данные всех расчетов занести в табл. 7.2.
5. Запустить программу «Исследование коэффициента мощности АД» и ознакомиться с инструкцией. Сравнить свои расчетные зависимости с программной реализацией.
6. Объяснить полученные зависимости и сделать выводы по проделанной работе.
Таблица 7.1