V Комплексные общеинженерные задачи Комплексная общеинженерная задача 1.

1.1 Производственно-техническая ситуация.

В целях экономии электрической энергии, в частности за счет снижения потерь активной мощности в питающих сетях, руководство оросительной системы предложило рассчитать экономический эффект от компенсации реактивной мощности на насосной станции. Было составлено следующее условие.

От источника бесконечной мощности по высоковольтной линии электропередачи подводится электрическая энергия к насосной станции. Для приводов насосов используются высоковольтные асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором.

Характеристика линии: напряжение в начале , длина линии 3 км, марка провода АС-35.

Характеристика электродвигателей: количество 3 шт, номинальная мощность каждого , схема соединения обмоток , номинальный к.п.д. 0,93, номинальный коэффициент мощности 0,89, номинальная частота вращения 2950 . Номинальное напряжение .

Характеристика насосов: номинальный момент и номинальная частота вращения равны этим же величинам у электродвигателя, момент трогания равен 20% номинального момента.

Задание.

Определите годовой экономический эффект (грн) от компенсации реактивной мощности, доведя коэффициент мощности на зажимах электродвигателей до 0,96 и приняв, что электродвигатель работает в году 2000 часов при номинальной нагрузке.

Найдите долю потерь на передачу электрической энергии и ее преобразование в механическую в случае работы без компенсации реактивной мощности и в случае компенсации в указанных пределах. Анализ сопровождайте расчетными схемами в комплексной форме, векторными и энергетическими диаграммами.

1.2 Разрешение производственно-технической ситуации

Приводим последовательность Ваших рассуждений и действий по разрешению описанной производственно – технической ситуации.

Прежде всего Вы составили исходные данные:

Линия:

,

,

провод АС-35.

Электродвигатели:

,

,

 ,

,

.

,

.

Насосы:

,

,

,

.

1. Затем Вы составили расчетную схему электрической цепи до компенсации реактивной мощности для одной фазы.

2. Определили активное сопротивление провода линии

, (1)

где – удельное активное сопротивление провода линии, ;

– длина провода линии, км

3. Определили реактивное сопротивление провода линии

, (2)

где – удельное реактивное сопротивление провода линии, ;

– длина провода линии, км

4. Определили эквивалентное сопротивление фазы трех параллельно включенных асинхронных электродвигателей привода насосов:

- активная мощность, потребляемая одним электродвигателем при номинальном режиме

, (3)

где – номинальная активная мощность электродвигателя, Вт;

– номинальный к.п.д. двигателя.

- активная мощность, потребляемая одной фазой нагрузки (при параллельно включенных фазах электродвигателя) при номинальном режиме

, (4)

- действующее значение номинальной силы тока фазы нагрузки

, (5)

где – номинальное действующее значение фазного напряжения электродвигателя, В;

– номинальный коэффициент мощности.

- эквивалентное активное сопротивление фазы нагрузки

, (6)

5. Определили эквивалентное индуктивное сопротивление фазы трех параллельно включенных асинхронных электродвигателя привода насоса:

- полная мощность, потребляемая одной фазой нагрузки (при параллельном включении фаз электродвигателя) при номинальном режиме

, (7)

где – действующее значение номинального фазного напряжения, В;

– действующее значение силы электрического тока фазы нагрузки, А;

- реактивная мощность, потребляемая одной фазой нагрузки при номинальном режиме

, (8)

- реактивное сопротивление одной фазы нагрузки

, (9)

6. Определили значение силы электрического тока, протекающего в линии, если нагрузка не скомпенсирована

, (10)

где – действующее значение напряжения в начале линии, В;

7. Определили существующий тангенс угла сдвига фаз

, (11)

8. Определили тангенс угла сдвига фаз через заданное значение :

- определяем заданный угол сдвига фаз

, (12)

- определяем заданный тангенс угла сдвига фаз

9. Определили реактивную мощность конденсаторной батареи для компенсации реактивной мощности нагрузки

, (13)

10. Составили расчетную схему цепи с учетом компенсирующего устройства

11. Определили емкостное сопротивление компенсирующего устройства

, (14)

12. Определили комплекс действующего значения силы электрического тока в линии при компенсации реактивной мощности

, (15)

при

13. Определили действующее значение силы электрического тока в линии при компенсации реактивной мощности

14. Определили потери активной мощности в линии до компенсации

, (16)

15. Определили потери активной мощности в линии после компенсации

, (17)

16. Определили величину снижения потерь активной мощности в линии за счет компенсации

, (18)

17. Определили годовой экономический эффект от компенсации реактивной мощности

, (19)

где – величина снижения потерь активной мощности в линии за счет компенсации, кВт;

– число часов работы насосной станции с номинальной нагрузкой в течение года, ч;

– цена на электроэнергию,

18. Определили потери активной мощности в электродвигателях

, (20)

19. Определили долю потерь активной мощности в линии

20. Определили долю потерь активной мощности в электродвигателях