Эксплуатация и режимы работы

ЭКСПЛУАТАЦИЯ И РЕЖИМЫ РАБОТЫ

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ

 

Методические указания к выполнению расчетных заданий

для студентов дневной формы учебы

электроэнергетического факультета

 

 

Харьков - 2012

 

 

Образец оформления титульного письма

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ, МОЛОДЕЖИ И СПОРТА Украины

 

Национальный технический университет

«Харьковский политехнический институт»

 

 

ОТЧЕТ

Про выполнение

РАСЧЕТНЫХ РАБОТ

 

по дисциплине

 

ЭКСПЛУАТАЦИЯ И РЕЖИМЫ РАБОТЫ

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ

 

 

Студент ____________________________________________

(ФИО)

группы Э – 1 __

 

Руководитель ________________________ доц. Шевченко В.В.

 

 

1. Расчетная работа № 1 ___________________________________

2. Расчетная работа № 2 ___________________________________

3. Расчетная работа № 3 ___________________________________

 

 

Харьков - 201__

СОДЕРЖАНИЕ

1. Структура и правила оформления отчета расчетно-графических заданий

1.1. Общие положения

1.2. Литература

1.3. Перечень умений и навыков, которые должны быть сформированы у студентов в процессе изучения дисциплины

1.4. Содержание дисциплины

Содержание заданий

2.1. Расчетная работа № 1. Практические расчеты номинальных параметров трансформаторов по данным послеремонтных испытаний

2.2 Расчетная работа № 2. Расчет пусковых реостатов, которые ограничивают пусковые токи асинхронных двигателей собственных потребностей в поводе разных механизмов.

2.3. Расчетная работа №3. Определения перегрузочной способности турбогенераторов и оперативные действия при их перегрузке.

1. Структура и правила оформления отчета

по контрольным расчетным заданиям

 

Общие положения

 

Расчетные работы студента являются итоговым документом работы по курсу за семестр. До экзамена отчет должен быть полностью оформленный и защищенный. Отчет оформляется на стандартных письмах (формата А4) или в школьной тетради. В конце отчета приводится список литературных источников, которым студент пользовался в процессе работы. Схемы и графики следует строить на миллиметровке.

Отчет включает 3 контрольных расчетных работы:

№ 1. Практические расчеты номинальных параметров трансформаторов по данным после ремонтных испытаний.

№ 2. Расчет пусковых реостатов, которые ограничивают пусковые токи асинхронных двигателей собственных потребностей разных механизмов.

№ 3. Определения перегрузочной способности турбогенератора и оперативные действия при его перегрузке

Литература

 

Основная

1. Биргер И.А. Техническая диагностика. — М.: «Машиностроение», 1978.—240, с, ил.

2. Таран В.П. Диагностирование электрооборудования. - К.: Техника, 1983. — 200 с, ил.

3. Котеленец Н.Ф., Кузнецов Н.Л. Испытания и надежность электрических машин. – М.: Высшая школа, 1988. – 232 с.

4. Гольдберг О.Д. Испытания электрических машин. – М.: Высшая школа, 1990. – 255 с.

5. Гуревич Э.И. Тепловые испытания и исследования электрических машин. – Л.: Энергия, 1977. – 294 с.

6. Техническая эксплуатация основного электрооборудования станций и подстанций. /Под ред. П.И.Устинова. М.: Энергия, 1986, 386 с., ил.

7. Логинов В.Н. Электрические измерения механических величин. – М.: Энергия, 1976. – 198 с., ил.

 

Дополнительная

 

1. Климов В.П., Москалев А.Д. Проблемы высших гармоник в современных системах электропитания // Практическая силовая электроника. Науч.-техн.сб./Под ред. Малышкова Г.М., Лукина А.В.- М.: АОЗТ "ММП-Ирбис", 2002. Вып 5.

2. Курбангалиев У.К. Самозапуск двигателей собственных нужд электро­станций. – М.: Энергоиздат, 1982. — 56, с. ил.

3. Жерве Г.К. Промышленные испытания электрических машин. – Л.: Энергоатомиздат, 1984. – 266 с.

4. Электрические измерения неэлектрических величин. / Под редакцией П.В.Новицкого. - Л.: Энергия, 1975. – 243 с.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ РАБОТЫ

Общие указания

 

Каждый студент выбирает по данным методическим указаниям индивидуальное задание для выполнения трех контрольных расчетных работ.

Решение нужно начинать с формулировки задания и подробного описания исходных данных с указанием их размерностей, решение выполнять в общем виде, а затем в полученные формулы подставлять численные значения величин.

Указание размерности полученного результата обязательно. Необходимо обосновать избранный путь решения, каждый пункт расчета повинный сопровождаться короткими объяснениями. Выбор каждого численного коэффициента повинный быть аргументированный и для него отмеченные литературные источники, откуда выбиралось это значение. Стоит описать физическое содержание этого коэффициента, от чего он зависит.

Если решение задачи требует выполнение нескольких однообразных расчетов, например, для построения графика, то нужно в тексте работы провести подробный расчет одной точки (для номинального режима), а другие расчеты свести в таблицу. Если у студента есть навык и возможность работать с персональным компьютером, то рекомендуется проводить эти расчеты с его помощью. При этом в контрольной работе стоит указать на какой машине выполнялись расчеты, привести их алгоритм.

При построении векторных диаграмм, схем и т.д. коротко опишите порядок соответствующих построений. На диаграмме нужно указать масштаб и конкретные значения величин, на графиках - отметить характерные точки. Графические построения выполняйте на миллиметровой бумаге, в соответствии с требованиями ЕСКД. На поле графика наносятся полученные точки, а затем проводится гладкая кривая. Шкалы выбираются равномерными и начинаются от нуля. Каждые рисунок и таблица должны быть подписаны и пронумерованы. Все расчеты выполняются в системе СИ. В конце работы нужно привести список использованной литературы за формой, определенной ГОСТ 7.1-84.

 

2.2. Задания на контрольные работы и выбор варианта

 

Задания на контрольные работы № 1, 2 и 3 представлены ниже. Номер варианта контрольных расчетных работ выбирается по номеру в журнале группы.

Задание

 

2.2.1. Ответить на вопрос:

1) Составить схему «Классификация трансформаторов». Нарисовать эскизы возможных конструкций сердечников и катушек силовых трансформаторов напряжения.

2) Нарисовать эскиз трехфазного двухобмоточного трансформатора с масляным охлаждением, обозначить все элементы, описать их назначение.

3) Назовите условия включения трехфазных трансформаторов на параллельную работу. Проанализируйте, что будет, если не выполняется какая-то одно из необходимых условий. Дайте определение понятиям:

- коэффициент трансформации трансформатора;

- группа соединения обмоток трехфазных трансформаторов;

- напряжение короткого замыкания трансформатора.

2.1.2. Выполнить следующие расчетные и графические работы. Данные приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Данные трехфазных трансформаторов

Номер варианта	Номинальная полная мощность	Напряжение первичной обмотки	Напряжение вторичной обмотки	Количество витков вторичной обмотки	Диаметр стержня	Активное сечение стержня	Активное сечение ярма	Высота стержня	Высота ярма	Расстояние между осями стержней	Напряжение КЗ	Потери КЗ в номинальном режиме	Схемы и группы соединений
SN кВА	UРN кВ	USN кВ	W S	DС, см	SС см^2	SJ, см^2	hС см	hJ см	L, см	u K, %	РК, кВт
		3,0	0,525								5,5	0,96	Y/D-11
		35,0	6,0								6,5	1,44	Y/ Y-0
		31,5	6,0								6,5	2,9	Y/ Y-0
		10,0	6,0								5,5	5,12	Y/ Y-0
		35,0	6,0								6,5	98,4	Y/ Y-0
		10,0	3,15								5,5	22,2	Y/D-11
		35,0	6,0								6,5	62,4	Y/Y-0
		35,0	6,0								7,0	70,5	Y/Y-0
		35,0	6,0								7,5	99,6	Y/Y-0
		6,0	0,40								5,5	0,51	Y/ Y-0
		35,0	6,0								6,5	1,92	Y/ Y-0
		6,0	0,66								5,5	2,8	Y/ Y-0
		35,0	3,15								5,5	4,6	Y/D-11
		35,0	6,0								6,5	6,0	Y/ Y-0
		35,0	6,0								6,5	0,42	Y/ Y-0
		10,0	6,0								5,5	3,2	Y/D-11
		35,0	6,3								6,5	10,6	Y/D-11
		35,0	6,3								6,5	14,3	Y/D-11
		10,0	6,3								5,5	1,3	Y/D-11
		10,0	6,3								6,5	2,2	Y/D-11

Буква «р» означает первичную обмотку трансформатора (prime);

Буква «s» означает вторичную обмотку трансформатора (second).

1) Определить значение электромагнитного потока в сердечнике трансформатора, значение индукции в сердцевине трансформатора, силу, что намагничивает, на фазу трансформатора, потери в стали сердцевина трансформатора, ток намагничивания

2) По данным опыта холостого хода и лабораторного короткого замыкания рассчитать параметры Т - образной схемы замещения трансформатора (r_p, x_p, r_s^/, x_s^/, r_mag, x_mag) для режимов холостого хода, лабораторного короткого замыкания, а также для номинального режима.

3) Построить схемы замещения и векторные диаграммы трансформатора для режимов х.х. и лабораторного к.з. Построить схему замещения трансформатора в номинальном режиме.

4) Рассчитать и построить характеристики холостого хода трансформатора и лабораторного короткого замыкания ;

Рассчитать, при какой нагрузке (в частицах от номинальной мощности) КПД трансформатора достигает максимального значения. Определить максимальное и номинальное значение КПД.

5) Сделает выводы, зачем на промышленных предприятиях, после проведения капитальных ремонтов силовых трансформаторов, проводят испытание трансформаторов в режимах нерабочего хода и лабораторного короткого замыкания.

Задание

 

2.2.2. Выполнить задание и решить задачу:

 

1) По данным таблицы 4 для своего варианта выберите данные асинхронного двигателя с фазным ротором, постройте его энергетическую диаграмму. (Диаграмму нужно строить в масштабе). Детально опишите этапы, по которым идет превращение активной электрической мощности, потребляемой из сети, в механическую мощность на валу двигателя. Опишите потери мощности в асинхронном двигателе.

 

Таблица 4 – Данные к расчету характеристик асинхронного двигателя

№№ вар	Мощность РN, кВт	Число пар полюсов, р	Скольжение, S N, %	Напряжение Us, кВ	КПД, h,%	Коэффициент мощности АД сos j	Данные опыта лабораторного короткого замыкания^*
X k, Ом	R k, Ом
	10,0		4,3	0,4	80,5	0,87	1,8	0,66
	15,0		2,7	0,4	80,0	0,83	2,0	0,46
	20,0		3,1	0,4	81,8	0,73	1,2	0,23
	30,0		3,5	0,4	83,0	0,74	2,4	0,25
	40,0		2,0	0,66	86,5	0,89	2,8	0,41
	50,0		3,0	0,66	85,5	0,86	3,6	0,90
	75,0		3,2	0,66	87,5	0,81	4,5	0,88
	11,0		4,7	0,4	88,0	0,75	2,0	0,48
	15,0		2,3	0,4	90,0		2,6	0,52
	18,5		2,7	0,4	90,0	0,88	2,8	0,64
	22,0		2,5	0,4	89,0	0,90	3,9	0,75
	30,0		2,0	0,66	90,5	0,81	4,3	1,24
	37,0		1,8	0,66	90,5	0,81	4,6	1,32
	45,0		2,5	0,66	91,0	0,75	4,5	0,88
	55,0		2,5	0,66	92,5	0,78	4,6	0,95
	75,0		2,2	0,66	92,5	0,82	4,6	1,08
	90,0		2,5	0,66	93,0	0,86	4,6	1,45
	110,0		2,2	6,0	94,0	0,89	5,9	1,53
	132,0		2,0	6,0	94,0	0,89	6,4	1,88
	160,0		1,65	6,0	94,0	0,90	6,6	1,92

^* Принять значения R_r^/ = 1/3 R_s, Х_r^/ = 1/3 Х_s.

Обмотка статора соединена в „звезду” – Υ.

В работе приняты обозначения: «s» - для статора; «r» - для ротора.

 

2) Розрахуйте номінальне і максимальне ККД асинхронного двигуна.

3) Постройте механическую характеристику М_em,I_r^¢ = f (s) для асинхронного двигателя с фазным ротором, если его пуск осуществляется с помощью трехступенчатого пускового реостата. Опишите, какие проблемы есть в асинхронном двигателе при пуске и как их решают (с учетом конструкции ротора).

При выборе значений ступеней реостатов принять ограничения по пусковому току равным 2 номинальным значениям номинального тока І_s.start = 2 І_sN.

Рассчитайте значения критического скольжения S_crit, при котором момент асинхронного двигателя М_max буде максимальным.

постройте на одном графическом поле, кроме основной характеристики тока без пусковых реостатов, три характеристики токов:

- с одной ступенью пускового реостата;

- с двумя ступенями пускового реостата;

- с тремя ступенями пускового реостата.

Таблица 6. Данные для трехфазного синхронного генератора

№№ вариантов	UsN, кВ	cos j, о.е.	Еo *= Еo/UsN о.е.	Хq, Ом	Хd, Ом	ψ N , эл. град.	Схема соединения обмотки статора
		0,90	1,2	4,21	6,42		Y
	0,4	0,91	1,33	0,935	1,42		Y
		0,92	1,31	5,35	8,82		Y
		0,93	1,24	2,48	3,82		Y
		0,90	1,22	3,12	5,04		Y
	0,4	0,89	1,16	5,20	7,46		D
	0,4	0,89	1,20	4,02	6,18		Y
		0,90	1,33	2,12	3,44		Y
		0,91	1,37	1,96	3,12		Y
		0,90	1,30	5,00	7,36		Y
		0,91	1,44	3,18	6,84		Y
		0,92	1,20	5,10	7,44		Y
		0,93	1,35	4,18	6,54		Y
		0,92	1,22	5,24	7,85		Y
	0,23	0,91	1,35	3,36	5,68		D
	0,4	0,90	1,48	5,12	8,20		Y
	0,4	0,89	1,22	6,30	9,20		D
	0,66	0,88	1,33	6,04	9,28		D
	0,66	0,89	1,32	4,12	6,64		D
		0,90	1,38	5,20	8,10		Y
		0,91	1,20	4,32	6,56		Y
		0,92	1,34	6,12	9,43		Y
		0,91	1,2	4,11	6,42		Y
	0,4	0,88	1,33	2,35	4,12		Y
		0,94	1,31	4,35	6,82		Y
		0,90	1,24	2,18	3,62		Y

 

По полученной угловой характеристике рассчитайте коэффициент перегрузки синхронного генератора. Сравните эту угловую характеристику с характеристикой трехфазного неявнополюсного синхронного генератора. Объяснит, почему они разные?

ЭКСПЛУАТАЦИЯ И РЕЖИМЫ РАБОТЫ

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ

 

Методические указания к выполнению расчетных заданий

для студентов дневной формы учебы

электроэнергетического факультета

 

 

Харьков - 2012

 

 

Образец оформления титульного письма

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ, МОЛОДЕЖИ И СПОРТА Украины

 

Национальный технический университет

«Харьковский политехнический институт»

 

 

ОТЧЕТ

Про выполнение

РАСЧЕТНЫХ РАБОТ

 

по дисциплине