Расчет электрического привода по заданным параметрам

Владивостокский морской  рыбопромышленный

Заочное отделение

по специальности «  Эксплуатация транспортного электрооборудования  и автоматики (на водном транспорте)» 

 

 

 

 

 

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по предмету « Судовые электроэнергетические системы»

Вариант № 5

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил студент                                                                                                      Марц А.И.

 

Проверил преподаватель                                                                                          Зарубов А.Н.

 

 

 

 

 

 

Владивосток 2012г.

ВОПРОС № 1

УКАЖИТЕ, КАКОЕ ВЛИЯНИЕ  НА ВЫБОР РОДА ТОКА ОКАЗЫВАЮТ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ  УСТРОЙСТВА И ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СЕТЬ

 

Электрическая энергия, вырабатываемая генераторами на центральных электрических  станциях, передается на большие расстояния многочисленным приемникам — двигателям, нагревательным, осветительным и  подобным устройствам. Распределение  энергии между приемниками и  управление работой источников энергии, линий передачи и приемников осуществляются с помощью четырех групп электрических  аппаратов, существенно отличающихся по назначению и конструкции.

К первой группе относятся  аппараты, которые служат преимущественно  для включения и отключения главных  цепей в системах, генерирующих электрическую  энергию и передающих ее потребителю. Они называются коммутационными  аппаратами распределительных устройств. Эти аппараты производят включение  или отключение цепи при воздействии  обслуживающего персонала (неавтоматически) или без этого воздействия (автоматически). У некоторых аппаратов автоматическое срабатывание осуществляется при воздействии на их вспомогательную электрическую цепь, замыкаемую или размыкаемую с помощью других автоматических аппаратов — реле.

Ко второй группе относятся  реле и регуляторы, осуществляющие защиту и управление работой генераторов, трансформаторов, линий передачи и  приемников путем воздействия на разные вспомогательные цепи.

К третьей группе относятся  аппараты управления, осуществляющие управление работой приемников электрической  энергии, например: пуск, регулирование  числа оборотов, торможение, реверсирование двигателей. К аппаратуре управления относятся, например: контакторы, пускатели, контроллеры, командоаппараты, реостаты, реле, осуществляющие защиту и управление работой электропривода.

К четвертой группе относятся  аппараты, специально предназначенные  для автоматизации технологических  процессов. К ним относятся датчики, которые создают в цепях управления сигналы, соответствующие определенным параметрам протекающего технологического процесса, а также аппараты, которые преобразуют эти сигналы, вырабатывают, осуществляют, контролируют программу, определяющую желательный ход технологического процесса, и направляют сигналы аппаратам управления, которые управляют электродвигателями исполнительных механизмов.

 

НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ  АППАРАТОВ И ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ  К НИМ

НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ

 

Коммутационные аппараты распределительных устройств выполняют  две функции:

неавтоматическое включение  и отключение электрических цепей, которые производятся, когда надо подать или снять питание электроэнергией  участка сети;

автоматическое отключение электрических цепей в случае появления в них каких-либо ненормальных явлений, угрожающих безопасности обслуживающего персонала или сохранности установки (например, в случае коротких замыканий). Иногда аппараты осуществляют автоматическое включение резервного источника  энергии или автоматическое повторное  включение после аварийного отключения.

Различают три группы аппаратов  распределительных устройств:

автоматические выключатели  или сокращенно автоматы;

плавкие предохранители или  сокращенно предохранители;

неавтоматические выключатели.

Иногда указанные аппараты устанавливаются вместе с аппаратурой  управления ib устройствах для управления электроприводом (станциях управления, магнитных пускателях и т. д.).

Автоматические выключатели  полностью выполняют указанные  выше первую и вторую функции: они  служат как для неавтоматической коммутации, так и для автоматической коммутации при всевозможных ненормальных условиях (сверхток, перенапряжение, обратный ток, исчезновение напряжения и т. д.).

Плавкие предохранители частично выполняют вторую функцию: они только отключают цепь и только при одном  виде ненормального режима — при  сверхтоке. Их особенностью является плавление  металла при больших токах, которое  ведет к разрыву цепи тока.

Неавтоматические выключатели  выполняют только первую из вышеуказанных  функций: неавтоматическое включение  и отключение цепей.

Распределительные устройства — это группа коммутационных аппаратов, электрически соединенных между  собой и являющихся одним конструктивным целым. Выполняемые ими функции  определяются составом входящих в них  аппаратов. Кроме основной коммутационной аппаратуры, в распределительных  устройствах могут устанавливаться  также измерительные приборы, реостаты, реле, регуляторы, сигнальные аппараты и т. д.

Распределительные устройства устанавливаются в следующих  местах:

у источника энергии (на вторичной стороне понизительных  трансформаторов, у генераторов  или ртутных выпрямителей);

в местах, где требуется  осуществить распределение энергии  по нескольким направлениям;

на ответвлениях к отдельным  приемникам энергии.

Каждая из вышеуказанных  групп аппаратов в зависимости  от конструктивных принципов, положенных в их основу, показателей, характеризующих  их работу при ненормальных режимах, и защищенности от воздействия внешней  среды подразделяется на ряд подгрупп. Кроме того, все аппараты различаются  по:

роду тока и частоте  переменного тока аппарата и его  катушек;

номинальному напряжению аппарата и шунтовых катушек его электромагнитов;

номинальному току аппарата, сериесных катушек его электромагнитов и его нагревателей;

числу коммутируемых цепей.

Аппараты исполняются  на частоту до 10 000 Гц. Наиболее распространенным является исполнение аппаратов на номинальную  частоту переменного тока 50 Гц. Шунтовые катушки электромагнитов исполняются на частоту не выше 60 Гц.

Аппараты выполняются  для работы при номинальном напряжении сети переменного тока 127, 220, 380, 500 и 660 в и постоянного тока 24 — 32 в, 110, 220, 440, 825, 1 650 и 3 300 в. Напряжение 500 в  переменного тока встречается изредка  и только >в старых установках. В промышленности наиболее распространено напряжение 380 в. Сети с напряжением 660 в в последнее время применены в шахтах; предполагается их применение на химических и других предприятиях, где приемники энергии рассредоточены. В настоящее время напряжение 660 в пока еще не входит в число стандартных напряжений, предусмотренных ГОСТ, но предполагается его ввести в ближайшее время.

Главные цепи аппаратов  обычно рассчитываются на напряжения 220 и 380 вив последнее время 660 в  переменного тока и 30, 220, 440, 825, 1 650 и 3 300 в постоянного тока. Шунтовые катушки аппаратов исполняются на разные стандартные и нестандартные напряжения, но обычно не более 380 в переменного и 220 в постоянного тока. Катушки работают ненадежно при более высоких напряжениях.

Аппараты исполняются  на разные номинальные токи от 6 до 25 000 а. Сериесные катушки аппаратов исполняются на номинальные токи от 0,05 до 25 000 а.

Аппараты подразделяются на одно-, двух- и трех- полюсные, в соответствии с числом проводов в линии. Изредка они имеют и большее число полюсов.

 

ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ  К АППАРАТУРЕ

Коммутационная аппаратура распределительных устройств должна удовлетворять следующим общим  требованиям, которые перечисляются  в порядке их важности:

надежная работа в нормальном режиме;

безотказное выполнение требуемых  функций в предусмотренных ненормальных режимах и быстрое восстановление питания после отключения;

достаточный срок службы;

малые затраты материалов (в особенности дефицитных), которые  требуются для изготовления;

простота монтажа на месте  установки;

простота ухода в эксплуатации и малые эксплуатационные расходы, в частности, малые потери энергии внутри аппарата;

малая трудоемкость при изготовлении;

малое место, потребное для  монтажа;

малый звуковой и световой эффекты при работе.

Коммутационная аппаратура распределительных

устройств должна быть особо  надежна, так как выход ее из строя  приводит к лишению питания целой  группы потребителей. Выход из строя  аппарата управления обычно приводит к простою только одного приемника  энергии. Несрабатывание аппарата распределительного устройства при коротком замыкании  может повести к большой аварии. Эти обстоятельства следует учитывать  при Конструировании.

В настоящей главе изложены более подробно в общем виде первые четыре из указанных выше требований к аппаратуре. Добавочные требования рассмотрены в остальных главах.

i-З. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К АППАРАТУРЕ ПРИ  РАБОТЕ В НЕНОРМАЛЬНЫХ РЕЖИМАХ

Ненормальными являются такие  режимы, при которых появляются чрезмерное снижение напряжения, не предусмотренное  изменение направления постоянного  тока и, в особенности, сверхток*.

*Сверхтоком называется  ток, больший (номинального (ток  перегрузки или короткого замыкания) 

Чрезмерное снижение напряжения может привести к остановке двигателей, а затем, при внезапном появлении  полного напряжения, к запуску  их в неподходящий момент. Поэтому  иногда на ответвлениях к приемнику  применяют автоматические выключатели, отключающие цепь при снижении напряжения. Обычно отключение должно происходить  при снижении напряжения до величины, находящейся в пределах от 35 до 70% от номинальной. Повторное включение должно происходить только при воздействии оператора.

Изменение направления постоянного  тока может возникать в цепи поврежденного  источника при параллельной работе источников постоянного тока. Желательно, чтобы отключение поврежденного  источника произошло при возможно меньшем обратном токе и не происходило  при токе правильного направления.

Наиболее опасным и  часто встречающимся ненормальным режимом является режим сверхтока, который возникает при чрезмерном потреблении тока приемниками или  при коротком замыкании. Аппаратура распределительных устройств, предназначенная  для автоматического отключения, должна безотказно коммутировать все  токи, вплоть до наибольшего тока короткого  замыкания, который может возникнуть в месте ее установки. Неавтоматические выключатели при этих токах не должны повреждаться и не должны самопроизвольно  отключаться. Величины токов короткого  замыкания, возникающие в установках, указаны в гл. 2.

Аппаратура управления (контакторы, пускатели, защитные реле) рассчитывается главным образом на коммутацию только токов перегрузки двигателей. Эти  токи не превышают 10-кратного от их номинального тока. От токов короткого замыкания аппаратура управления отдельными приемниками защищается аппаратурой распределительных устройств.

Через некоторый промежуток времени после того, как появится сверхток, защитный аппарат должен сработать и отключить цепь тока. Зависимость между величиной  сверхтока и интервалом времени  от момента появления сверхтока  до его отключения называется защитной характеристикой. По этой характеристике можно определить, будут ли обеспечены бесперебойность питания и защита электрической установки.

Бесперебойность работы установки  является важнейшим требованием. Для  удовлетворения его необходимо обеспечить избирательность отключения между  аппаратурой управления и аппаратурой  распределительных устройств, а  также избирательность отключения нескольких последовательно включенных аппаратов распределительных устройств. Это значит, что при токах перегрузки, возникающих в ответвлении к отдельному приемнику, отключение соответствующего участка цепи должно (производиться непосредственно аппаратурой управления этого приемника, а не аппаратом распределительных устройств, установленным на ответвлении.

При возникновении в ответвлении  короткого замыкания должен отключаться  аппарат распределительного устройства и не должен отключаться аппарат  управления. Особенно важна избирательность  отключения в системе распределения  энергии. При всех величинах сверхтока, вплоть до максимального тока короткого  замыкания, должен отключаться только один аппарат, расположенный ближе  к месту аварии, и не должны отключаться  все другие аппараты с большим  номинальным током, расположенные  ближе к источнику энергии; при  этом не будет прерываться питание  всей системы, а отключится только поврежденный участок. Основным требованием, предъявляемым  к аппаратуре в данном случае, является обеспечение избирательности отключения между аппаратами, имеющими возможно малую разницу в номинальных  токах. Однако пока не удается полностью  удовлетворить все эксплуатационные требования. Избирательность в большей  или меньшей степени достигается  соответствующим выбором аппаратуры и схемы ее соединений (гл. 10, 11).