Практическая работа №3

Расчёт механических характеристик асинхронного двигателя. Выбор резисторов

Цель работы: Научиться рассчитывать и строить механические характеристики АД при различных добавочных резисторах в цепи ротора.

Ход работы:

Р_н=4,5 кВт, U=380 В, n_н=925 , I_н=11,5 А, _н=78%, cos=0,76, I_2н=26 А, Е_2к=117 В, =1,8.

1 Скорость идеального холостого хода

2 Номинальная скорость и скольжение

3 Номинальный момент двигателя

4 Критический момент:

5 Критическое скольжение:

6 Текущее значение вращающего момента и скорости:

7 Сопротивление фазы ротора АД:

8 Сопротивление добавочного резистора в цепи ротора, при S_ки=1:

Скольжение для

9. Сопротивление добавочного резистора

Ом

Рассчитываем момент для построения второй характеристики, при R_2д1

Рассчитываем момент и скольжение для построения третей характеристики, при R_2д2:

Вывод: Научились строить и рассчитывать механические характеристики АД, при различных добавочных сопротивлениях в цепи ротора.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7

Расчет добавочного резистора в цепи статора АД и определение потерь асинхронного двигателя

Задание: 1 Определить добавочное сопротивление в цепи статора АД, включение которого в схему снижает пусковой ток в 2 раза и пусковой момент на 20%. 2 Определить полные, постоянные и переменные потери АД.

Исходные данные:

Р_н=23 кВт

U_н=380 В

=0,7

S_н=5%

р=3

Ход работы:

1 Ток статора АД при пуске по схеме :

А

2 Пусковой ток статора на естественной характеристике:

А

3 Полное сопротивление фазы АД при пуске

Ом

4 Коэффициент мощности АД при пуске

5 Активное сопротивление фазы статора при пуске:

Ом

6 Индуктивное сопротивление при пуске:

Ом

7 Номинальный момент АД:

Нм

8 Номинальная угловая частота АД

рад/с

9 Угловая частота поля статора:

рад/с

10 Добавочное сопротивление резистора при котором пусковой ток снижается в раз:

Ом

11 Добавочное сопротивление резистора при котором пусковой момент АД снижается в раз:

Ом

12 Полные работы при работе АД:

кВт

13 Переменные потери АД:

кВт

14 Постоянные потери:

кВт

Вывод: Определили добавочное сопротивление в цепи статора АД, включение которого в схему снижает пусковой ток в 2 раза и пусковой момент на 20%. 2 Определили полные, постоянные и переменные потери АД.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №1

Расчет механических характеристик электродвигателя постоянного тока

Задание: По данным рассчитать и построить механические характеристики электродвигателя независимого возбуждения (ДПТНВ):

1 Естественную характеристику с координатами точек (;0) и (;М_н)

2 Искусственную характеристику при рекуперативном торможении с координатами точек (1,3 ;-М_н) и (;0)

3 Искусственную характеристику при динамическом торможении с координатами точек (;-М_н)

4 Искусственную характеристику двигателя в режиме торможения противовключением с координатами точек (;-М_н) и (-;0)

5 Искусственную характеристику двигателя при тормозном спуске груза с координатами (-0,5 ;М_н) - прямая 7

6 Искусственную характеристику двигателя при пуске с М_п=

Рассчитать необходимые резисторы для получения заданных характеристик при работе двигателя с нагрузкой М_с=М_н методом отрезков.

Таблица 1

Рн ,кВт	Iн ,А	nн ,об/мин	Мmax ,Нм	Uн ,В
4,5	26	1100	98	220

Ход работы:

1 Коэффициент полезного действия

2 Номинальная скорость вращения якоря

3 Номинальный момент вращения на валу двигателя

4 Номинальное сопротивление двигателя

5 Сопротивление цепи якоря

6 Падение напряжения в цепи якоря

7 Номинальная ЭДС якоря

8 Скорость идеального холостого хода

9 Коэффициент пропорциональности

10 Кратность максимального момента

11 Пусковой момент

12 По координатам 2 точек: номинального режима и идеального холостого хода построли механические характеристики в выбранном масштабе

аб=6,5 мм R_я=8,460,1=0,86 Ом

бf=13 мм R_рт=8,460,203=1,718 Ом

бd=50,2 мм R_дт=8,460,78=6,636 Ом

бе=114,2 мм R_дтп=8,461,78=15,1 Ом

бв=19,5 мм R_п=8,460,3=2,577 Ом

бд=85,6 мм R_зтп=8,461,3375=11,31 Ом

Вывод: Рассчитали и построили механические характеристики электродвигателя независимого возбуждения (ДПТНВ)

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №2

Расчет и построение пусковых диаграмм электродвигателей постоянного тока. Выбор пусковых резисторов

Задание: По данным таблицы 1 рассчитать и построить пусковую диаграмму ДПТНВ при использовании двух ступеней пускового резистора. Определить их сопротивление методом отрезков. Допустимый ток при пуске принять I_доп=2,5I_ном

Таблица 1. Электродвигатель постоянного тока серии МП U_н=220 В

Рн ,кВт	Iн ,А	n ,об/мин	Мmax ,Нм
130	640	600	5640

Ход работы:

1 Построили естественную характеристику 1 двигателя

2 Провели вертикальную линию, соответствующую точке I₁=I_доп

3 Через точки а и 4 с координатами (; I=0) и (=0; I=I_доп) провели искусственную характеристику 3, соответствующую включению в цепь якоря обеих секций пускового резистора R_д1 и R_д2

4 Определили ток переключения I₂=(1,1…1,2)I_н и проводят вертикальную линию соответствующую I₂

5 Через точку 5 пересечения этой линии с характеристикой 3 провели горизонтальную линию до ее пересечения в точке 6 с вертикалью, имеющей ток I₁

6 Через точку а и 6 проводят искусственную характеристику 2, а через точку 7 - еще одну горизонталь до пересечения ее в точке 8 с естественной характеристикой 1

7 Методом отрезков определили сопротивления ступеней пускового реостата.

Ом

Ом

Ом

рад/с

рад/с

Нм

Нм

рад/с

рад/с

Вс

Вс



Вывод: Рассчитали и построили пусковую диаграмму ДПТНВ при использовании двух ступеней пускового резистора. Определили их сопротивления методом отрезков.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6

Исследование релейно-контакторной схемы управления электроприводом с двигателем постоянного тока

Цель работы: Практически изучить схему автоматического управления ДПТ НВ. Исследовать работу схемы при пуске и торможении электропривода.

Паспортные данные ДПТ НВ: Рн=1 кВт; Uн=220 В; Iн=5,85 А; nн=3000 об/мин; =0,72.

Ход работы:

1 Собрали схему

Таблица 1 - Опытные данные

№ пусков	Пуск	Остановка
	Время пуска, с	Пусковой ток, А	Ток торможения, А	Время выбега в реж. торможения, с	Время выбега без торможения, с
1 2 3 средн	2 1,6 2 1,9	12 11,5 12,5 11,8	4 4,4 4,5 4,3	1,5 1,7 1,8 1,7	8 8,5 8,2 8,2

2 Рассчитали добавочное сопротивление ДПТ НВ при пуске:

Ом

Ом

А

3 Определили ток переключения пускового резистора

I₁=1,1I_н

I₁=1,15,85=6,4 А

4 Рассчитали электромеханическую характеристику ДПТ НВ при торможении:

М_н=Р_н /_н

М_н=1000/314=3,2 Нм

кФ=М_н /I_н

кФ=3,2/5,85=0,55

₀=Uн/кФ

₀=220/0,55=400 рад/с

Работа схемы:

Пуск. Подали питание, ОВ возбуждается, все остальные аппараты остаются в исходном состоянии. После нажатия SB1, катушка КМ1 получает питание и становится на самопитание при помощи вспомогательного контакта КМ1, а в цепи катушки КМ2 размыкается контакт КМ1. В результате этого катушка КТ получает питание. Также при замыкание контакта КМ1 в цепи якоря, двигатель начинает разгон. Через некоторое время конденсатор С разряжается, катушка КА получает питание и R1 шунтируется контактом КА. Далее ДПТ выходит на естественную механическую характеристику.

Динамическое торможение: нажали SB2, катушка КМ1 теряет питание, размыкая контакт КМ1 в цепи якоря, и двигатель обесточивается. Одновременно с этим, размыкается контакт КМ1 в цепи катушки КТ, которая теряет питание; КМ1, замыкаясь в цепи катушки КМ2, запитывает её. В цепи R2 замыкается КМ2 и R2 подключается к якорю. ДПТ переходит в режим торможения.

После этого, как обесточилась катушка КТ, реле времени начинает отсчет времени. После выдержки времени КТ размыкается и КМ2 обесточивается, разрывая контакт КМ2. Двигатель останавливается.

Вывод: Изучили схему автоматического управления ДПТ НВ. Исследовали работу схемы при пуске и торможении.

ПрактическАЯ РАБОТА №4

Расчёт переходного процесса при прямолинейной совместной характеристики электродвигателя и механизма

Задание: по данным таблицы 1 построить механические характеристики двигателя и исполнительного механизма. Используя численный метод конечных приращений (метод Эйлера), получить зависимость =f(t) и M=f(t) при пуске двигателя и построить графики переходного процесса.

Порядок расчёта:

1 Построили механические характеристики двигателя и исполнительного механизма по данным таблицы 1.

2 Ось скорости разбивается на ряд интервалов (приращений) - , которые занесли в таблицу 2.

Таблица 2

уст , рад/с	Муст , Нм	Мсо , Нм	Мкз , Нм	J , кгм2
120	110	10	220	0,3

3 Путём сложения скорости на предыдущем интервале _i и приращений _i , которые занесли в колонку 2 таблицы 2.

4 По механическим характеристикам на каждом интервале скорости определили среднее значение моментов двигателя М_i и исполнительного органа М_сi , которые занесли в колонку 3 и 4.

5 По формуле (1) для каждого интервала скорости рассчитали интервал времени t_i и занесли в колонну 5.

6 Сложением рассчитанных интервалов времени, получили текущее время переходного процесса.

7 Используя данные таблицы 2 построили график зависимости =f(t) и М=f(t)

, рад/с	I=I-1+i	Мi, Нм	Мсi, Нм	ti,с	ti=ti-1+t
10	10	10,5	0,5	0,3	0,3
10	20	10	0,7	0,32	0,62
10	30	9,5	0,8	0,34	0,96
10	40	9,2	1	0,36	1,32
10	50	8,7	1,2	0,4	1,72
10	60	8,3	1,7	0,45	2,17
10	70	7,8	2,1	0,52	2,69
10	80	7,3	2,7	0,65	3,34
10	90	6,8	3,3	0,85	4,19
10	100	6,4	3,8	1,15	5,34
10	110	6	4,8	2,5	7,84
10	120	5,5

Таблица 3

	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100	110	120
Мс	10	10,7	12,7	16,2	21,1	27,3	35	44	54	66,2	79,4	94	110

Вывод: Построили механические характеристики двигателя и исполнительного механизма.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

Исследование механических характеристик электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения в различных режимах

Цель работы: Приобрести практические навыки в выполнении опытов по снятию данных и построению механических характеристик ДПТНВ в различных режимах работы.

Ход работы:

1 Ознакомились с лабораторной установкой и записали паспортные данные электрических машин и измерительных приборов.

2 Собрали схему

М₁-ДПТНВ; М₂-АД-тормоз

PA-амперметр на 5А

PV-вольтметр на 250В

R_а-реостат на 30 ОМ

PA₁-амперметр на 5А

R_н1- R_н3 , S₁-S₃ - блок резисторов и тумблеров на стенде

3 Сняли данные по опыту холостого хода и занесли в таблицу 1

Таблица 1

Режим работы	Снято	Рассчитано
	U, В	IТ, А	I, А	n, об/мин	=	P=	М=,Нм
Холостой ход	220	0	1,3	3600	376,8	286	0,75
Двигательный режим	200	1,25	2,1	3500	366	420	1,15
	185	2,45	2,6	3400	355	481	1,35
	180	2,95	2,8	3300	345	504	1,46
Пусковой режим	220		6,3	0	0	1386	0

где - скорость идеального холостого хода

n₀ - частота вращения двигателя на холостом ходу

(рад/с)

(Нм)

(Вс)

(рад/с)

(об/мин)

Коэффициент полезного действия определили по формуле

Сопротивление цепи якоря определили по формуле

Пусковой ток определили по формуле

(А)

Пусковой момент определили по формуле

(Нм)

4 По опытным данным рассчитали и построили

4.1 Естественную механическую характеристику ДПТНВ

4.2 Искусственную механическую характеристику с добавочным сопротивлением в цепи якоря R_д=30 Ом (пусковую характеристику)

4.3 Характеристику динамического торможения с R_дт=30 Ом

4.4 Характеристику торможения противовключением R_дтп=60 Ом

4.5 Механическую характеристику при работе ДПТ генератором параллельно с сетью при R_д=15 Ом

5 Построили на всех характеристиках рабочую точку А при М_с=0,8М_н

6 Механические характеристики ДПТНВ

Вывод: Приобрели практические навыки в выполнении опытов по снятию данных и построению механических характеристик ДПТНВ в различных режимах работы.

Лабораторная работа №1

Определение момента инерции электропривода методом выбега

Цель работы: Определить момент инерции и маховый момент электропривода; приобрести практические навыки в опытном определении момента инерции электропривода; получить экспериментальное подтверждение теоретическим сведениям о динамическом моменте в электроприводе.

Ход работы:

1 Ознакомились с лабораторной установкой и записали паспортные данные электрических машин и измерительных приборов.

2 Собрали схему

3 Сняли данные по опыту холостого хода и записали в таблицу 1

Таблица 1

Измерено	Вычислено
Uном , В	Iа0 , А	nдо , об/мим	t0 , с	Р0 , Вт	Рэа , Вт	Рэщ , Вт	Ровр , Вт	Jобщ , кгм2	GD2, Нм2
220	1,2	3000	9 9 9	264	7,2	2,4	254,4	0,04	1,57

Отключили двигатель от сети и с помощью секундомера определили среднее время остановки.

5 Вычислили значения и занесли в таблицу 1

5.1 Мощность холостого хода в цепи якоря электродвигателя определили по формуле

5.2 Электрические потери в обмотках цепи якоря определили по формуле

где, R_а= 5 Ом - сопротивление якоря и добавочных полюсов.

5.3 Электрические потери в щёточном контакте определили по формуле

где, U_щ=2В - падение напряжения в контакте щёток.

5.4 Мощность, затрачиваемая на вращение агрегата в режиме холостого хода, определили по формуле

5.5 Общий момент инерции определили по формуле

5.6 Маховый момент агрегата определили по формуле

6 Сравнили значения полученного махового момента с паспортными данными агрегата

7 Вывод: Определить момент инерции и маховый момент электропривода

Практическая работа №1

1.1 Тема: Выбор сечения проводов и кабелей по их допустимому электрическому току

1.2 Цель работы: Усвоить метод выбора сечения проводов и кабелей по их допустимому значению электрического току

1.3 Задание: По заданным данным выбрать необходимое сечение и марку кабеля для данного электроприёмника

Р_ном=44кВт, U_ном=380В, cos=0,8, =0,9, t_{доп.каб}=65, t_ок.ср=15, t_зем=10,

количество кабелей 4, расстояние между кабелями 200мм, условия прокладки земля.

1.4. Ход работы

1.4.2 Определить наибольший расчётный ток номинального режима работы ЭУ по формуле:

(1.1)

1.4.2. По данным расчёта, используя справочные данные, выбираем марку кабеля, который необходим для питания ЭУ, при этом должно выполнятся неравенство

(1.2.)

ЭУ до 1кВ работают с глухо-заземленной нейтралью, поэтому для электроприёмников используют четырёх жильные кабели. Выбираем кабель марки АСГ с сечением 35мм² и I_д=135А.

1.4.3. Выбранный кабель должен быть проверен и количества уложенных с ним кабелей, при этом должно выполниться неравенство

где, КП1 - поправочный коэффициент на температуру окружающей среды.

КП2 - поправочный коэффициент, учитывающий количество параллельно проложенных кабелей

КП1=1,05 и КП2=0,84

При соблюдении этого неравенства считается, что кабель выбран, верно. Если неравенство 1.3 не выполняется, следовательно, сечение кабеля выбрано не верно, выбираем кабель с большим сечением.

119,0794,6

Вывод: Усвоили метод выбора сечения проводов и кабелей по их допустимому значению электрического тока. При выборе сечения кабеля или провода должно выполняться неравенство 1.3, оно выполняется, следовательно, выбор сечения кабеля сделан правильно.

Практическая работа №9

9.1 Тема: Исследования схем включения вторичных обмоток трансформаторов тока

9.2 Цель работы: Изучения схем включения вторичных обмоток трансформаторов тока

9.3 Задание: Определить величину вторичной нагрузки трансформаторов тока при различных схемах включения. Определить кратность расчётного тока. Определить обеспечивают ли схемы включения трансформаторов тока необходимый класс точности

9.4 Данные

I_кз=0,95кА, I_ном=250А, R_пер=0,1Ом, R_к=0,14Ом, z_рф =0,2Ом, z_р= =z_рф.

z_рф - полное сопротивление катушки реле в фазном проводе.

z_р - полное сопротивление обмотки реле.

9.5. Ход работы:

9.5.1. Начертить схемы включения вторичных обмоток трансформаторов тока и для каждой схемы написать формулу определения вторичной нагрузки трансформатора тока при коротком трехфазном замыкании.

Неполная звезда

9.5.2 Определить кратность расчёта тока по формуле

9.5.3 Найти допускаемую нагрузку трансформатора тока по кривой 10-й погрешности с учётом типа трансформатора ТПЛ и коэффициента трансформации.

z_2доп=0,8Ом.

9.5.4 Сравнить полученное значение z_2доп с фактическими расчётными данными z_2н, если z_2н< z_2доп, то трансформатор тока соответствует выбранному классу точности

9.6. Произведя необходимый расчёт проверить, будут ли схемы включения обеспечивать необходимый класс точности при токе короткого замыкания 1,5кА.

z_2доп=0,55Ом

Вывод: После проведённых расчётов, сравнили значения z_2н< z_2доп и выяснили что, трансформатор тока работает в выбранном классе точности, по схемам «полная звезда» и «неполная звезда». По пункту 9.6. трансформатор тока также работает в выбранном классе точности, но по схеме «полная звезда».

Практическая работа №3

3.1 Тема: Выбор защитных аппаратов в электроустановках напряжением до 1000В

3.2. Цель работы: Освоение методик выбора защитных аппаратов для ЭУ напряжением до 1000В

3.3. Задание

Р_ном=27кВт, I_ном=52,2А,I_п/I_нлм=6,5

Р_ном=16кВт, I_ном=29,3А, I_п/I_нлм=7

cos=083, М - лёгкий пуск

Выбрали предохранители F₁ и F₂, и автоматический выключатель QF, при этом QF должен обеспечивать защиту от токов короткого замыкания и от токов перегрузки.

3.4 Ход работы

3.4.1. Выбрали предохранители F₁ и F₂;

· Определили I_пуск

I_пуск=I_номх (3.1)

· Рассчитали ток плавкой вставки I_пл.вст

·

(3.2)

Выбрали по току плавкой вставки один предохранитель ПР2-200, во второй - ПР2-100.

3.4.2. выбираем автоматический выключатель с комбинированным расцепителем

По полученным данным выбрали автоматический выключатель А3710Б.

Вывод: Научились выбирать по справочнику предохранители и автоматические выключатели с напряжением до 1000В. По полученным данным выбрали предохранители F₁ - ПР2-200 и F₂ - ПР2-100, и автоматический выключатель

А3710Б.

Практическая работа №11

11.1 Тема: испытание релейной защиты силового трансформатора

11.2 Цель работы: изучение схемы релейной защиты

11.3 Подготовка к работе

11.3.1 Повторить теоретический материал

11.3.2. Изучить стенд №4

11.3.4. Теоретический материал

Защита силовых трансформаторов. Выбор защиты трансформаторов зависит от мощности, назначения, места установки и эксплуатационного режима трансформаторов. В силовых трансформаторах возможны следующие виды повреждений: междуфазные в обмотках внутри бака и на выводах; витковые замыкания одной фазы; однофазные замыкания на землю в обмотке и на наружных выводах, присоединенных к сети с глухозаземленной нейтралью; увеличение токов в обмотках обусловленное внешними КЗ; токовые перегрузки обмоток; понижение уровня масла.

Для защиты трансформаторов при их повреждении и сигнализации о нарушении нормальных режимов работы могут применяться следующие типы защит: ДТЗ, МТЗ, ТО, газовая защита, защита предохранителями.

Для защиты трансформаторов мощностью 1000 кВА и выше от внешних КЗ и перегрузок применяется МТЗ или направленная МТЗ со стороны основного питания с действием на отключение при внешних КЗ и на сигнал - при перегрузках трансформатора. Как правило, защита от перегрузки устанавливается в одной фазе трансформатора, так как перегрузки обычно бывают симметричными.

Газовая защита применяется от повреждений внутри кожуха трансформатора, сопровождающихся выделением газов, и от понижения уровня масла. Применение газовой защиты является обязательным на трансформаторах мощностью 6300 кВА и более, а также на трансформаторах мощностью 1000 - 4000 кВА, не имеющих ДТЗ или отсечки, и если МТЗ имеет выдержку времени 1с и более. Применение газовой защиты является обязательным также для внутрицеховых трансформаторов мощностью 630 кВА и более.

Принцип действия газовой защиты основан на том, что всякие повреждения трансформатора внутри бака сопровождается выделением газообразных продуктов разложения трансформаторного масла, которые легче масла и поднимаются вверх в сторону расширителя. Газовая защита выполняется таким образом, чтобы при медленном газообразовании подавался сигнал, а при бурном (что имеет место при витковых замыканиях) происходило отключение поврежденного трансформатора.

Газовая защита осуществляется с помощью специальных газовых реле, которые делятся на поплавковые, лопастные и чашечные. В последнее время особенно широко применяются чашечные реле РГЧЗ - 66 (рис. 3.2), у которых реакция на вибрацию трансформатора по сравнению с поплавковыми реле незначительна.

Газовое чашечное реле представляет собой металлический кожух с фланцами для врезки в трубопровод, соединяющий бак трансформатора с расширителем. Внутри кожуха реле около верхнего фланца расположены сигнальные контакты 8 - 7, а напротив отверстия маслопровода - нижний отключающий контакт 4 - 3. Оба контакта расположены в металлических чашках 1 и 11, которые могут поворачиваться вокруг осей 2 и 6. При опускании верхний или нижней чашки подвижные контакты замыкаются с неподвижными 3 - 4 и 8 - 7. В нормальном режиме пружины 9 и 13 удерживают чашки от замыкания контактов 3 и 4, 7 и 8. В таком режиме кожух реле и чашки заполнены маслом. Упоры 10 и 12 ограничивают движение чашек вверх под действием пружин 9 и 13.

При незначительных повреждениях в трансформаторе, при слабом газообразовании газы вытесняют часть масла, и уровень его в реле понижается. Это приводит к увеличению силы действующей вниз, за счет увеличения веса масла в чашке. Сила, преодолевая воздействие пружины а, заставляет чашку повернуться вниз. Контакты 7 и 8 замкнутся, в результате чего замкнется и цепь предупреждающей сигнализации.

Рис. 3.1

При КЗ в трансформаторе возникает сильное газообразование. Сила потока газа, воздействуя на лопасть 5, заставляет чашку 1 повернуться около оси 2 вниз и тем самым замыкает контакты 3 и 4 в цепи отключения поврежденного трансформатора.

Защиту от однофазных замыканий на землю в сети низкого напряжения, осуществляют применением: МТЗ, устанавливаемой на стороне высокого напряжения, от внешних КЗ и, если требуется по условию чувствительности, в трех релейном исполнении; предохранителей или автоматических выключателей на стороне НН; специальной защиты нулевой последовательности при недостаточной чувствительности МТЗ, установленных в нулевом проводе трансформатора.

Максимальная нулевая защита (МТЗ) срабатывает от резкого увеличения тока цепи при КЗ или перегрузках. Пусковым органом МТЗ является реле максимального тока и реле времени, обеспечивающие выдержку времени срабатывания МТЗ. Как правило, МТЗ устанавливается со стороны ИП и как можно ближе к нему для увеличения зоны охвата большего участка.

11.5 Ход работы

11.5.1 Начертить схему МТЗ

11.5.2 Ознакомиться со схемой и выбрать проводниковый материал для ее сборки

11.5.3 Собрать схему на стенде №4

11.5.4 Произвести необходимые расчеты и отрегулировать реле тока и реле времени МТЗ, из условия, что при нормальном режиме работы максимально возможный ток в первичной обмотке ТТ - 25А, 30А, 35А. Время срабатывания защиты 2 сек

11.5.5 О готовности сообщить преподавателю и провести испытание защиты МТЗ на все пределы

11.5.6 Данные, полученные в процессе опыта отразить в отчете, сделать сравнительный анализ результатов опытов, полученных в лабораторных работах №2 и №3.

где U_зап. - коэффициент самозапаса, U_зап. = 3 4.5;

U_Н - коэффициент надежности, U_Н = 1.1;

U_сх - коэффициент схемы, U_сх = 1;

I_н.max - номинальный максимальный ток. I_н.max = 25; 30; 35А;

U_i - коэффициент трансформации трансформатора тока, при I_н.max = 25 и 30А U_i = 6; при I_н.max = 35А U_i = 10.

7.1 Тема: Расчет токов короткого замыкания в СЭС и выбор электрооборудования

7.2 Цель работы: Освоение методов расчета токов короткого замыкания в СЭС и выбор электрооборудования

7.3 Задание: По практической работе №6 составить расчетную схему замещения, наметить точки токов короткого замыкания. Определить сопротивления элементов схемы, рассчитать токи к.з. и токи ударные в намеченных точках и по транзитной схеме выбрать оборудование (отключатели, разъединители, короткозамыкатели, выключатели) и проверить его

7.4 Ход работы

7.4.1 Составили расчетную схему и схему замещения - рисунок 7.1

Рисунок 7.1 Схемы питания цеха

а) расчетная схема; б) схема замещения.

7.4.2 Выбрали сечение кабельной линии по экономической плотности тока

, (7.1)

где (7.2)

А

мм²

7.4.3 По экономическому сечению выбрали наибольшее ближайшее сечение кабеля ААШВ (3Ч16) со следующими значениями тока и сопротивления

I_доп=75 А

r₀=1,98 Ом/км

Проверили его в утяжеленном режиме работы по условию

I_доп?I_утяж, (7.3)

где I_утяж=2I_расч (7.4)

75?2•18,2

75?36,4

Кабель отвечает требованиям, значит он пригоден для установки.

7.4.4 Рассчитали сопротивления элементов сети в относительных еденицах

7.4.5 По рассчитанным сопротивлениям нашли токи к.з. по формуле

, (7.5)

где (7.6)

кА кА

кА кА

кА кА

кА

7.4.6 Определили токи ударные по формуле

(7.7)

кА

кА

кА

кА

7.4.7 Свели расчетные данные в таблицу

Таблица 7.1 Расчетные данные

точка к.з.	Iб,кА	Iкз,кА	Iуд, кА
к1 к2 к3 к4	5,02 55 55 1443,4	45,6 30,9 2,48 59,9	103,7 79,5 4,63 110,1

7.4.8 По транзитной схеме питания выбираем оборудование

Рисунок 7.2 Транзитная схема питания

7.4.9 Выбираем разъединитель РНДЗ 1-110/630 и проверяем его по следующим условиям

1) U_ном?U_{ном сети} (7.8)

110 кВ=110 кВ

2) I_ном?I_max, (7.9)

где I_max=кА (7.10)

630кА?165,3кА

3) I_тер²•t_тер?В_к, (7.11)

где В_к=I_кз²•(t_отк+Т_а+t_рз), где t_отк=0 (7.12)

В_к=45,6²•(0,02+0,1)=249,5 кА•с²

22²•3?249,5 кА•с²

1452 кА•с²?249,5 кА•с²

4) i_дин?i_уд (7.13)

200 кА>10,7 кА

7.4.10 Выбрали отделитель ОД 110/1000 и проверяем его по условиям 1), 2), 3), 4)

1) 110 кВ=110 кВ

2) 1000 кА>165,3 кА

3) 80²•3?249,5 кА•с²

19200 кА•с² >249,5 кА•с²

4) 240 кА>103,7 кА

7.4.11 Выбирали короткозамыкатель КЗ 110У и проверяем его по условиям 1), 3), 4).

1) 110 кВ=110 кВ

3) 42²•3?249,5 кА•с²

5292 кА•с²>249,5 кА•с²

4)180 кА> 103,7 кА

7.4.12 Выбираем выключатель ВМП-10Э-3000-350 и проверяем его по условиям 1), 2), 3), 4)

1) 10 кВ=10 кВ

2)А

3000 А>2886,7 А

3) В_к=30,9²•(0,1+0,02+0,01)=210 А•с²

40²•8>210 А•с²

12800 А•с²>210 А*с²

4) 180 А>79,5 А

5) I_отк?I_кз2 (7.14)

60 кА>30,9 кА

6) S_отк?S_кз2 (7.15)

МВА (7.16)

МВА (7.17)

1039 МВА>535,2 МВА

7.4.13 Результаты расчетов выбора оборудования свели в таблицу

Таблица 7.2 Выбор и проверка оборудования

Условия выбора и проверки	Расчетные данные	Справочные данные
		разъединитель РНДЗ-1-110/630	отделитель ОД 110/1000	короткозамыкатель КЗ 110У	выключатель ВМП-10Э-3000-350
Uном?Uном сети	110 кВ 10 кВ	110 кВ -	110 кВ -	110 кВ -	- 10 кВ
Iном?Imax	165,3 кА 2886,7 А	630 кА -	1000 кА -	- -	- 3000 кА
Iтер2•tтер?Вк	249,5 кА•с2 210 кА•с2	1452 кА•с2 -	19200 кА•с2 -	5292 кА•с2 -	- 12800 А•с2
iдин?iуд	103,7 кА 79,5 А	200 кА -	240 кА -	180 кА -	- 180 А
Iотк?Iкз2	30,9 кА	-	-	-	-
Sотк?Sкз2	535,2 МВА	-	-	-	-

7.5 Вывод по работе: Рассчитали токи короткого замыкания в намеченных точках, по транзитной схеме выбрали оборудование и проверили их по условиям пригодности

4ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

4.1 Тема: Испытание релейной защиты высоковольтного электродвигателя

4.2 Цель работы: Изучение схем релейной защиты

4.3 Подготовка к работе

4.3.1 Повторить теоретический материал

4.3.2 Изучить стенд №1

4.4 Теоретический материал

Защита электродвигателей. Основными повреждениями электродвигателей являются витковые КЗ в обмотках статора, междуфазные КЗ, а также замыкания на корпус. Замыкания в электродвигателях сопровождаются прохождением больших токов, разрушающих изоляцию и провода обмотки, сталь ротора и статора. Для защиты электродвигателей от многофазных КЗ служит ТО или ДТЗ, действующая на отключение.

Защиты от однофазных замыканий на землю в обмотках статора электродвигателей мощностью до 2000 кВт устанавливаются на них при токе замыкания на землю более 10 А, а на электродвигателях мощностью более 2000 кВт -- при токе замыкания на землю более 5 А. Защита действует на отключение. Двигатели 6--10 кВ мощно-стью до 5000 кВт могут быть защищены от КЗ предохранителями ПК-6 или ПК-10.

Защита от витковых замыканий на электродвигателях не устанавливается, так как они чаще всего переходят в многофазные КЗ, вызывающие срабатывание защиты от этих видов повреждений.

Кроме защиты от токов КЗ на двигателях предусматривается защита минимального напряжения, которая отклю-чает электродвигатель от сети при снижении напряжения ниже 70 % U_ном. Исключение составляют двигатели, пред-назначенные для работы в режиме самозапуска, которые не должны отключаться от сети при кратковременном сниже-нии или исчезновении напряжения. Схемы защиты минимального напряжения должны отключать электродвигатели, как при полном исчезновении напряжения, так и при КЗ в сети, когда напряжение снижается и происходит торможение двигателей. Для обеспечения самозапуска ответственных электродвигателей защита отключает неответственные механизмы.

Реле минимального напряжения KV<. включаются не линейное напряжение и подают импульс на отключение электродвигателя через реле времени и промежуточное реле.

Недостатком указанной защиты является возможность ее неправильной работы в случае обрыва цепи напряжения или перегорания предохранителя в этой цепи. Во избежание ложного срабатывания защиты при обрыве цепи на-пряжения в ответственных ЭУ применяют различные ва-рианты схемы защиты минимального напряжения.

Выдержки времени защиты минимального напряжения должны выбираться в пределах 0,5--1,5 с -- на ступень больше времени действия быстродействующих защит от многофазных КЗ, а установки по напряжению должны быть, как правило, не выше 70 % U_ном.

Защиты от перегрузки устанавливают только на электродвигателях, подверженных технологическим перегрузкам, как правило, с действием на сигнал в одной фазе электродвигателя. Такая защита может быть с зависимой или независимой от тока выдержкой времени, отстроенной от длительности пуска электродвигателя в нормальных условиях само запуска после срабатывания АПВ и АВР. Для защиты электродвигателей небольшой мощности (500 - 600 кВт) целесообразно применения оперативного переменного тока, а также реле прямого действия, встраиваемых в приводы выключателей. Для защиты крупных (более 2000кВт) электродвигателей служит ДТЗ, обладающая большей чувствительностью, чем МТЗ.

Ток срабатывания реле МТЗ двигателя, А, выбирается с учётом отстройки от периодической составляющей пускового тока I_п.

где, К_н - коэффициент надёжности; К_сх - коэффициент схемы; К_I - коэффициент трансформации трансформатора тока.

4.5 Ход работы

Рис. 4.1 - Защита от коротких межфазных замыканий

4.5.1. Начертить схемы МТЗ для защиты между фазных коротких замыканий и однофазных коротких замыканий

Рис. 4.2 - Защита от коротких межфазных замыканий и замыканий на корпус.

4.5.2 Ознакомиться со схемой и выбрать проводниковый материал для их сборки

4.5.3 Собрать схеме на стенде №1

4.5.4 О готовности сообщить преподавателю и произвести испытания МТЗ

4.5.5 Об окончании работы сообщить преподавателю, разобрать схему после снятии с неё напряжения

4.5.6 Вывод

Вопросы:

1. Основные повреждения электродвигателей?

2. Защита электродвигателей?

3. Какие двигатели защищают предохранители?

4. Как осуществляется защита минимального напряжения?

5. От чего зависит ток срабатывания реле МТЗ двигателя?

6. Как повторяется МТЗ?

7. Недостатки схемы защиты минимального напряжения?

8. Как работает защита МТЗ?