Анализ существующего состояния и тенденции развития электроэнергетики

- коэффициент цикличности ремонтов,

,

где - коэффициент цикличности ремонта; - количество ремонтов данного вида в течение цикла; - продолжительность межремонтного цикла, лет

Так, например, по структуре межремонтного цикла двигателей, работающих в чистых и сухих помещениях видно, что в межремонтном цикле число малых ремонтов (n_м) составляет 10, средних (n_с) - 9, капитальных (n_к) - 1.

- коэффициенты цикличности,

№ Наименование оборудования	Продолжительность в месяцах	Количество ремонтов в цикле	Коэффициент цикличности
	Между текущими ремонтами	Между средними ремонтами	Межремнт-ный цикл	Текущих	Средних	Капиталь-ных	Текущих	Средних	Капиталь-ный
Асинхронные электродвигатели до 500 В 9-30 кВт	6	12	120	10	9	1	1	0,9	0,1
Трансформаторные подстанции 630 кВ·А	12	-	180	14	-	1	0,03	-	0,06
Внитрицеховая электросиловая сеть	3	6	144	24	23	1	2	1,91	0,08
Сеть заземления	3	12	-	3	1	-	3	1	-
Сеть освещения S = 6 мм2	3	6	144	24	23	1	2	1,91	0,08
Световые точки	3	12	-	3	1	-	3	1	-

- трудоёмкость ремонтных работ , н/ч

,

где - трудоёмкость ремонта, н/ч; - норма времени на единицу ремонтной сложности для соответствующего вида ремонта, час; - число ремонтных единиц данного оборудования, соответствующее категории сложности его ремонта.

Нормы трудоемкости на одну ремонтную единицу устанавливается по видам ремонтных работ отдельно на слесарные, станочные и прочие работы.

- количество ремонтных электриков , чел

,



где - трудоёмкость, н/ч;

- действительный годовой фонд времени одного рабочего, час;

- коэффициент выполнения норм

чел

Принимаем 3 человека.

- количество дежурных электриков , чел

,

где - сумма ремонтных единиц обслуживаемого оборудования; - норма межремонтного обслуживания;

- коэффициент сменности работы

чел

Принимаем 1 человека.

Таблица 8 - Численность персонала

Рабочих	Количество	В том числе по разрядам
	по расчету	принято	1	2	3	4	5	6
Ремонтники, электрики	2,7	3	-	-	-	-	1	2
Дежурные электрики	0,82	1	-	-	-	-	-	1
Итого	3,52	4	-	-	-	-	1	3



- годовой фонд прямой заработной платы ремонтных рабочих , руб средняя годовая - 5,67

руб

- годовой фонд прямой заработной платы дежурных электриков , руб

,

где - годовой действительный фонд времени одного рабочего, час

руб

- дополнительная заработная плата, составляет 30% от прямой заработной платы

руб

руб

- средняя заработная плата , руб

,



где - количество робочих, шт

руб

руб

Автотрансформаторы - это такой вид трансформатора, в котором помимо магнитной связи между обмотками имеется ещё и электрическая связь.

Введём понятие проходной мощности автотрансформатора. Представляющий собой всю передаваемую мощность из первичной цепи во вторичную. Кроме того различают ещё расчётную мощность, представляющую собой мощность, передаваемую из первичной во вторичную цепь магнитным полем. Расчётной эту мощность называют потому, что размеры и вес трансформатора зависят от величины этой мощности. В трансформаторе вся проходная мощность является расчётной, так как между обмотками трансформатора существует лишь магнитная связь. В автотрансформаторе между первичной и вторичной цепями помимо магнитной связи существует ещё и электрическая. Поэтому расчётная мощность составляет лишь часть проходной мощности, другая часть передаётся цепями без участия магнитного поля. Это даёт возможность для изготовления автотрансформатора использовать магнитопровод меньшего сечения, чем в трансформаторе равной мощности.

Средняя длина витка обмотки также становится меньше; следовательно, уменьшается расход меди на выполнение обмотки автотрансформатора. одновременно уменьшаются электрические и магнитные потери, а КПД автотрансформатора повышается.

Таким образом автотрансформатор по сравнению с трансформатором равной мощности обладает следующими преимуществами: меньшим расходом активных материалов, более высоким КПД, меньшими размерами и стоимостью.

Указанные преимущества автотрансформатора тем значительнее, чем больше мощность, а следовательно, чем меньше расчётная часть проходной мощности.

Мощность передаваемая из первичной во вторичную цепь благодаря электрической связи между этими цепями, обратно пропорциональна коэффициенту трансформации автотрансформатора К_А.

Наиболее целесообразно применение автотрансформатора с коэффициентом трансформации К_А?2. при большом значении коэффициента трансформации преобладающее значение имеют недостатки автотрансформатора:

1 Большие токи короткого замыкания в случаях понижающего автотрансформатора.

2 Электрическая связь стороны высокого напряжения со стороны низкого напряжения; это требует усиленной электрической изоляции всей обмотки.

3 При использовании автотрансформаторах в схемах понижение напряжения между проводами сети низкого напряжения и землёй возникает напряжения, приблизительно равное напряжению между проводом и землёй на стороне высокого напряжения.

4 В целях обеспечения безопасности обслуживающего персонала нельзя применять автотрансформаторы для понижения напряжения сети высокого напряжения до значений низкого напряжения, подводимого непосредственно к потребителям.

Силовые автотрансформаторы широко применяют в линиях передач и распределения электроэнергии для связи сетей смежных напряжений, например 110 и 220, 220 и 500 кВ и другие. Такие автотрансформаторы выполняют на большие мощности (до 500 МВА и выше). Обмотки трёх фазных автотрансформаторов обычно соединяют в звезду.

Автотрансформаторы применяют в электроприводе переменного тока для уменьшения пусковых токов двигателей значительной мощности, а также для регулировки режимов работы электрометаллургических печей. Автотрансформаторы малой мощности применяют в устройствах радио, связи и автоматике.

Широко распространены автотрансформаторы с переменным коэффициентом трансформации.

Методика расчёта.

Маломощные автотрансформаторы применяют для освещения, питания цепей управления, в выпрямителях и различных электронных аппаратах.

Расчёт автотрансформаторов начинают с определения его вторичной мощности, ВА:

,

где U₂ - вторичное напряжение, В; I₂ - вторичный ток, А.

По известной вторичной мощности определяют первияную мощность автотрансформатора, ВА:

,

где ? - КПД трансформатора, который можно принимать по таблицам [ 1, таблица 14].

Поперечное сечение, мм² сердечника трансформатора Q₂ эмпирической (т.е. найденной опытным путём) формуле:

- для трансформаторов стержневого типа,

- для трансформаторов броневого типа,



где f - частота тока в сети, Гц; k - постоянная (4-6 для масляных и 6-8 для воздушных трансформаторов) увеличивается на 15-20%.

Сечение, мм² сердечника может быть выражено через его размеры:

,

где а - ширина пластин, мм; b - толщина пакета пластин, мм.

Сечение проводов для первичной и вторичной обмоток определяют в зависимости от тока в обмотках и допустимой плотности тока.

Ток первичной I₁ , А и вторичной обмоток, I₂, А определяют следующим образом:

,

для однофазных трансформаторов.

Токи, А, в отдельных случаях обмотки автотрансформатора могут быть определены из выражений:

,

.

Сечение проводов первичной и вторичной обмоток S₁ и S₂, мм², определяют по формулам

,



для повышающего трансформатора.

,

для понижающего трансформатора.

где д - плотность тока в обмотке, А/мм² (принимаем по таблице 14).

Число витков первичной щ₁ и вторичной обмоток щ₂ определяют по формулам

,

для понижающего автотрансформатора.

,

где В_с - магнитная индукция в сердечнике (таблица 14).

Для компенсации потери напряжения в проводах обмоток нужно увеличить число витков вторичных обмоток на 5-10%. Радиолюбители обычно определяют число витков на 1В рабочего напряжения по упрощенной формуле

,

где 4500 - постоянная величина для трансформаторной стали.

Методические указания (пример расчёта).

Задание1. Рассчитать повышающий автотрансформатор по следующим данным: напряжение питающей сети U₁=127 В, частота питающей сети f=50 Гц, напряжение вторичной обмотки U₂=220 В, мощность вторичной обмотки S₂=220 ВА.

Решение.

1 Первичная полная мощность автотрансформатора

,

ВА.

2 Поперечное сечение сердечника:

мм².

При учёте изоляции между листами размер сердечника получается на 10% больше

мм².

Принимают:

мм².

3 Токи первичной и вторичной обмоток

,

А,

,

А.

4 Сечение первичной и вторичной обмоток

,

мм²,

,

мм².

По таблице 2 принимают провод марки ПЭВ-1 для обеих обмоток одинакового сечения, т.е. S₁=S₂=0,5672 мм².

4 Число витков отдельных секций обмоток

,

витков.

,

витков.

Задание 2. однофазный трансформатор заменили автотрансформатором, причём номинальное напряжение первичной и вторичной обмоток, а так же токи первичных обмоток были одинаковы в обоих случаях U_1ном=220 В; U_2ном=110 В; I_1ном=10 А. на сколько уменьшится при такой замене активное сечение меди общей части обмоток, если допустимая плотность тока 2 А/мм².

Решение.

Пренебрегая потерями в трансформаторе, ток во вторичной обмотки можно найти из соотношения:

А.

Исходя из данной плотности тока, сечение обмоток должно быть не менее:

мм².

Ток вторичной обмотки автотрансформатора определяется по формуле

,

т.е. ток общей части обмоток I₃=10 А. Сечение меди обмоток в этом случае равно:

мм².

Таким образом, активное сечение меди уменьшается вдове, т.е. в 1/(1-1/n) раз. Чем меньше коэффициент выгодности, тем больше экономии меди и габаритные размеры автотрансформатора.

Практическая часть.

1 вариант.

Первичная обмотка автотрансформатора имеет 1000 витков и включена в сеть переменного напряжения 220 В. Какое напряжение можно получить во вторичной обмотки с числом витков 10; 100; 500?

Для регулирования напряжения потребителя можно использовать либо переменный резистор, либо автотрансформатор. Определить потери мощности переменного резистора и автотрансформатора, если U₁=220 В и U₂=100 В, ток потребителя 5 А, а КПД автотрансформатора 90%.

2 вариант.

Автотрансформатор с числом витков первичной обмотки 720 подключён к сети переменного напряжения 220 В. Определить число витков вторичной обмотки, необходимые для получения напряжения 42; 127 и 550 В.

Для плавного регулирования напряжения используется автотрансформатор с подвижным щёточным контактом, причём его щётки замыкают два витка вторичной обмотки. Какое минимальное сопротивление должна иметь щётка контакта, чтобы ток межвиткового замыкания не превышал 0,1 А? Число витков вторичной обмотки 100, общее напряжение на ней 1100 В.

3 вариант.

Первичная обмотка однофазного автотрансформатора имеет 480 витков и включена на напряжение 220 В. В каком месте этой обмотки следует сделать выводы для вторичной обмотки, чтобы понизить напряжение до 42 В.

Напряжение во вторичной обмотке автотрансформатора 110 В±1,5%, а в первичной обмотке 380 В±2,5%. Определить коэффициент трансформации и выгодности автотрансформатора и относительную погрешность его определения.

4 вариант.

Определить токи I₁, I₂ и I₃ первичной и вторичной обмоток автотрансформатора, если ток потребителя 5 А, а число витков первичной обмотки в 2 раза больше, чем у первичной обмотки.

Для ограничения тока потребителя с трёх фазной индуктивной нагрузкой подключается к сети через трёх фазный автотрансформатор с коэффициентом трансформации 2. найти ток обмотки высокого напряжения трансформатора, если без его применения фазный ток потребителя 96 А.

5 вариант.

Определить соотношение витков первичной и вторичной обмоток, при котором типовая мощность автотрансформатора в 2 раза меньше его номинальной мощности.

Начертить принципиальные электрические схемы подключения обмоток потребителя звездой и треугольником через трёх фазный автотрансформатор.

6 вариант.

Автотрансформатор включён в сеть переменного напряжения 220 В, ток его первичной обмотки 10 А. определить токи его вторичной обмотки и общей части обмоток автотрансформатора, если напряжение на выводах потребителя 150 В.

Определить число витков вторичной обмотки измерительного трансформатора напряжением 6000/100 В, если число витков вторичной обмотки щ₂=150.

7 вариант.

Автотрансформатор с числом витков обмоток щ₁=800 и щ₂=600 подключён к сети переменного напряжения 380 В. Определить токи I₁, I₂ и I₃ автотрансформатора, если активное сопротивление потребителя 100 Ом. Потерями в автотрансформаторе можно пренебречь.

Измерительный трансформатор напряжения имеет обмотки с числом витков щ₁=12000 и щ₂=200. к вторичной обмотке подключён вольтметр с верхним пределом измерения 100 В. Определить коэффициент трансформации и предельное напряжения на которое можно измерить.

8 вариант.

Определить показания вольтметра при подключении автотрансформатора, если число витков вторичной обмотки щ₂=400, а число витков первичной обмотки щ₁=100; 200 и 400. Автотрансформатор подключён к сети переменного напряжения 220 В. Как будет изменяться ток потребителя при перемещении подвижного контакта вверх?

Амперметр, вольтметр и ваттметр подключены через трансформаторы напряжения и тока. Коэффициенты трансформации k_U=100 и k₁=50. напряжение и ток потребителя 10000 В и 900 А, его коэффициент мощности Cosц₂=0,9. определить показания приборов и цену деления каждого, если они имеют 100 делений.



Заключение

Проектируемый участок металлоконстрекций завода краностроения, относится к потребителям III категории. Для электроприёмников III категории электроснабжение питание предусмотрено от одного источника питания. На проектируемом участке предусмотрена однотрансформаторная подстанция КТП - 630 -10/0,4 кВ. Напряжение с высокой стороны 10 кВ подаётся на КТП с заводской ГПП.

КТП связана с источником питания ГПП кабельной линией 10 кВ длинной 1 километр, марка кабеля ААШВ - 3 х 95 с допустимым током I_д=205 А.

По стороне низкого напряжения для питания электроприёмников применяется электрическая сеть напряжением 380 / 220 В, переменного тока промышленной частоты 50 Гц, для совместного питания силовых и осветительных нагрузок.

На вторичном напряжении трансформатора 0,4 кВ принята схема блока «Трансформатор - магистраль». Силовая сеть в цехе выполнена магистральным шинопроводом типа ШМА 73 и пятью шинопроводами ШРА-73.

Шинопроводы ШРА укреплены на колоннах с креплением кронштейнами типа У2191.

К распределительному шинопроводу подключены электроприёмники с помощью ответвительных коробок с автоматическими выключателями, что даёт возможность не отключая другие электроприёмники производить ремонт, не вызывая простоя другого оборудования.

Проводка к оборудованию от ШРА выполнена проводом ПВ-1, проложенным в трубах.

В качестве защитных аппаратов предусмотрены автоматические выключатели А3710Б и предохранители ПР - 2, на различные номинальные токи.

Для местного освещения применяется напряжение 36 В, полученное с помощью понижающих трансформаторов в цепях управления станками. Для освещения цеха предусмотрено искусственное освещение, выполненное лампами ДРЛ-700 в количестве 104 штук. Норма освещённости цеха 300 лк.

Для компенсации реактивной мощности предусмотрена конденсаторная установка КРМ - 0,4 - 600.

Для защиты персонала от поражения электрическим током предусмотрен общий контур заземления для сети напряжением 10 и 0,4 кВ. Сопротивление контура заземления с учётом естественных заземлителей в любое время года не превышает 0,4 Ом.

КТП укомплектована испытательными защитными средствами и средствами оказания первой медицинской помощи в соответствии с действующими правилами и нормами, а так же средствами пожаротушении. В экономическом разделе произведён расчёт среднемесячной заработной платы ремонтного персонала. В технологическом разделе рассмотрен монтаж трансформаторов. В специальном задании приведён пример методической разработки практической работы - расчёта параметров автотрансформаторов. Раздел производственной безопасности жизнедеятельности рассматривает классификацию помещений с электроустановками и негативное воздействие энергетических предприятий на окружающую среду. К пояснительной записке прилагается графическая часть, состоящая из четырёх листов на которых показан: - план силовой сети; - план сети освещения; - план трансформаторной подстанции; - схема управления электрическим освещением цеха.

Размещено на Allbest.ru