Синхронные генераторы серии СГ2

Электродвигатели, работающие на производстве, должны быть обеспечены всеми видами защит: от короткого замыкания, от перегрузки, от чрезмерного увеличения частоты вращения. Для защиты от к.з. применяют предохранители и автоматические выключатели. Номинальные токи плавких вставок предохранителей и расщепителей автоматических выключателей выбираются таким образом, чтобы отношение пускового тока двигателя к номинальному току вставок плавких было равным 1,6 до 2. Плавкие вставки калибруют и ставят клеймо с указанием завода - изготовителя и номинального тока. Применение некалиброванных вставок плавких не допускается.

Защита электродвигателей от перегрузок устанавливается в случаях, когда возможна перегрузка по технологическим причинам, а также когда при особо тяжёлых условиях пуска или самозапуска необходимо ограничить длительность пуска при пониженном напряжении. Защита выполняется с выдержкой времени и осуществляется тепловым реле или другими устройствами. Защита от перегрузки действует на отключение, на сигнал или на разгрузку механизма, если разгрузка возможна.

Если электродвигатели располагаются в пыльных помещениях или с повышенной влажностью, то к ним необходим подвод чистого охлаждающего воздуха. Плотность тракта охлаждения (корпуса электродвигателей, воздуховодов, заслонок) проверяется не реже 1 раза в год.

Напряжение на шинах распределительных устройств должно поддерживаться в пределах 100 - 105 % от номинального. Для обеспечения долговечности двигателей использовать их при напряжении выше 110 и ниже 95 % от номинального не рекомендуется.

Необходимо также периодически проводить осмотры, капитальные и текущие ремонты согласно плану эксплуатации двигателя.

Электрогенераторы аварийно отключаются от сети в следующих случаях:

- при несчастных случаях с людьми;

- появление дыма или огня из двигателя или из его пускорегулирующей аппаратуры;

- поломке приводного механизма, появлению ненормального стука;

- при резком увеличении вибрации подшипников агрегата, нагреве подшипников сверх допустимой температуры.

При обслуживании электрических установок возможны случаи, когда металлические конструктивные части, нормально не являющиеся токоведущими и не находящиеся под напряжением, электрически соединяются с элементами цепи электрического тока и получают вследствие этого потенциал, отличный от потенциала земли. Замыкание, возникающее в машинах, аппаратах, линиях, на нетоковедущие части конструкции называют замыканием. В этих случаях человек, не имеющий специальных средств защиты (резиновых перчаток, галош и т. п.), может, прикоснувшись к этим частям, оказаться под напряжением: через его тело пройдет ток, опасный или смертельный для организма.

Для обеспечения безопасности обслуживания электроустановок применяют защитное заземление, зануление или защитное отключение. Выбор вида защиты зависит от режима работы нейтрали генераторов и трансформаторов.

Нейтрали генераторов и трансформаторов, соединяющиеся с заземляющим устройством через резистор малого сопротивления, называют глухозаземленными (рис. 26.2,а). Нейтрали, не присоединенные к заземляющим устройствам непосредственно или присоединенные через резисторы большого сопротивления (например, трансформаторы напряжения), называют изолированными (рис. 26.2,б). Электроустановки переменного тока напряжением до 1000 В конструктивно выполняют глухозаземленными или с изолированной нейтралью, а электроустановки постоянного тока - глухозаземленными или с изолированной средней точкой. В четырехпроводных сетях переменного тока должно быть обязательно глухое заземление нейтрали.

Защитным заземлением электрической установки называют преднамеренное соединение ее нетоковедущих частей с заземляющим устройством, представляющим собой совокупность заземлителя и заземляющих проводников. Оно широко используется в электроустановках, работающих в сетях с изолированной нейтралью. При этом осуществляется непосредственная металлическая связь корпусов электрооборудования с землей (см. рис. 6.1, б), имеющая своей целью предельно ограничить разность потенциалов, которая может воздействовать на человека, одновременно соединенного с землей и корпусом.

К частям силового оборудования, подлежащим заземлению относят:

- корпуса электрических машин, трансформаторов и аппаратов;

- приводы электрических аппаратов;

- вторичные обмотки измерительных трансформаторов;

- каркасы распределительных щитов, шкафов и пультов управления;

- металлические конструкции распределительных устройств, металлические кабельные конструкции;

- металлические корпуса кабельных муфт, металлические оболочки и брони контрольных и силовых кабелей, металлические оболочки проводов, стальные трубы для проводов электросети и другие металлические конструкции, связанные с установкой электрооборудования;

- съемные или открывающиеся части на металлических заземленных каркасах любых электроконструкций;

- металлические корпуса передвижных и переносных электроприёмников.

- заземлению не подлежит электрооборудование, которое по характеру своего расположения и способу крепления имеет надёжный контакт с другими заземлёнными металлическими частями установки;

- оборудование, установленное на заземлённых металлических конструкциях, имеющие в местах крепления зачищенные и незакрашенные места;

- корпуса электроизмерительных приборов, реле и т.п. установленные на шкафах, щитах и пультах;

- съёмные или открывающиеся на металлических заземлённых каркасах любых электроконструкций.

Для защиты от перехода высокого напряжения в сеть низкого напряжения, при пробое изоляции обмоток трансформаторов в этих установках обмотку трансформатора заземляют через пробивной предохранитель. В случае попадания тока высокого напряжения в сеть тока низкого напряжения происходит электрический пробой пробивного предохранителя и обмотка низшего напряжения трансформатора оказывается заземленной.

В качестве естественных заземлителей используют:

- свинцовые оболочки кабелей, проложенных в земле;

- металлические конструкции зданий (фермы, колонны и т.п.);

- металлические конструкции производственного назначения (подкрановые пути, каркасы распределительных устройств, галереи, площадки и т.п.); стальные трубы электропроводок; обсадные трубы скважин; металлические, стационарные открыто проложенные трубопроводы всех назначений, кроме трубопроводов горючих и взрывоопасных смесей, канализации и центрального отопления.

В электроустановках с глухозаземленной нейтралью при замыканиях на нетоковедущие части должно быть обеспечено надежное автоматическое отключение поврежденных участков сети с наименьшим временем отключения. С этой целью в электроустановках напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью, а также в трехпроводных сетях постоянного тока с глухозаземленной средней точкой обязательно зануление -- металлическая связь корпусов электрооборудования с заземленной нейтралью электроустановки. Проводимость фазных и нулевых защитных проводников должна быть выбрана такой, чтобы при замыкании на корпус возникал ток короткого замыкания, превышающий не менее чем в 3 раза номинальный ток плавкого элемента предохранителя.

4.5 Пуск и защита электромеханического преобразователя при работе с сетью

Вращающий момент синхронного генератора создается в результате взаимодействия магнитного поля статора с магнитным полем полюсов ротора. При нормальной работе синхронного генератора его ротор вращается с частотой вращающегося магнитного поля статора. При этом равноименные полюса полей статора и ротора, притягиваясь друг к другу, оказываются как бы сцепленными между собой через воздушный зазор машины. Магнитное поле статора при вращении увлекает за собой полюса ротора и заставляет их вращаться с той же частотой вращения, что и вращающееся магнитное поле.

В момент пуска при включении обмотки статора синхронного электрогенератора в трехфазную сеть возникает вращающееся магнитное поле, но при подаче постоянного напряжения в обмотку ротора он останется неподвижным, поскольку синхронный генератор имеет пусковой момент, равный нулю. Поэтому пуск синхронного генератора осуществляется с применением пусковых устройств.

В практике наиболее широко распространены следующие способы пуска:

а) пуск синхронного генератора с помощью вспомогательного двигателя;

б) асинхронный пуск синхронного электрогенератора.

При пуске по первому способу ротор синхронного генератора с возбужденными полюсами с помощью другого вспомогательного электродвигателя доводится до частоты вращения ротора, равной или близкой к синхронной частоте вращения. При этом разноименные полюса ротора и поля статора, неподвижные относительно друг друга в пространстве, притягиваются через воздушный зазор машины. Ротор входит в синхронизм и далее вращается самостоятельно с частотой вращающегося магнитного ноля. Вспомогательный двигатель оказывается при этом ненужным и его можно отключить от сети. В качестве вспомогательного двигателя обычно используется электродвигатель постоянного тока или асинхронный двигатель с соответствующим числом пар полюсов.

Недостатком рассмотренного способа является относительная сложность процесса пуска и необходимость применения вспомогательного двигателя, который после окончания пуска оказывает тормозное воздействие на синхронный генератор и снижает КПД установки. Учитывая это, в ряде случаев; после окончания пуска вспомогательный двигатель с помощью специального устройства отключается от вала синхронного электродвигателя.

Чаще применяется асинхронный пуск синхронного электрогенератора, лишенный указанных недостатков. Сущность способа заключается в том, что в полюсных наконечниках ротора синхронного генератора укладывается дополнительная короткозамкнутая обмотка ротора, выполняющая ту же роль, что и обмотка ротора асинхронного двигателя.

При включении обмотки статора синхронного генератора в трехфазную сеть в магнитопроводе и воздушном зазоре машины создается вращающееся магнитное поле. Это поле наводит в короткозамкнутой обмотке неподвижного ротора переменный ток, который, взаимодействуя с вращающимся магнитным полем, создает вращающий момент, приводящий ротор во вращение в направлении вращающегося магнитного поля.

Происходит нарастание частоты вращения ротора синхронного генератора, которое после окончания разгона достигает значения, близкого к синхронной частоте вращения, т.к. процесс пуска синхронного двигателя происходит в режиме холостого хода, без нагрузки. Затем включается питание обмотки ротора синхронного генератора. Полюса ротора возбуждаются, и в результате взаимодействия магнитных полей статора и ротора, синхронный электрогенератор входит в синхронизм. После окончания пуска относительная скорость перемещения проводников короткозамкнутой обмотки ротора в магнитном поле оказывается равной нулю. Ток в этой обмотке уменьшается до нуля и при дальнейшей работе синхронного двигателя с синхронной частотой вращения короткозамкнутая обмотка ротора не оказывает воздействия на работу синхронного двигателя, так как момент вращения, создаваемый с ее помощью, также равен нулю.

При появлении толчков, возможных при сбросе и нарастании нагрузки на валу синхронного генератора, когда происходит кратковременное скачкообразное изменение частоты вращения ротора в результате изменения угла нагрузки, в короткозамкнутой обмотке ротора возникает ток, который, взаимодействуя с полем статора, будет создавать момент, препятствующий изменению частоты вращения. В этом случае вспомогательная короткозамкнутая обмотка ротора играет роль своеобразного демпфера, сглаживающего толчки нагрузки.

Преимуществом данного способа пуска является простота, поскольку пуск производится простым включением в питающую сеть синхронного двигателя. Недостаток способа заключается в том, что при пуске в обмотке статора синхронного двигателя возникают значительные пусковые токи, которые вызывают заметное снижение напряжения в питающей сети, что неблагоприятно отражается на работе других потребителей электроэнергии, питающихся от той же сети. Для уменьшения пускового тока пуск синхронных генераторов производят при пониженном напряжении или иногда осуществляют пуск с переключением обмотки статора со звезды на треугольник.

После окончания пуска генератор нагружают подключением к нему производственного механизма.

Заключение

В данной работе спроектирован трехфазный синхронный генератора типа СТ2, явнополюсный, мощностью 250 кВт.

Для целей проектирования установлены следующие технические требования и исходные материалы: номинальный режим работы S1, нормальная отдаваемая мощность Р2 = 250 кВт; количество фаз статора m1=3; способ соединения фаз статора ?/Y; частота напряжения f=50 Гц; номинальное линейное напряжение U1=400В; синхронная частота вращения n1=750 об/мин; количество пар полюсов Р=4; КПД з=93,2 %; cos ц = 0,8.

Производство проектируемого генератора является экономически целесообразным, так как годовой экономический эффект от внедрения нового генератора составит 2739.36 руб. В силу того, что применение одной обмотки в подобных генераторах позволяет лучше использовать активный объем машины, годовой экономический эффект можно также получить и в сфере эксплуатации.

Список использованных источников

1. Антонов М.В., Герасимова Л.С. Технология производства электрических машин. - М.: Энергоиздат, 1982. - 512 с.

2. Брускин Д.Э., Зорохович А.Е., Хвостов В.С. Электрические машины. М., 1979. Ч. I. - 282 с., Ч. П. - 303 с.

3. Бут Д.А. Анализ и расчет синхронных машин с возбуждением от постоянных магнитов. // Электричество. - 1996. - № 6. - 25 - 32.

4. Буханцов Е.И. Методические указания к курсовому проекту по электрическим машинам. Синхронные генераторы/ НПИ. Новочеркасск, 1984. 48 с.

5. Буханцов Е.И. Методические указания. Пример расчёта синхронного генератора/ НПИ. Новочеркасск, 1985. 40 с.

6. Видеман Е., Келлепбергер В. Конструкции электрических машин/Сокр. пер. с нем.; Под ред. Б.Н. Красовского. Л.: Энергия, 1972.; 520 с.

7. Виноградов Н.В. Производство электрических машин. М.: Энергия, 1970. 288 с.

8. Вольдек А.И. Электрические машины. Л., 1978. - 832 с.

9. Вольдек А.И. Электрические машины, М.: Энергия, 1974

10. Гольдберг О.Д. Проектирование электрических машин, М.: Высшая школа, 2001.

11. Гольдберг О.Д., Гурин Я.С., Свириденко И.С. Проектирование электрических машин. - М.: Высш. шк., 1984. - 431с.

12. Грузов Л.Н. Методы математического исследования электрических машин. - М.: Госэнергоиздат., 1953. - 264 с.

13. Гурин Я.С., Кузнецов Б.И. Проектирование серий электрических машин. - М.: Энергия, 1978. - 479с.

14. Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины. М.,1980. - 928с.

15. Кацман М.М. Расчет и конструирование электрических машин. М., 1984. - 359 с.

16. Кацман М.М. Руководство к лабораторным работам по электрическим машинам и электроприводу. М., 1983. - 215с.

17. Кацман М.М. Электрические машины и электропривод
автоматических устройств. М., 1987. - 334 с.

18. Кацман М.М. Электрические машины. М., 1990. - 463 с.

19. Копылов И.П. Электрические машины. М., 1986. - 360 с.

20. Копылов И.П. Проектирование электрических машин. - М.: Высшая школа, 2002. - 757 с.

21. Костеленец Н.Ф., Кузнецов Н.Л. Испытание и надежность электрических машин. - М.: Высшая школа, 1989. - 232 с.

22. Костенко Г.Н., Пиотровский Л.М. Электрические машины. Л., 1972. 4.1.- 544с.; 1973. Ч. И.- 648 с.

23. Костромин В.Г. Технология производства машин пост. тока. - М.: Энергоиздат, 1981. - 272 с.

24. Липецкий Я.Л, Сергеев В.В. Перспективы развития материалов для постоянных магнитов. // Электротехника. - 1985. - №2. - 27 - 30.

25. Обмотки электрических машин. В.И. Зимин, М.Я. Каплан, А.М. Палей и др. М., 1975 - 288 с.

26. Осин И.Л., Шакарян Ю.Г. Электрические машины: Синхронные машины - М.: Высшая, школа, 1990. - 304 с.

27. Петров Г.Н. Электрические машины. Ч.I. Трансформаторы. М., 1974.- 240с.

28. Петров Г.Н. Электрические машины. Ч. II. Асинхронные и синхронные машины. 1963. - 416с.

29. Петров Г.Н. Электрические машины. Ч. III. Коллекторные машины постоянного и переменного тока. М., 1968. -224с.

30. Пешков И.Б. Обмоточные провода - М.: Энергоатомиздат, 1995. - 416 с.

31. Пиотровский Л.М., Васютинский С.Б., Несговороеа Е.Д. Испытание электрических машин. Ч. 2. М., 1960. - 290 с.

32. Проектирование электрических машин./Под ред. И.П. Копылова. М., 1980. - 495 с.

33. Проектирование электрических машин: Учеб. пособие для вузов: В 2 кн./ И.П. Копылов, Б.К. Клоков, В.П. Морозкин и др.; Под. ред. И.П. Копылова.- 2-е изд., перераб. и доп. М.:Энергоатомиздат, 1993. Кн. 2. 384 с.

34. Специальные электрические машины./Под ред. А.И. Бертинова. М., 1982. - 552 с.

35. Справочник по электрическим машинам в 2 т.: Том первый / Под общей ред. И.П. Копылова, Б.К. Клокова. - М.,1988.-455с.

36. Справочник по электрическим машинам: В 2 т. / Под общей ред. И.П. Копылова, Б.К. Клокова. - М.: Энергоатомиздат, 1988, 1989. 1 т. 456 с.; 2 т. - 688 с.

37. Справочник по электротехническим материалам: В 3 т. Т.1 / Под ред. Ю.В. Корицкого и др. - М.: Энергоатомиздат,1986. - 526 с.

38. Филиппов И.Ф. Теплообмен в электрических машинах. - Л.: Энергоатомиздат, 1986. - 256 с.

39. Электротехнический справочник/ Под ред. П.Г. Грудинского, Г.Н. Петрова, М.И. Соколова, А.М. Федосеева, М.Г. Чиликина, И.В. Антика. Изд. 5-е. М.: Энергия, 1974. Т. 1. 775 с.

40. Электротехнический справочник: В 4 т. Т. 2 Электротехнические изделия и устройства / Под общ. Ред. Профессора МЭИ В.Г. Герасимова и др. -М.: Издательство МЭИ, 1998. - 518 с.

41. Юферов Ф.М. Электрические машины автоматических устройств. М., 1976. - 416 с.

42. ГОСТ 12.1.003-83. ССБТ. Шум. Общие требования безопасности. - Введенный 01.07.89.

43. ГОСТ 12.1.038-82. ССБТ. Электробезопасность. Гранично-допустимые значения напряжения и токов. - Введенный 01.07.83.

44. ГОСТ 12.1.006-84 ССБТ. Электромагнитные поля радиочастот. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля. -Введенный 01.01.85.

45. ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху в рабочей зоне. - Введенный 01.01.89.

46. ГОСТ 12.1.045-84 ССБТ. Электротехнические поля. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля. - Введенный 01.01.85.

47. ГОСТ 12.1.030-81 ССБТ. Электробезопасность. Защитное заземление и зануление.

Размещено на Allbest.ru