Асинхронный двигатель с аварийным дизель-генератором

Размещено на http://www.allbest.ru

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Уфимский государственный нефтяной технический университет»

кафедра электротехники и электроборудование предприятий»

Реферат на тему

«Асинхронный двигатель с аварийным дизель-генератором»

Выполнил: студ. гр. БАЭ 13-01: Л.И. Горожанкин

Проверил: канд. техн. наук, доцент : С.В. Чигвинцев

Уфа 2015

Оглавление

Введение

Основные понятия

Принцип работы

Дизельный двигатель

Моделирование асинхронного двигателя с аварийным дизель-генератором

Вывод

Список использованных источников

Введение

В настоящее время асинхронные машины используются в основном в режиме двигателя. Машины мощностью больше 0.5 кВт обычно выполняются трёхфазными, а при меньшей мощности - однофазными. Впервые конструкция трёхфазного асинхронного двигателя была разработана, создана и опробована нашим русским инженером М. О. Доливо-Добровольским в 1889-91 годах. Демонстрация первых двигателей состоялась на Международной электротехнической выставке во Франкфурте на Майне в сентябре 1891 года. На выставке было представлено три трёхфазных двигателя разной мощности. Самый мощный из них имел мощность 1.5 кВт и использовался для приведения во вращение генератора постоянного тока. Конструкция асинхронного двигателя, предложенная Доливо-Добровольским, оказалась очень удачной и является основным видом конструкции этих двигателей до настоящего времени. За прошедшие годы асинхронные двигатели нашли очень широкое применение в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства. Их используют в электроприводе металлорежущих станков, подъёмно-транспортных машин, транспортёров, насосов, вентиляторов. Маломощные двигатели используются в устройствах автоматики.

Основные понятия

Асинхронный двигатель - это асинхронная машина, предназначенная для преобразования электрической энергии переменного тока в механическую энергию. Само слово “асинхронный” означает не одновременный. При этом имеется ввиду, что у асинхронных двигателей частота вращения магнитного поля статора всегда больше частоты вращения ротора. Работают асинхронные двигатели, как понятно из определения, от сети переменного тока.

Рисунок 1 1 - вал, 2,6 - подшипники, 3,8 - подшипниковые щиты, 4 - лапы, 5 - кожух вентилятора, 7 - крыльчатка вентилятора, 9 - короткозамкнутый ротор, 10 - статор, 11 - коробка выводов.

Статор имеет цилиндрическую форму, и собирается из листов стали. В пазах сердечника статора уложены обмотки статора, которые выполнены из обмоточного провода. Оси обмоток сдвинуты в пространстве относительно друг друга на угол 120°. В зависимости от подаваемого напряжения концы обмоток соединяются треугольником или звездой.

Рисунок 2 - Статор

Роторы асинхронного двигателя бывают двух видов: короткозамкнутый и фазный ротор.

Короткозамкнутый ротор представляет собой сердечник, набранный из листов стали. В пазы этого сердечника заливается расплавленный алюминий, в результате чего образуются стержни, которые замыкаются накоротко торцевыми кольцами. Эта конструкция называется "беличьей клеткой". В двигателях большой мощности вместо алюминия может применяться медь. Беличья клетка представляет собой короткозамкнутую обмотку ротора, откуда собственно название.

Рисунок 3 - Короткозамкнутый ротор

Рисунок 4 - Фазный ротор

Фазный ротор имеет трёхфазную обмотку, которая практически не отличается от обмотки статора. В большинстве случаев концы обмоток фазного ротора соединяются в звезду, а свободные концы подводятся к контактным кольцам. С помощью щёток, которые подключены к кольцам, в цепь обмотки ротора можно вводить добавочный резистор. Это нужно для того, чтобы можно было изменять активное сопротивление в цепи ротора, потому что это способствует уменьшению больших пусковых токов.

Принцип работы

При подаче к обмотке статора напряжения, в каждой фазе создаётся магнитный поток, который изменяется с частотой подаваемого напряжения. Эти магнитные потоки сдвинуты относительно друг друга на 120°, как во времени, так и в пространстве. Результирующий магнитный поток оказывается при этом вращающимся. Результирующий магнитный поток статора вращается и тем самым создаёт в проводниках ротора ЭДС. Так как обмотка ротора, имеет замкнутую электрическую цепь, в ней возникает ток, который в свою очередь взаимодействуя с магнитным потоком статора, создаёт пусковой момент двигателя, стремящийся повернуть ротор в направлении вращения магнитного поля статора. Когда он достигает значения, тормозного момента ротора, а затем превышает его, ротор начинает вращаться.

Дизельный двигатель

Мощность дизельного двигателя согласно ГОСТ 18509-88 соответствует следующим условиям окружающей среды:

- температура окружающей среды - 20єС;

- давление - 760 мм рт. ст.;

- относительная влажность - 50%.

Дизель-генератор, используемый в качестве резервного источника питания характеризуется таким параметром, как время готовности к принятию нагрузки. Время готовности складывается из следующих временных интервалов: Время ожидания появления базовой сети при ее пропадании до принятия решения о запуске дизель-генератора - 5сек. Время индикации на дисплее о предстоящем запуске при принятии решения о запуске - 5сек. Запуск двигателя. Время включения стартера - 3 попытки по 10 сек с паузами между попытками на восстановление аккумулятора по 30 сек. В типичном случае время включения стартера 1-10 сек плюс 2 сек на проведение контроля успешного запуска. Прогрев двигателя. Прогрев двигателя определяется температурой охлаждающей жидкости двигателя в момент его запуска. Время прогрева двигателя в зависимости от его температуры приведено в таблице

Таблица 1 - Время прогрева двигателя в зависимости от его температуры

После завершения прогрева двигателя происходит подключение нагрузки. На дизель-генераторе могут быть установлены электроподогреватели различной мощности, которые обеспечивают облегчение запуска двигателя при пониженной температуре окружающей среды и уменьшают время принятия нагрузки. Так, подогреватель мощностью 8 700 Вт обеспечивает ориентировочный перегрев охлаждающей жидкости дизель-генератора относительно температуры окружающей среды на 40-44 С, а подогреватель мощностью 1000 Вт на 48-52 С при расположении дизель-генератора в помещении (или на улице в безветренную погоду). Таким образом, дизель-генератор, снабженный подогревателем 700 Вт и расположенный в помещении при температуре 25 С, может принять на себя нагрузку через 18-20 сек после пропадания внешней сети. По требованию Заказчика времена по п.1 и 2 могут быть сокращены до минимума (путем изменения программы). Точно такой же дизель-генератор, находящийся в неотапливаемом помещении при температуре минус 20 С примет на себя нагрузку через 315 - 330 сек после пропадания внешней сети. Автоматический запуск двигателя дизель-генератора без электроподогревателя при температуре окружающей среды менее минус 10 С является проблематичным и не рекомендуется.

Моделирование асинхронного двигателя с аварийным дизель-генератором

Рисунок 5- Модель асинхронного двигателя с аварийным дизель-генератором

Схема, состоящая из и моторного груза имеющего сопротивление (ASM), питается в 2400 В от сети на 25 кВ до 6 MVA 25/2 kV трансформатор Дельты Уая и от аварийного синхронного генератора единица дизельного двигателя (СМ). Сеть на 25 кВ смоделирована простым эквивалентным источником R-L (уровень 1000 короткого замыкания MVA) и груз на 5 МВт. Асинхронный двигатель оценен, 2250 л. с., 2.4 кВ и синхронная машина оценены 3.125 MVA, 2.4 кВ. Возбуждение СМ выполнено стандартным блоком возбуждения, обеспеченным в машинной библиотеке. Дизельный двигатель и система губернатора смоделированы блоком Simulink® (См. обучающую программу, сессия 7 в Руководстве пользователя). Первоначально, двигатель развивает механическую энергию 2000 л. с. (1.49 МВт), и дизельный генератор находится в резерве, не обеспечивая активной власти. Синхронная машинная система возбуждения управляет 2400-вольтовым автобусным B2 напряжением в 1 pu. В t = 0.1 с, трехфазовое к замыканию на землю происходит на системе на 25 кВ, вызывая открытие выключателя на 25 кВ в t = 0.2 с.

Демонстрация иллюстрирует механические и электрические переходные процессы после ошибки Двигателя/Генератора.

Рисунок 6- Осциллограмма модели

1. Начните Моделирование. Если СМ и начальные условия ASM должным образом не установлены, Вы замечаете, что напряжение и текущая Машина не начинаются в устойчивом состоянии. Остановите моделирование.

2. Чтобы начать моделирование в установившемся, Вы должны инициализировать синхронную машину и асинхронный двигатель для желаемого потока груза. Откройте Powergui и избранную "Инициализацию Потока & Машины груза". Машина "Тип шины" должна быть уже инициализирована как "генератор ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ", указав, что поток груза будет выполнен с машиной, управляющей ее активной властью и предельным напряжением. Определите требуемые значения, войдя в следующие параметры:

Поток груза: U AB (Vrms) = 2400, P (ватты) = 0. Определите также механическую энергию ASM, войдя в Pmec (Ватты) = 2000*746.

Тогда нажмите кнопку "Execute Load Flow".

Как только поток груза решен, три машинных напряжения от линии к линии и три машинного тока обновлены. Реактивная мощность СМ, механическая энергия и полевое напряжение показаны: Q = 856 kvar; Pmec = 844 Вт (власть, требуемая потерями имеющими сопротивление в проветривании статора); полевое напряжение Ef = 1.4273 pu; активные и реактивные мощности, поглощенные двигателем, промахом и вращающим моментом, также показаны.

3. Оболочка дизельного двигателя и система возбуждения СМ содержат интеграторы и функции перемещения, которые были также инициализированы потоком груза. Откройте блок ОБОЛОЧКА в подсистеме Дизельного двигателя. Обратите внимание на то, что начальная механическая энергия была автоматически установлена в 0.00027 pu (844 Вт). Теперь откройте блок ВОЗБУЖДЕНИЯ. Заметьте в последней линии меню блока, что начальное предельное напряжение Vt0 и полевое напряжение Vf0 было установлено соответственно в 1.0 и 1.4273 pu. Ценность постоянного блока, связанного с входом вращающего момента асинхронного двигателя, была также автоматически установлена в 7964 Н.

4. Откройте СМ и объемы ASM, показывающие синхронную машину и асинхронные машинные сигналы. Начните моделирование. Заметьте, что во время ошибки предельные падения напряжения приблизительно к 0.2 pu и напряжению возбуждения поражают предел 6 pu. После прояснения ошибки и islanding механическая энергия СМ увеличивается с ее начального значения 0 pu к окончательному значению 0.80 pu, требуемых и моторным грузом имеющим сопротивление (2.49 МВт). После 3 секунд предельное напряжение стабилизируется в 1 pu. Частота вращения двигателя уменьшается скоротечно с 1789 rpm до 1635 об/мин, тогда она приходит в себя близко к ее нормальной стоимости после 2 секунд.

Если Вы увеличите продолжительность ошибки до 12 циклов, изменяя время размыкания контактов разъединителя на 0.3 с, то Вы заметите, что система разрушается. Скорость ASM замедляется к нолю после 2 секунд.

Вывод

Область применения асинхронного двигателя с аварийным дизель-генератором широкая, а именно он может понадобиться при автономном режиме работы, но и как у других устройств есть ряд достоинств, так и недостатков, главная задача инженера которая состоит в устранении и усовершенствовании.

Моделирование в среде Matlab позволяет выявлять ошибки в начале производства , более эффективно и дешевле создавать двигатели.

двигатель ротор дизель генератор

Список использованных источников

Библиотека Maple

Асинхронный двигатель: принцип действия, конструкции, типы и способы включения URL: http://5fan.info/rnaotrotrujgrnabew.html;

Ремонт электрических машин переменного тока- URL: http://ntp-pets.ru/remont-elektromashin-peremennogo-toka.html;

Асинхронный движок- URL: http://ctirling.ru/printsipi-raboti-dvigatelja/asinxronnyj-dvizhok-mexanizm-raboty-i-ustrojstvo/;

Проектирование асинхронных двигателей URL: http://edu.dvgups.ru/METDOC/GDTRAN/NTS/LOKOMOTIV/TIAG_ELEK_DVIG/METOD/ПЛЯСКИН,%20ДАВЫДОВ%20МП.PDF.

Размещено на Allbest.ru