Асинхронный двигатель с аварийным дизель-генератором
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.
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 - 20ºС;
давление - 760 мм рт. ст.;
относительная влажность - 50%.
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
. 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.
. 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.
. 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.
. 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.
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.