расчет и анализ установившихся режимов работ электрических машин

Оглавление
Задание на курсовой проект
Введение
1. ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ И ПРИНЦИПА ДЕЙСТВИЯ СИЛОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СЕТИ
1.1 Силовой масляный трансформатор
1.2 Синхронный турбогенератор
1.3 Асинхронный двигатель
1.4 Синхронный двигатель
2. РАСЧЕТ УСТАНОВИВШЕГОСЯ РЕЖИМА СИЛОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СЕТИ
2.2 Расчет параметров и номинальных величин элементов
2.2.1 Параметры асинхронного двигателя
2.2.2 Параметры синхронного двигателя
2.2.3 Параметры статической нагрузки
2.2.4 Параметры трансформаторов
2.2.5 Параметры линии электропередачи
2.2.6 Параметры синхронного генератора
2.2.7 Расчет сопротивления связи между шинами генераторного напряжения и шинами узла нагрузки
2.3 Расчет номинального режима потребителей узла при напряжении узла Uу = 1 о.е.
2.3.1 Расчет режима АД
2.3.2 Расчет установившегося режима СД
2.3.3 Расчет режима статической нагрузки
2.3.4 Расчет суммарной мощности узла
2.3.5 Расчет режима питающей сети
2.4 Расчет номинального режима потребителей узла при пониженном напряжении узла Uу = 0,9 о.е.
2.4.1 Расчет режима АД
2.4.2 Расчет установившегося режима СД
2.4.3 Расчет режима статической нагрузки
2.4.4 Расчет суммарной мощности узла
2.4.5 Расчет режима питающей сети
3. АНАЛИЗ РЕЖИМОВ РАБОТЫ И ХАРАКТЕРИСТИК СИЛОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СЕТИ.
Список литературы

Узел нагрузкиПитающая сетьАДСДСНТРСГUвн, кВUнн, кВРн, кВтnnр, об/минРн, кВтmiв0, АРн, кВтQн, кВтSн, кВАРн, кВтiв0, А22500536540003180100002000400004000036015010Синхронная частота вращения асинхронного двигателя ncАД = 375 об/мин., синхронного двигателя ncСД = 250 об/мин. Схемы соединения обмоток статора АД, СД, СГ – звезда, трансформаторов – звезда / треугольник.Таблица 2.2Исходные данные потребителейN вар.АДСДηcosφMm/MнМп/МнIп/Iнηcosφxdxq20,950,822,40,65,20,940,91,41,0Таблица 2.3Параметры силовых элементов питающей сетиN варТр1, Тр2СГЛЭПUк, %Р0, кВтРк, кВтIm, %cosφxc, о.е.l, км210501420,60,82,4100Активное сопротивление линии в расчете на 100 км принять равным r0 = 30Ом, а индуктивное x0 = 40ОмИндивидуальное задание по анализу режимов работы и характеристик силовых элементов сети.Элемент – СГ. Рассчитать и построить в одних координатных осях внешние характеристики Uг = f(Iг)1) при kнас = 0,3 и cosφ = cosφном для iв=iв0 и iв=1,8iв0;1) при kнас = 0,4 и cosφ = 1для iв=iв0 и iв=1,5iв0;2.2 Расчет параметров и номинальных величин элементов2.2.1 Параметры асинхронного двигателя1) Электрические параметры и номинальные величины2) Базисные величины:3)Базисные величины эквивалентного АД2.2.2 Параметры синхронного двигателя1) Электрические параметры и номинальные величины:2) Базисные величины:2) Базисные величины эквивалентного СД:2.2.3 Параметры статической нагрузки1) Электрические параметры и номинальные величины:2) Базисные величины:2.2.4 Параметры трансформаторов1) Электрические параметры, приведенные к ВН:2) Базисные величичны:3) Электрические параметры трансформатора в о.е.:2.2.5 Параметры линии электропередачи2.2.6 Параметры синхронного генератора1) Электрические параметры и номинальные величины:2) Базисные величины:2.2.7 Расчет сопротивления связи между шинами генераторного напряжения и шинами узла нагрузкиСопротивления связи, приведенные к напряжению 150 кВ:Для перехода к относительным единицам примем в качестве базисной мощности сети базисную мощность генератора SБС = SБСГ =50000 кВА и разделим на базисное сопротивление:При одинаковой базовой мощности генератора и сети хС генератора в о.е. остается неизменным и равным хС = 2,4 о.е.2.3 Расчет номинального режима потребителей узла при напряжении узла Uу = 1 о.е.2.3.1 Расчет режима АДРассчитаем механическую характеристику М=f(s)и М/Мном = f(s) по схеме замещения АД.Расчет достаточно выполнить до SКР =r’2/xК = 0,0327/0,267=0,122, которому соответствует максимальный момент:или по отношению к номинальному моменту Mmax/Mном = 1,657/0,779=2,127. Это значение близко к заданной величине.Результаты расчета сведем в таблицу.S, о,е,0,0050,0100,0150,0200,0250,0300,0350,0400,045M, о,е,0,150,300,440,570,700,820,931,031,12M/Mном0,190,380,560,740,901,051,191,321,44SМ/МномПостроим Mmax/Mном = f(S) и для номинального внешнего момента определим величину номинального скольжения SN. Скорректировав величину SN при котором Mmax/Mном = 1 получили SN = 0,028295 о.е.По найденному значению определяем величину и фазовый сдвиг тока статора:Величина тока I1 должна быть при номинальном напряжении близка к единице.Потребляемая мощность двигателя из сети равна:В именованных единицах для SБАД = 16045кВА2.3.2 Расчет установившегося режима СДРассчитываем угловую характеристику СД М=f(σ) и М/Мном=f(σ) в диапазоне σ от 0 до 90 градусов.Мном = cosφ=0,9 и iВ = iВНОМРезультаты сведем в таблицуδ, град102030405060708090М, о.е.0.5521.0841.5742.0052.3622.6352.8172.9052.9М/Мном0.6141.20441.7492.2282.6252.9283.133.2283.223Построим зависимость М/Мном = f(δ) и по ней для номинального момента определим угол δN. Найденное по графику значение угла δN следует уточнить по формуле для активной мощности, которая для номинального режима равна cosφ. δМ/МномУточненное значение δN = 16,47°, ему соответствуют:Активная мощность:Реактивная мощность:В именованных единицах для SБСД = 14184кВА, IБСД = 819 А:2.3.3 Расчет режима статической нагрузкиВ именованных единицах SБСН = 10198кВА2.3.4 Расчет суммарной мощности узлаПриведем к базисной мощности сети SБСД = 50000 кВА.По результатам расчета режима потребителей построим диаграмму токов. С этой целью сведем данные по токам в таблицу. АДСДСНУзелI, А925,5819588 2060φ, град 36,5-35,7511,3 3,6Ток в узле равен:и в относительных единицах2.3.5 Расчет режима питающей сетиВ соответствии со схемой (п. 2.3.) и формулами определим величину напряжения в различных точках питающей сети, взаимные фазные сдвиги, потоки мощности, ЭДС генератора и его ток возбуждения. Ток во всех элементах питающей сети будет одинаковым и равным току узла Iy.1)Трансформатор Тр22) линия электропередачи3) трансформатор Тр14) синхронный генераторМощность силовых элементов представим в физических величинах, умножив их на SБС = 50000кВА.Элемент сетиВыходная мощностьПотери мощностиS, кВАР, кВТQ, кВАрΔS, кВАΔР, кВТΔQ, кВАрСГ37900366509750 - - - Тр1376003655065503001003200ЛЭП374503570054501508501100Тр235682356122235.441768883214.562.4 Расчет номинального режима потребителей узла при пониженном напряжении узла Uу = 0,9 о.е.2.4.1 Расчет режима АДРассчитаем механическую характеристику М=f(s) и М/Мном = f(s) по схеме замещения АД.Расчет достаточно выполнить до SКР =r’2/xК = 0,0327/0,267=0,122, которому соответствует максимальный момент:или по отношению к номинальному моменту Mmax/Mном = 0,585/0,779=0,751. Результаты расчета сведем в таблицу.S, о,е,0,0050,0100,0150,0200,0250,0300,0350,0400,045M, о,е,0,120,240,360,460,570,660,750,830,91M/Mном0,160,310,460,600,730,850,971,071,17SМ/МномПостроим Mmax/Mном = f(S) и для номинального внешнего момента определим величину номинального скольжения SN. Скорректировав величину SN при котором Mmax/Mном = 1 получили SN = 0,037 о.е.По найденному значению определяем величину и фазовый сдвиг тока статора:Потребляемая мощность двигателя из сети равна:В именованных единицах для SБАД = 16045кВА2.4.2 Расчет установившегося режима СДРассчитываем угловую характеристику СД М=f(σ) и М/Мном=f(σ) в диапазоне σ от 0 до 90 градусов.Мном = cosφ = 0,9 и iВ = iВНОМРезультаты сведем в таблицуδ, град102030405060708090М, о.е.0,3010,5880,8491,0731,2521,3801,4551,4771,450М/Мном0,2710,5290,7640,9661,1271,2421,3091,3291,305Построим зависимость М/Мном = f(δ) и по ней для номинального момента определим угол δN. Найденное по графику значение угла δN следует уточнить по формуле для активной мощности, которая для номинального режима равна cosφ.δМ/МномУточненное значение δN = 36,55°, ему соответствуют:Активная мощность:Реактивная мощность:В именованных единицах для SБСД = 14184кВА, IБСД = 819 А:2.4.3 Расчет режима статической нагрузкиВ именованных единицах SБСН = 10198кВА2.4.4 Расчет суммарной мощности узлаПриведем к базисной мощности сети SБСД = 50000 кВА,По результатам расчета режима потребителей построим диаграмму токов, С этой целью сведем данные по токам в таблицу, АДСДСНУзелI, А925,5819588 1973φ, град 36,5-23,7511,3 9,09Ток в узле равен:и в относительных единицах2.4.5 Расчет режима питающей сетиВ соответствии со схемой (п. 2.3.) и формулами определим величину напряжения в различных точках питающей сети, взаимные фазные сдвиги, потоки мощности, ЭДС генератора и его ток возбуждения, Ток во всех элементах питающей сети будет одинаковым и равным току узла Iy,1)Трансформатор Тр22) линия электропередачи3) трансформатор Тр14) синхронный генераторМощность силовых элементов представим в физических величинах, умножив их на SБС = 50000 кВА.Элемент сетиВыходная мощностьПотери мощностиS, кВАР, кВТQ, кВАрΔS, кВАΔР, кВТΔQ, кВАрСГ378003510014100---Тр136500350001050013001003600ЛЭП35050338509100145011501400Тр23417233741540987810936913. АНАЛИЗ РЕЖИМОВ РАБОТЫ И ХАРАКТЕРИСТИК СИЛОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СЕТИ.1) Задаем исходные данные:kНАС = 0,3;хСНЕНАС = хС = 2,4 cosφ = cosφН = 0,8Вариант 1: iВ=iВ0 = 360АВариант 2: iВ=1,8iВ0 = 648А2) Задаем условия расчета внешней характеристики: cosφ=0,8, iB/iB0 =i*B.3) Задаемся значением тока статора от 0 до 1,3Iн и определяем напряжение генератора по формуле:Величины Е0 и хс зависят от UГ и подчиняются условиям:Сначала по заданному току статора определяется напряжение генератора в предположении, что магнитная цепь не насыщенна. Если найденная величина напряжения окажется более UНОМ, то выполняется перерасчет, но уже по насыщенной характеристике холостого хода. Вариант №1Iг0,000,200,400,600,700,800,901,001,101,201,3E01,501,501,501,501,501,501,501,501,5011Xc0,720,720,720,720,720,720,720,722,402,402,4UГ1,501,411,311,201,141,081,020,950,760,420,00Вариант №2Iг0.000.200.400.600.700.800.901.001.101.201.31.40E01.861.861.861.861.861.861.861.861.501.0011.00Xc0.720.720.720.720.720.720.720.722.402.402.42.40UГ1.861.771.671.571.511.461.401.340.960.840.610.00Список литературы1 Копылов И.П. Электрические машины. 6-е изд.,испр.-М.:Высшая шко-ла.2009.-607с.2 Кацман М.М. Электрические машины. 5-е изд.,испр.М.: Высшая школа, 2009.463 с.3 Новиков Н.Н., Шутько В.Ф. Электрические машины: Учеб.пособие.-9-е изд., испр.-Екатеринбург, Изд.УрФУ; 2012-192 с.4 Проектирование электрических машин: учеб. для студентов электромехан. и электроэнергет. специальностей вузов / [И. П. Копылов, Б. К. Клоков, В. П. Морозкин, Б. Ф. Токарев] ; под ред. И. П. Копылова. - 4-е изд., перераб. и доп. -Москва: Юрайт, 2011. - 767 с.5 Беспалов В.Я. Электрические машины: учеб. пособие для студентов вузов, обучающихся по направлению подгот. 140600 "Электротехника, электромеханика и электротехнологии" / В. Я. Беспалов, Н. Ф. Котеленец. - Москва: Academia, 2006. - 320 с.6 Вольдек А.И. Электрические машины. Л.: 1978. 832 с.7 Костенко М.П., Пиотровский Л.М. Электрические машины. Л.: Энергия, 1972, ч. I. 544 с; 1973, ч. П. 648 с.8 Брускнн Д.Э., Зорохович А.Е., Хвостов В.С. Электрические машины. М.: Высшая школа, 1987, ч. I. 283 с; 1987, ч. II. 304 с.9 Петров Г.Н. Электрические машины. Ч. I. М: Энергия, 1974. 240 с. Ч. 2. М.: Энергия, 1963. 416 с. Ч. 3. М.: Энергия, 1968. 223 с.10 Важное А.И. Электрические машины. Л.: Энергия, 1974. 840 с.11 Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины: учеб. для студентов вузов, обучающихся по направлению подгот. дипломир. специалистов "Электротехника, электромеханика и электротехнологии"; в 2 т. Т. 1 / А. В. Иванов-Смоленский. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Издательство МЭИ, 2004. -652 с.