дизельные, газопоршневые, двухтопливные и газотурбинные

1. Двигатели постоянного тока.

Основным преимуществом данных двигателей, которое определяло повсеместное их использование на этапе развития электрических приводов, является легкость плавного регулирования скорости в широких пределах. Поэтому с развитием полупроводниковой промышленности и появлением относительно недорогих преобразователей частоты процент их использования постоянно уменьшается. Там, где это возможно двигатели постоянного тока заменяются приводами на основе асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Основные недостатки двигателя постоянного тока (невысокая надежность, сложность обслуживания и эксплуатации) обусловлены наличием коллекторного узла. Кроме того, для питания двигателя необходим источник постоянного тока или тиристорный преобразователь переменного напряжения в постоянное. При всех своих недостатках двигатели постоянного тока обладают высоким пусковым моментом и большой перегрузочной способностью. Что определило их использование в металлургической промышленности, станкостроении и на электротранспорте.

2. Синхронные двигатели.

Основным преимуществом данных двигателей является то, что они могут работать с коэффициентом мощности cosφ =1, а в режиме перевозбуждения даже отдавать реактивную мощность в сеть, что благоприятно сказывается на характеристиках сети: увеличивается ее коэффициент мощности, уменьшаются потери и падение напряжения. Кроме того, синхронные двигатели устойчивы к колебаниям сети. Максимальный момент синхронного двигателя пропорционален напряжению, при этом момент асинхронного двигателя пропорционален квадрату напряжения. Следовательно, при снижении напряжения синхронный двигатель сохраняет большую перегрузочную способность, а возможность форсировки возбуждения увеличивает надежность их работы при аварийных понижениях напряжения. Больший воздушный зазор по сравнению с асинхронным двигателем и применение постоянных магнитов делает КПД синхронных двигателей выше. Их особенностью также является постоянство скорости вращения при изменении момента нагрузки на валу.

При всех достоинствах синхронного двигателя основными недостатками, ограничивающими их применение являются сложность конструкции, наличие возбудителя, высокая цена, сложность пуска.

Поэтому синхронные двигатели преимущественно используются при мощностях свыше 100 кВт.

Основное применение – насосы, компрессоры, вентиляторы, двигатель-генераторные установки.

3. Асинхронные двигатели.

По конструктивному принципу асинхронные двигатели подразделяются на двигатели с короткозамкнутым и фазным ротором. При этом большинство используемых электродвигателей являются асинхронными с короткозамкнутым ротором. Столь широкое применение обусловлено простотой их конструкции, обслуживания и эксплуатации, высокой надежностью, относительно низкой стоимостью. Недостатками таких двигателей являются большой пусковой ток, относительно малый пусковой момент, чувствительность к изменениям параметров сети, а для плавного регулирования скорости необходим преобразователь частоты. Кроме того, асинхронные двигатели потребляют реактивную мощность из сети. Предел применения асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором определяется мощностью системы электроснабжения конкретного предприятия, так как большие пусковые токи при малой мощности системы создают большие понижения напряжения.

Использование асинхронных двигателей с фазным ротором помогает снизить пусковой ток и существенно увеличить пусковой момент, благодаря введению в цепь ротора пусковых реостатов. Однако, ввиду усложнения их конструкции, и как следствие, увеличения стоимости их применение ограничено. Основное применение – приводы механизмов с особо тяжелыми условиями пуска. Для уменьшения пусковых токов асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором может быть использовано устройство плавного пуска или преобразователь частоты.

В системах, где необходимо ступенчатое изменение скорости (например, лифты) используют многоскоростные асинхронные двигатели. В механизмах, требующих остановки за определенное время и фиксации вала при исчезновении напряжения питания, применяются асинхронные двигатели с электромагнитным тормозом (металлообрабатывающие станки, лебедки). Существуют также асинхронные двигатели с повышенным скольжением, которые предназначены для работы в повторно-кратковременных режимах, а также режимах с пульсирующей нагрузкой.

После того, как определен тип электродвигателя, полностью учитывающий специфику рабочего механизма и условия работы, необходимо определиться с рабочими параметрами двигателя: мощностью, номинальным и пусковым моментами, номинальными напряжением и током, режимом работы, коэффициентом мощности, классом энергоэффективности.

Вопрос 3

Электротехнологическими установками (ЭТУ) называются уста-новки, в которых электрическая энергия преобразуется в другие виды энергии с одновременным выполнением технологического процесса.

По характеру действия на обрабатываемое вещество все ЭТУ условно делятся на электротермические, электрохимические, электромеханические и электрокинетические.

Электротермические установки – это установки, в которых электри-ческая энергия служит для нагрева материалов и изделий. В электротерми-ческих установках преобразование электрической энергии в тепловую производится следующими способами:

- нагрев сопротивлением;

- индукционный нагрев;

- диэлектрический нагрев;

- дуговой нагрев;

- электронно- и ионно-лучевой нагрев;

- плазменный нагрев;

- лазерный нагрев.

В электрохимических и электрофизических установках использу-ется электрохимическое действие тока. К ним относятся: электролизные; электрохимические; электроэрозионные; электрохимико-механические ус-тановки.

В электромеханических установках действие электрического тока приводит к каким-то механическим усилиям. К ним относятся: магнито-импульсные; электромагнитные; электрогидравлические; ультразвуковые.

Электрокинетические установки – установки, в которых использу-ется электронноионная технология, включающая в себя: электризацию ве-щества, формирование движения в электрическом поле и др. Развитие по-лучили следующие виды установок. Электрогазоочистка – выделение из газового (воздушного) потока твердых тел или жидких частиц. Электросепарация – разделение многокомпонентных систем на составные части. Электроокраска – нанесение твердых или жидких покрытий на изделия и др.

4 вопрос

К основным достоинствам ламп накаливания следует отнести невысокую стоимость, удобство и простоту эксплуатации, наличие разнообразных конструкций на разные напряжения и мощности, возможность работы как на переменном, так и на постоянном токе, а также отсутствие пульсации светового потока.
Недостатками этого вида источников света являются низкие значения световой отдачи и средней продолжительности горения, невысокий уровень цветопередачи (кроме галогенных), недостаточная механическая прочность и чувствительность к колебаниям напряжения.
Газоразрядные лампы имеют высокую световую отдачу, достаточно большой срок службы, а также хорошие уровни цветопередачи (особенно у люминесцентных ламп низкого давления и ламп типа ДРИ), что является их несомненным достоинством.

Однако газоразрядные лампы как высокого, так и низкого давления обладают рядом существенных недостатков, обусловленных принципом действия данных источников света и устраняемых применением соответствующих рабочих схем или с помощью некоторых технических приемов. Отметим основные недостатки, сопровождающие работу большинства газоразрядных ламп.
Для зажигания и горения ламп необходимы специальные схемы включения, предусматривающие использование последовательно включенных пускорегулирующих аппаратов. Газоразрядные лампы имеют небольшой набор номинальных мощностей по сравне-нию с лампами накаливания и относительно большие габариты, что особенно характерно для люминесцентных ламп низкого давления. Лампы, работающие на переменном токе, не могут работать на постоянном токе с той же схемой включения. Эту особенность необходимо учитывать при проектировании системы аварийного освещения в случае, когда питание светильников аварийного освещения, работающих и в нормальном режиме, предполагается переключать на источник постоянного тока.
Все газоразрядные лампы при питании переменным током дают световой поток, пульсирующий с удвоенной частотой тока, что вызывает повышенную утомляемость глаз и может приводить к возникновению стробоскопического эффекта, который заключается в следующем. Если включить одну лампу в сеть переменного тока и наблюдать за каким-либо вращающимся или движущимся предметом, то при определенной частоте его вращения может создаться иллюзия, что предмет вращается в противоположном направлении или находится в неподвижном состоянии. При перемещении объекта с постоянной скоростью создается неверное представление, что он движется как бы скачкообразно.
Стробоскопические явления вредны для зрения и особенно опасны в производственных условиях, так как могут быть причиной травматизма. Для устранения явлений стробоскопии могут применяться многоламповые светильники с пускорегулирующими аппаратами, создающими искусственный сдвиг фазы напряжения переменного тока, электронные пускорегулирующие аппараты, специальные схемы включения газоразрядных ламп, а также подключение соседних светильников к разным фазам трехфазной сети.
Газоразрядные лампы являются источниками высших гармоник тока, что неблагоприятно сказывается на режимах электрической сети. Кроме того, работа ламп создает радиопомехи, распространяемые как по эфиру, так и по сети. Схемы с газоразрядными лампами потребляют помимо активной также и реактивную мощность, поэтому коэффициент мощности в сети с газоразрядными лампами высокого давления и люминесцентными лампами низкого давления с некомпенсированными ПРА находится в пределах 0,35-0,5. Однако для ламп низкого давления требуется выполнение индивидуальной компенсации потребляемой реактивной мощности до значения cos φ не ниже 0,9.
Влияние отклонения напряжения на работу газоразрядных ламп меньшее, чем для ламп накаливания, но при напряжении ниже 90 % номинального устойчивое зажигание ламп не обеспечивается.
Поскольку многие виды газоразрядных ламп содержат ртуть, их необходимо утилизировать централизованно.
Следует обратить внимание на различную степень зависимости рабочих характеристик ламп высокого и низкого давления от температуры окружающей среды. Режим работы большинства люминесцентных ламп низкого давления (особенно со стартерной схемой зажигания) сильно зависит от температуры воздуха, так как ее понижение или повышение относительно оптимального значения нарушает тепловой баланс лампы, что снижает ее эффективность. Для газоразрядных ламп высокого давления такая зависимость рабочих характеристик от температуры окружающей среды практически отсутствует, так как их разрядная трубка помещена в защитную стеклянную колбу. Такая особенность делает возможным эффективное применение газоразрядных ламп высокого давления для наружного освещения.
Нужно иметь в виду, что лампы высокого давления обычно имеют продолжительное время зажигания как из горячего, так и из холодного состояния. Оно обусловлено скоростью установления теплового режима колбы и составляет в среднем 2—10 мин.
К основным достоинствам светодиодов относится их длительный срок службы, поэтому они не нуждаются в частой замене. Кроме того, они очень компактны, при низком напряжении и очень небольших токах создают высокий уровень освещенности, имеют большую ударную прочность, не дают ни инфракрасного, ни ультрафиолетового излучения.

Источники света востребованы во всех областях человеческой деятельности — в быту, на производстве, в научных исследованиях и т. п. В зависимости от той или иной области применения к источникам света предъявляются самые разные технические, эстетические и экономические требования, и подчас отдается предпочтение тому или иному параметру источника света или сумме этих параметров.

Вопрос 5

Системой электроснабжения называется совокупность устройств, служащих для передачи, преобразования и распределения электрической энергии. Система электроснабжения промышленного предприятия предназначена для снабжения электроэнергией приемников, к которым относятся электродвигатели различных производственных механизмов, электрические печи, установки электрической сварки, осветительные, электролизные установки и т. п.

Источниками электроэнергии являются тепловые (ТЭС) или гидравлические (ГЭС) электрические станции, электрическая энергия на которых вырабатывается синхронными генераторами трехфазного тока. Последние приводятся в движение соответственно паровыми и гидравлическими турбинами. На тепловых электростанциях происходит преобразование тепловой энергии при сгорании угля, газа и т. д. На атомных электростанциях тепловая энергия есть результат расщепления атомов урана или других радиоактивных элементов в атомных реакторах. Гидротурбины используют энергию падающей воды.

Общие требования к системам электроснабжения

Системы электроснабжения промышленных предприятий должны обеспечивать следующее:
• экономичность;
• надежность электроснабжения;
• безопасность и удобство эксплуатации;
• качество электрической энергии;
• гибкость системы (возможность дальнейшего развития),
• максимальное приближение источников питания к электроустановкам потребителей.

Выбор системы электроснабжения промышленного предприятия должен осуществляться на основе технико-экономического сравнения нескольких вариантов. При создании системы электроснабжения необходимо учитывать категорию приемников электроэнергии. При определении категории сдедует руководствоваться требованиями ПУЭ [3]. При этом надо избегать необоснованного отнесения электроприемников к более высокой категории. Электроприемники и отделения цехов разной категории рассматриваются как объекты с разными условиями резервирования.

Надежность электроснабжения потребителя обеспечивается требуемой степенью резервирования. Электроприемники первой и второй категорий должны иметь резервные источники питания. Резервирование необходимо для продолжения работы основного производства в после-аварийном режиме. Питание электроприемников третьей категории не требует резервирования.

В соответствии с ПУЭ для электроприемников первой категории должны предусматриваться два независимых взаимно резервируемых источника питания.

В ряде электроприемников первой категории необходимо выявлять наиболее ответственные (особая группа приемников). Для них предусматривается третий независимый источник питания. В качестве третьего источника питания для особой группы и в качестве второго независимого источника питания для остальных электроприемников первой категории могут быть использованы собственные электростанции или электростанции энергосистемы (в частности, шины генераторного напряжения), агрегаты бесперебойного питания, аккумуляторные батареи и т. п. Назначение третьего независимого источника питания — обеспечение безаварийного останова производства. Завышение мощности третьего источника в целях использования его для продолжения работы производства при отключении двух основных независимых источников питания может быть допущено только при выполнении в проекте технико-экономического обоснования.

Схема электроснабжения электроприемников особой группы первой категории должна обеспечивать:
• постоянную готовность третьего независимого источника к включению и автоматическое его включение при исчезновении напряжения на обоих основных источниках питания;
• перевод независимого источника питания в режим горячего резерва при выходе из строя одного из двух основных источников
питания (в обоснованных случаях может быть допущено ручное включение третьего независимого источника питания).

Электроприемники второй категории рекомендуется обеспечивать электроэнергией от двух независимых взаимно резервируемых источников питания. Ко второй категории следует относить только такое технологическое оборудование, без которого невозможно продолжение работы основного производства на время послеаварийного режима.

Для правильного решения вопросов надежности необходимо различать аварийный и послеаварийный режимы работы. Систему электроснабжения следует строить таким образом, чтобы она в послеаварийном режиме обеспечивала функционирование основных производств предприятия после необходимых переключений. Мощности независимых источников питания в послеаварийном режиме определяются постепени резервирования системы. При этом используются все дополнительные источники и возможности резервирования.

Схема электроснабжения должна обеспечивать необходимое качество электрической энергии в соответствии с ГОСТ 13109—97 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения». На промышленных предприятиях могут быть установлены электроприемники с резкопеременными графиками нагрузок (приводы прокатных станов, дуговые электрические печи), однофазные электроприемники (электротермические и сварочные установки, освещение), электроприемники, нарушающие синусоидальность токов и напряже-ний (преобразователи всех типов, дуговые электрические печи и т. п.). Это приводит к возникновению колебаний напряжения, к нарушению симметрии токов и напряжений, к появлению высших гармонических составляющих токов и напряжений. Снижение качества электрической энергии приводит к дополнительным потерям энергии, уменьшает пропускную способность электрических сетей, приводит к сокращению срока службы электрооборудования, электрических машин, конденсаторных установок и т. д.

Качество электрической энергии может быть достигнуто:
• применением повышенных напряжений в питающих и распределительных сетях и приближением источников питания к электроприемникам (для электроприемников с резкопеременной нагрузкой);
• уменьшением реактивного сопротивления элементов схемы от источников питания до электроприемников с резкопеременной нагрузкой;
• включением на параллельную работу вторичных обмоток трансформаторов, питающих резкопеременную нагрузку;
• применением глубоких вводов напряжением 35 кВ и выше для питания крупных дуговых электропечей, главных электроприводов прокатных станов, преобразовательных установок большой мощности и т. д или питания таких электроприемников от отдельных линий непосредственно от энергосистемы, ГПП или ПГВ;
• применением симметрирующих устройств, фильтров высших гармоник, быстродействующих синхронных компенсаторов для выравнивания графиков электрических нагрузок и осуществлением других мероприятий, уменьшающих вредное воздействие электроприемников на системы электроснабжения.

Трансформаторные и распределительные подстанции следует максимально приближать к электроустановкам потребителей электроэнер-гии, сокращая число ступеней трансформации путем внедрения глубоких вводов, повышенных напряжений питающих и распределительных сетей, дальнейшего развития принципа разукрупнения подстанций, внедрения магистральных токопроводов.

Поиск по сайту: