ОТЧЁТ

По производственной практике(преддипломная)

Содержание.

1. Схема электроснабжения.

2. Элементы защиты от токов КЗ и перегрузок на ОАО «ПЗБФ» .

3. Электродвигатели постоянного и переменного тока.

5. Преобразователи.

6. Защита трансформатора.

7. Трансформаторы тока и напряжения.

8. Компенсирующие устройства.

9. Автоматизация производственных процессов.

Элементы защиты от токов КЗ и перегрузок.

Автоматический выключатель— это механическийкоммутационный аппарат, способный включать, проводить и отключатьтокипри нормальном состояниицепи, а также включать, проводить в течение заданного времени и автоматически отключать токи в указанном аномальном состоянии цепи, таких, как токикороткого замыкания. Марки автоматических выключателей ВА 47-63 4,5 кА и 6 кА, ВА 47-100 10кА.

Автоматические выключатели предназначены для многоразовой защиты электрических установок от перегрузок икоротких замыканий, то есть управляться токами короткого замыкания и перегрузки. Некоторые модели обеспечивают защиту от других аномальных состояний, например, от недопустимого снижениянапряжения.

Расцепители— это электромагнитные илитермобиметаллические элементы, служащие для отключения автоматического выключателя через механизм свободного расцепления при КЗ, перегрузках и исчезновении напряжения в первичной цепи. Механизм свободного расцепления состоит из рычагов, защелок, коромысел и отключающих пружин и предназначен для отключения автоматического выключателя, а также для устранения повторного включения автоматического выключателя на короткое замыкание при длительно существующей команде на включение.

Электрический предохранитель—электрический аппарат, выполняющий защитную функцию. Предохранитель защищает электрическую цепь и её элементы от перегрева и возгорания при протекании высокойсилы тока.

Вставка предохранителя обычно одноразовая. Для защиты электрических цепей устройствами неоднократного срабатывания (неразрушающийся элемент) обычно применяютсяавтоматические выключатели. В низковольтных цепях также применяютсясамовосстанавливающиеся предохранители.

Плавкий предохранитель— компонент силовой электроники одноразового действия, выполняющийзащитную функцию. В электрической цепи плавкий предохранитель является слабым участкомэлектрической цепи, сгорающий в аварийном режиме, тем самым разрывая цепь и предотвращая последующее разрушение высокойтемпературой^[1]. Минимальный ток перегрузки, при котором произойдёт гарантированное сгорание плавкой вставки составляет 1,6 от номинального тока: например, предохранитель номинальным током 10 ампер гарантированно сгорит при токе выше 16 ампер.

Электродвигатели постоянного и переменного тока.

Двигатель постоянного тока—электрическая машина,машина постоянного тока, преобразующая электрическую энергию постоянного тока в механическую энергию.

Статор (индуктор):

НастатореДПТ располагаются, в зависимости от конструкции, или постоянные магниты (микродвигатели), или электромагниты с обмотками возбуждения (катушками, наводящими магнитный поток возбуждения).

В простейшем случае статор имеет два полюса, то есть один магнит с одной парой полюсов. Но чаще ДПТ имеют две пары полюсов. Бывает и более. Помимо основных полюсов на статоре (индукторе) могут устанавливаться добавочные полюса, которые предназначены для улучшения коммутации на коллекторе.

Ротор (якорь):

Минимальное число зубцов ротора, при котором самозапуск возможен из любого положения ротора - три. Из трёх, кажущихся явно выраженными, полюсов, на самом деле один полюс всё время находится в зоне коммутации, то есть ротор имеет две пары полюсов (как и статор, так как в противном случае работа двигателя не возможна).

Ротор любого ДПТ состоит из многих катушек, на часть которых подаётся питание, в зависимости от угла поворота ротора, относительно статора. Применение большого числа (несколько десятков) катушек, необходимо для уменьшения неравномерности крутящего момента, для уменьшениякоммутируемого(переключаемого) тока, и для обеспечения оптимального взаимодействия между магнитными полями ротора и статора (то есть для создания максимального момента на роторе).

Коллектор(щёточно-коллекторный узел) выполняет одновременно две функции: являетсядатчиком углового положенияротора ипереключателемтока со скользящими контактами.

ДПТ классифицируют по виду магнитной системы статора:

·с постоянными магнитами;

·с электромагнитами:

·с независимым включением обмоток (независимое возбуждение);

·с последовательным включением обмоток (последовательное возбуждение);

·с параллельным включением обмоток (параллельное возбуждение);

·со смешанным включением обмоток (смешанное возбуждение):

·с преобладанием последовательной обмотки;

·с преобладанием параллельной обмотки;

Вид подключения обмоток статора существенно влияет на тяговые и электрические характеристики электродвигателя.

Двигатели переменного тока:

Двигатель переменного тока— электрический двигатель, питание которого осуществляетсяпеременным током. По принципу работы эти двигатели разделяются насинхронныеиасинхронные двигатели. Принципиальное различие состоит в том, что в синхронных машинах первая гармоникамагнитодвижущей силыстатора движется со скоростью вращения ротора (благодаря чему сам ротор вращается со скоростью вращения магнитного поля в статоре), а у асинхронных— всегда есть разница между скоростью вращения ротора и скоростью вращения магнитного поля в статоре (поле вращается быстрее ротора).

Синхронный электродвигатель— электродвигатель переменного тока, ротор которого вращается синхронно смагнитным полемпитающего напряжения. Данные двигатели обычно используются при больших мощностях (от сотен киловатт и выше).^[3]

Существуют синхронные двигатели с дискретным угловым перемещением ротора—шаговые двигатели. У них заданное положение ротора фиксируется подачей питания на соответствующие обмотки. Переход в другое положение осуществляется путём снятия напряжения питания с одних обмоток и передачи его на другие. Ещё один вид синхронных двигателей—вентильный реактивный электродвигатель, питание обмоток которого формируется при помощи полупроводниковых элементов.

Асинхронный электродвигатель— электродвигатель переменного тока, в котором частота вращения ротора отличается от частоты вращающего магнитного поля, создаваемого питающим напряжением. Эти двигатели наиболее распространены в настоящее время.

По количеству фаз двигатели переменного тока подразделяются на:

·однофазные— запускаются вручную, или имеют пусковую обмотку, или имеют фазосдвигающую цепь;

·двухфазные— в том числеконденсаторные;

·трёхфазные;

·многофазовые.

Преобразователи(тирристорные и частотные).

Тиристорные преобразователи частоты (инверторы) представляют собой устройства, преобразующие постоянное или переменное напряжение в переменное заданной частоты. Большинство современных тиристорных инверторов позволяют осуществлять изменение частотной характеристики выходного напряжения в требуемых пределах, благодаря чему они нашли широкое применение в различных отраслях промышленности и транспорта, например, для плавной регулировки скорости вращения асинхронных электродвигателей, обеспечения необходимого режима электропитания плавильных печей и т.п.

Частотный преобразователь—электронноеустройство для изменениячастотыэлектрического тока(напряжения).

Частотный преобразователь служит для плавного регулирования скоростиасинхронногоэлектродвигателяили синхронного двигателя за счет создания на выходе преобразователя электрического напряжения заданной частоты.

Преобразователь частоты состоит изэлектрического приводаи управляющей части.Электрический приводчастотного преобразователя состоит из схем, в состав которых входиттиристорилитранзистор, которые работают в режиме электронных ключей. В основе управляющей части находитсямикропроцессор, который обеспечивает управление силовыми электронными ключами, а также решение большого количества вспомогательных задач (контроль, диагностика, защита).

Защита трансформатора.

Дифференциа́льная защи́та— один из видоврелейной защиты, отличающийся абсолютнойселективностьюи выполняющейся быстродействующей (без искусственной выдержки времени). Применяется для защитытрансформаторов,автотрансформаторов,генераторов, генераторных блоков,двигателей,линий электропередачии сборных шин (ошиновок). Различаютпродольнуюипоперечнуюдифференциальные защиты.

Продольная дифференциальная защита:

Принцип действия продольной дифференциальной защиты основан на сравнениитоков, протекающих через участки между защищаемым участком линии (или защищаемомаппаратом). Для измерения значения силы тока на концах защищаемого участка используютсятрансформаторы тока(TA1,TA2). Вторичные цепи этих трансформаторов соединяются с токовымреле(KA) таким образом, чтобы на обмотку реле попадала разница токов от первого и второго трансформаторов.

Область применения:

Дифференциальная защита устанавливается в качестве основной для защиты трансформаторов и автотрансформаторов. Одним из недостатков такой защиты является сложность её исполнения: в частности, требуется наличие надёжной, помехозащищённой линии связи между двумя участками, на которых установлены трансформаторы тока. В связи с этим, дифференциальную защиту применяют для защиты одиночно работающих трансформаторов и автотрансформаторов мощностью 6300 кВА и выше, параллельно работающих трансформаторов и автотрансформаторов мощностью 4000 кВА и выше и на трансформаторах мощностью 1000 кВА и выше, если токовая отсечка не позволяет добиться необходимой чувствительности при коротком замыкании на выводах высокого напряжения, амаксимальная токовая защитаимеет выдержку времени более, чем 0,5с.

Поперечная дифференциальная защита:

Принцип действия поперечной дифференциальной защиты так же заключается в сравнении значений токов, но в отличие от продольной, трансформаторы тока устанавливаются не на разных концах защищаемого участка, а на разных линиях, отходящих от одного источника (например, на параллельных кабелях, отходящих от одноговыключателя). Если произошло внешнее короткое замыкание, то данная защита его не почувствует, так как разность значений силы тока, измеряемых на этих линиях, будет практически равна нулю. В случае же короткого замыкания непосредственно на одном из защищаемых кабелей разница токов не будет равняться нулю, что даст основание для срабатывания защиты.

Область применения:

Данная защита устанавливается только как дополнительная, что связано с серьёзным её недостатком: в случае выведения из эксплуатации одной из линий, защита перестаёт быть селективной, поэтому её приходится отключать. Однако, этот вид защиты довольно прост в исполнении, а также позволяет производить селективное отключение в тех сетях, где нет возможности установить токовую отсечку. Поперечную защиту применяют для защиты кабельных линий, генераторов

Релейная защита— комплекс автоматических устройств, предназначенных для быстрого (при повреждениях) выявления и отделения отэлектроэнергетической системыповреждённых элементов этой электроэнергетической системы в аварийных ситуациях с целью обеспечения нормальной работы всей системы.

Токовая защита- это разновидность релейной защиты, которая реагирует на превышение тока на защищаемом участке сети по отношению к току срабатывания, или уставке. В зависимости от того, каким образом обеспечивается селективность действия с последующей (от источника питания) защитой, различаютмаксимальную токовую защиту (МТЗ)итоковую отсечку (ТО). В радиальных (разомкнутых) сетях на ВЛ класса напряжения 6-10 кВ и выше наиболее распространённым вариантом организации защит от трёхфазных и междуфазных коротких замыканий является применение двухступенчатой защиты, включающей МТЗ и ТО. Для реализации МТЗ в ряде случаев применяются реле с зависимой от времени защитной характеристикой, а для ТО - всегда с независимой. При этом защита может выполняться на двух отдельных реле, или на одном реле, совмещающем обе ступени (например, РТ-80 и РТ-90), а также на базе цифровых многоступенчатых реле (SPAC и др.).

Максимальная токовая защита (МТЗ)- селективность действия обеспечивается за счёт задержки по времени срабатывания. Выбортока срабатывания МТЗ осуществляется таким образом, чтобы его значение превышало максимальный рабочий ток в месте установки защиты на величину, которая зависит от коэффициентов надёжности и возврата реле, а также от коэффициента самозапуска (обычно не менее, чем в 1,2 - 2,0 раза). Это исключает возможность ложного действия защиты в нормальном режиме работы сети. При протекании тока КЗ срабатывание реле, как было отмечено ранее, происходит с определённой задержкой.Уставкапо времени срабатыванияпредыдущей (от источника питания) защиты должна быть больше, чем уставка последующей, на величину так называемой ступени селективности Δt (порядка 0,2 - 1,0 с - в зависимости от типа реле, на базе которых выполнены защиты). Таким образом, в радиальных секционированных сетях при коротком замыкании в конце линии первой должна сработать ближайшая к месту возникновения КЗ защита, а в случае её отказа (через промежуток времени, равный ступени селективности) - предыдущая защита. Очевидно, что недостатком МТЗ является "накопление" задержек по времени, т.е. увеличение времени срабатывания защиты при переходе от конца линии к источнику. Следует учитывать, что токи короткого замыкания тем выше, чем ближе место возникновения КЗ к источнику питания. Таким образом, в радиальных секционированных сетях время отключения повреждённой линии посредством сигнала МТЗ при наиболее тяжёлых КЗ вблизи питающих шин может оказаться неприемлемым с точки зрения термической стойкости оборудования. Считается нормальным, если максимальная уставка по времени срабатывания не превышает 2,0 - 2,5 с.Коэффициент чувствительности МТЗопределяется как отношение тока междуфазного КЗ в конце защищаемой зоны к фактическому току срабатывания защиты, и в соответствии с требованиями ПУЭ (см. п.3.2.1. - 4.1.) должен составлять не менее 1,5 (для зоны дальнего резервирования в пределах действия последующей защиты - около 1,2).

Токовая отсечка (ТО)- селективность действия обеспечивается за счёт отстройки от максимального тока КЗ в конце защищаемой зоны. ТО представляет собой быстродействующую защиту, которая срабатывает без задержки по времени, и отключает наиболее тяжёлые короткие замыкания вблизи питающих шин. Величинатока срабатывания отсечкидолжна приблизительно в 1,1 - 1,2 раза превышать расчётный ток трёхфазного КЗ в конце зоны действия ТО (т.е. в месте установки последующей защиты); указанная кратность определяется коэффициентом надёжности применяемых реле.Коэффициент чувствительности ТО, исходя из п.3.2.26. ПУЭ, может быть рассчитан как отношение тока трёхфазного КЗ в месте установки защиты к фактическому току срабатывания отсечки, и должен составлять не менее 1,2. Иначе говоря, зона действия токовой отсечки должна покрывать около 20% от длины линии. Недостатком токовой отсечки является ограниченность зоны действия, поэтому она применяется только совместно с МТЗ в качестве второй ступени; при этом ТО обладает абсолютной селективностью, т.к. величина тока КЗ вне защищаемой зоны всегда меньше тока срабатывания отсечки.

Трансформаторы тока и напряжения.

Трансформа́тор то́ка—трансформатор, первичная обмотка которого подключена кисточнику тока.

Трансформа́тор то́ка—трансформатор, предназначенный для преобразования тока до значения, удобного для измерения. Первичная обмотка трансформатора тока включается последовательно в цепь с измеряемым переменным током, а во вторичную включаются измерительные приборы. Ток, протекающий по вторичной обмотке трансформатора тока, пропорционален току, протекающему в его первичной обмотке.

Трансформаторы тока широко используются для измерения электрического тока и в устройствахрелейной защитыэлектроэнергетических систем, в связи с чем на них накладываются высокие требования по точности. Трансформаторы тока обеспечивают безопасность измерений, изолируя измерительные цепи от первичной цепи с высоким напряжением, часто составляющим сотни киловольт.

К трансформаторам тока предъявляются высокие требования по точности. Как правило, трансформатор тока выполняют с двумя и более группами вторичных обмоток: одна используется для подключения устройств защиты, другая, более точная— для подключения средств учёта и измерения (например,электрических счётчиков).

По исполнению и применению трансформаторы тока бывают следующих видов:

·встроенный трансформатор тока — трансформатор тока, первичной обмоткой которого служит ввод электротехнического устройства;

·опорный трансформатор тока — трансформатор тока, предназначенный для установки на опорной плоскости;

·проходной трансформатор тока — трансформатор тока, предназначенный для использования его в качестве ввода;

·шинный трансформатор тока — трансформатор тока, первичной обмоткой которого служит одна или несколько параллельно включенных шин распределительного устройства (шинные трансформаторы тока имеют изоляцию, рассчитанную на наибольшее рабочее напряжение);

·втулочный трансформатор тока — проходной шинный трансформатор тока;

·разъемный трансформатор тока — трансформатор тока без первичной обмотки,магнитная цепькоторого может размыкаться и затем замыкаться вокруг проводника с измеряемым током;

·электроизмерительные клещи — переносный разъемный трансформатор тока.

Марки трансформаторов тока ТОЛк-6, ТОЛК6-1.

Трансформатор напряжения—трансформатор, питающийся отисточника напряжения. Типичное применение - преобразование и гальваническая развязка высокогонапряженияв низкое в измерительных цепях. Применение трансформатора напряжения позволяет изолировать логические цепи защиты и цепи измерения от цепи высокого напряжения.

Трансформаторы напряжения бывают следующих видов:

·заземляемый трансформатор напряжения — однофазный трансформатор напряжения, один конец первичной обмотки которого должен быть заземлен, или трехфазный трансформатор напряжения, нейтраль первичной обмотки которого должна быть заземлена;

·незаземляемый трансформатор напряжения — трансформатор напряжения, у которого все части первичной обмотки, включая зажимы, изолированы от земли до уровня, соответствующего классу напряжения;

·каскадный трансформатор напряжения — трансформатор напряжения, первичная обмотка которого разделена на несколько последовательно соединенных секций, передача мощности от которых к вторичным обмоткам осуществляется при помощи связующих и выравнивающих обмоток;

·емкостный трансформатор напряжения — трансформатор напряжения, содержащий емкостный делитель;

·двухобмоточный трансформатор напряжения — трансформатор напряжения, имеющий одну вторичную обмотку;

·трехобмоточный трансформатор напряжения — трансформатор напряжения, имеющий две вторичные обмотки: основную и дополнительную.

·Марки трансформаторов напряжения ЗНОЛ.06, ЗНОЛП.

Компенсирующие устройства.

Компенсирующие устройства— элементэлектрической сети. Условно их разделяют на устройства: а) длякомпенсации реактивной мощности, потребляемой нагрузками и в элементах сети (поперечно включаемые батареи конденсаторов, синхронные компенсаторы, синхронные двигатели и тому подобные устройства), б) для компенсации реактивных параметров линий (продольно включаемые батареи конденсаторов, поперечно включаемые реакторы и т.д.)

Компенсация реактивной мощности— целенаправленное воздействие на балансреактивной мощностив узлеэлектроэнергетической системыс целью регулирования напряжения, а в распределительных сетях и с целью снижения потерь электроэнергии^[1]. Осуществляется с использованиемкомпенсирующих устройств. Для поддержания требуемых уровней напряжения в узлах электрической сети потребление реактивной мощности должно обеспечиваться требуемой генерируемой мощностью с учетом необходимого резерва. Генерируемая реактивная мощность складывается из реактивной мощности, вырабатываемой генераторами электростанций и реактивной мощности компенсирующих устройств, размещенных в электрической сети и в электроустановках потребителей электрической энергии.

Компенсация реактивной мощности особенно актуальна для промышленных предприятий, основными электроприёмниками которых являютсяасинхронные двигатели, в результате чегокоэффициент мощностибез принятия мер по компенсации составляет 0,7— 0,75. Мероприятия по компенсации реактивной мощности на предприятии позволяют:

·уменьшить нагрузку натрансформаторы, увеличить срок их службы,

·уменьшить нагрузку напровода,кабели, использовать их меньшего сечения,

·улучшитькачество электроэнергииу электроприемников (за счёт уменьшения искажения формы напряжения),

·уменьшить нагрузку на коммутационную аппаратуру за счет снижения токов в цепях,

·избежать штрафов за снижение качества электроэнергии пониженнымкоэффициентом мощности,

·снизить расходы на электроэнергию.

Автоматизация производственных процессов.

Научные основы А. п. развиваются главным образом по 3 направлениям. Во-первых, разрабатывают методы эффективного изучения закономерностей объектов управления, их динамики, устойчивости, зависимости поведения от воздействия внешних факторов. Эти задачи решаются исследователями, конструкторами и технологами-специалистами конкретных областей науки и производства. Сложные процессы и объекты изучают методами физического и математического моделирования, исследования операций с использованием аналоговых и цифровых вычислительных машин.

Во-вторых, определяют экономически целесообразные методы управления, тщательно обосновывают цель и оценочную функцию управления, выбор наиболее эффективной зависимости между измеряемыми и управляющими параметрами процесса. На этой основе устанавливают правила принятия решений по управлению и выбирают стратегию поведения руководителей производства с учётом результатов экономических исследований, направленных на выявление рациональных закономерностей системы управления. Конкретные цели управления зависят от технико-экономических, социальных и других условий. Они состоят в достижении максимальной производительности процесса, стабилизации высокого качества выпускаемой продукции, наибольшего коэффициента использования топлива, сырья и оборудования, максимального объёма реализованной продукции и снижении затрат на единицу изделия и др.

В-третьих, ставится задача создания инженерных методов наиболее простого, надёжного и эффективного воплощения структуры и конструкции средств автоматизации, осуществляющих заданные функции измерения, обработки полученных результатов и управления. При разработке рациональных структур управления и технических средств их осуществления применяют теорию алгоритмов, автоматов, математическую логику и теорию релейных устройств. С помощью вычислительной техники автоматизируют многие процессы расчёта, проектирования и проверки устройств управления. Выбор оптимальных решений по сбору, передаче и обработке данных основывается на методах теории информации. При необходимости многоцелевого использования больших потоков информации применяются централизованные (интегральные) методы её обработки (см.Автоматов теория,Информации теория,Логика).

Структура управления, оптимально выбранная для выполнения заданных целей, в сочетании с комплексом технических средств (измерительных, регулирующих, исполнительных, по сбору и обработке информации всех видов и т. д.), во взаимодействии с объектом управления и человеком (оператором, диспетчером, контролёром, руководителем участка) на основе рационально построенных форм и потоков информации образует автоматизированную систему управления (АСУ). В СССР системный подход к построению и использованию комплекса средств автоматизации измерения и управления, широкое агрегатирование этих средств в рамках государственной системы промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП) стал основой государственной политики в области А. п.

В современную АСУ входят устройства для первичного формирования, автоматического извлечения и передачи, логической и математической обработки информации, устройства для представления полученных результатов человеку, выработки управляющих воздействий и исполнительные устройства. В ГСП все они группируются по функциональному, информационному и конструктивно-технологическому признакам, образуя на унифицированной элементной базе блочные наборы, из которых составляются необходимые агрегатные комплексы средств автоматизации.

В создании и выпуске унифицированных агрегатных устройств вместе с СССР участвуют социалистические страны, объединённые Советом экономической взаимопомощи (СЭВ). Создаваемая совместно унифицированная система средств автоматического контроля, регулирования и управления (УРС) сочетается с ГСП по всем основным параметрам.