|
|
эсссе по электротехнике. эссэ Калыпин Иван Александрович ТЭО 9-17. Эссэ направленное на получение трехфазного тока и применение его в робототехнике
ЭССЭ направленное на получение трехфазного тока и применение его в робототехнике.
Переменный ток получил гораздо большее распространение в промышленности и быту, чем постоянный, так как упрощается конструкция электродвигателей, а синхронные генераторы могут быть выполнены на значительно большие мощности и более высокие напряжения, чем генераторы постоянного тока. Переменный ток позволяет легко трансформировать величину напряжения, что необходимо при передачи электроэнергии на большие расстояния. В современных условиях электрическая энергия вырабатывается преимущественно источниками энергии с трехфазной системой напряжений.
Изобретателем трехфазного переменного тока был Михаил Осипович Доливо-Добровольский. В период с 1888 по 1891 год ученым были сконструированы основные элементы трехфазной системы электроснабжения.
Преимущества трехфазной системы: экономичность передачи электроэнергии на большие расстояния, уравновешенность системы, простота конструкций электромагнитных устройств, возможность получения в одной установки двух рабочих напряжений.
Для получения трехфазного переменного тока необходим специальный генератор. Трехфазным называется такой генератор, который имеет обмотку, состоящую из трех частей. Каждая часть этой обмотки называется фазой. Поэтому эти генераторы и получили название трехфазных.
Для уяснения принципа действия трехфазного генератора обратимся к модели, схематически изображенной на рисунке 1. Модель состоит из статора, изготовленного в виде стального кольца, и ротора - постоянного магнита. На кольце статора расположена трехфазная обмотка с одинаковым числом витков в каждой фазе. Фазы обмотки смещены в пространстве одна относительно другой на угол 120°.
Представим себе, что ротор модели генератора приведен во вращение с постоянной скоростью против движения часовой стрелки. Тогда, вследствие непрерывного движения полюсов постоянного магнита относительно проводников обмотки статора, в каждой ее фазе будет наводиться э.д.с.
Применяя правило правой руки, можно убедиться, что э.д.с., наводимая в фазе обмотки северным полюсом вращающегося магнита, будет действовать в одном направлении, а наводимая южным полюсом - в другом. Следовательно, э.д.с. фазы генератора будет переменной.
Крайние точки (зажимы) каждой фазы генератора всегда размечают: одну крайнюю точку фазы называют началом, а другую- концом. Начала фаз обозначают латинскими буквами A, B, C, а концы их соответственно - X, Y, Z. Наименования «начало» и «конец» фазы дают, руководствуясь следующим правилом: положительная э. д. с. генератора действует в направлении от конца фазы к ее началу.
Э.д.с. генератора условимся считать положительной, если она наведена северным полюсом вращающегося магнита. Тогда разметка зажимов генератора для случая вращения его ротора против движения часовой стрелки должна быть такой, как показано на рисунке 1.
При постоянной скорости вращения полюсов ротора амплитуда и частота э.д.с., создаваемых в фазах обмотки статора, сохраняются неизменными. Однако в каждое мгновение величина и направление действия э.д.с. одной из фаз отличаются от величины и направления действия э.д.с. двух других фаз. Это объясняется пространственным смещением фаз. Все явления во второй фазе повторяют явления в первой фазе, но с опозданием. Говорят, что э. д. с. второй фазы отстает во времени от э.д.с. первой фазы. Они, например, в разное время достигают своих амплитудных значений. Действительно, наибольшее значение э.д.с., - наведенной в какой-либо фазе, будет в тот момент, когда центр полюса ротора проходит середину этой фазы. В частности, для момента времени, соответствующего расположению ротора, показанному на рисунке 1, электродвижущая сила первой фазы генератора будет положительной и максимальной. Положительное максимальное значение э.д.с. второй фазы наступит позже, когда ротор повернется на угол 120°. Поскольку за один оборот двухполюсного ротора генератора происходит полный цикл изменения э.д.с., то время T одного оборота является периодом изменения э.д.с. Очевидно, что для поворота ротора на 120° необходимо время, равное одной трети периода (T/3).
Следовательно, все стадии изменения э.д.с. второй фазы наступают позже соответствующих стадий изменения э.д.с. первой фазы на одну треть периода. Такое же отставание в периодическом изменении э.д.с. наблюдается в третьей фазе по отношению ко второй. Само собой разумеется, что по отношению к первой фазе периодические изменения э.д.с. третьей фазы совершаются с опозданием на две трети периода (2/3 T).
Путем придания соответствующей формы полюсам магнитов можно добиться изменения э.д.с. во времени по закону, близкому к синусоидальному.
Следовательно, если изменение э.д.с. первой фазы генератора происходит по закону синуса
e1 = Emsinωt ,
то закон изменения э.д.с. второй фазы может быть записан формулой
e2 = Em sin (ωt − T/3) ,
а третьей — формулой
e3 = Em sin (ωt − 2/3 T) ,
Сказанное иллюстрирует график рисунка 65.
Рис.2
Таким образом, можно сделать следующий вывод: при равномерном вращении полюсов ротора во всех трех фазах генератора наводятся переменные э.д.с. одинаковой частоты и амплитуды, периодические изменения которых по отношению друг к другу совершаются с запаздыванием на 1/3 периода.
Таблица 1 — основные понятия
Понятие
|
Определение
|
Релейная защита
|
комплекс устройств, предназначенных для быстрого, автоматического (при повреждениях) выявления и отделения от электроэнергетической системы повреждённых элементов этой электроэнергетической системы в аварийных ситуациях с целью обеспечения нормальной работы всей системы.
|
Автоматическая система регулирования
|
это замкнутая автоматическая система, основанная на принципе обратной связи (ОС) — управлении объектом с использованием информации о результатах управления. Только в случае отрицательной ОС происходит измерение и сравнение фактического контролируемого параметра объекта x(t)с заданным на данный момент времени g(t),в результате чего выявляется ошибка (рассогласование) xε(r) = x(t) - g(t), которая служит стимулом процесса регулирования, на ее основе формируется регулирующее воздействие y(t).
|
Автоматическое включение резервного питания и оборудования (АВР)
|
Устройства АВР должны предусматриваться для восстановления питания потребителей путем автоматического присоединения резервного источника питания при отключении рабочего источника питания, приводящем к обесточению электроустановок потребителя. Устройства АВР должны предусматриваться также для автоматического включения резервного оборудования при отключении рабочего оборудования, приводящем к нарушению нормального технологического процесса.
|
Автоматическое повторное включение
|
одно из средств электроавтоматики, повторно включающее отключившийся выключатель через определённое время, бывает однократного, двукратного и трехкратного действия (в некоторых современных схемах возможно до восьми циклов АПВ).
|
Таблица 2 — основные требования, предъявляемые к релейной защите и автоматике
Требование
|
Характеристика
|
Селективность
|
свойство РЗ избирать поврежденный участок и отключать только его.
|
Чувствительность
|
способность РЗ реагировать на возможные повреждения в минимальных режимах СЭС, когда изменение воздействующей величины будет минимальнои̌.
|
Быстродействие
|
ограничивает термическое и электродинамическое действие токов КЗ.
|
Надежность
|
свойство РЗ выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени.
|
Таблица 3 — основные принципы действия релейной защиты
Принцип действия
|
Характеристика принципа
|
Токовая защита
|
Принцип действия МТЗ аналогичен принципу действия токовой отсечки. В случае повышения силы тока в защищаемой сети защита начинает свою работу. Однако, если токовая отсечка действует мгновенно, то максимальная токовая защита даёт сигнал на отключение только по истечении определённого промежутка времени, называемого выдержкой времени.
|
Защита напряжением
|
Устройства защиты потребителей по напряжению даёт возможность фильтровать пики напряжения, возникающие аварийным во внешних сетях, блокировать импульсные пики высокой мощности.
|
Токовые направленные защиты
|
Токовые направленные защиты (ТНЗ) используются в основном в кольцевых сетях напряжением Uном£35 кВ с одним источником питания, если обеспечивают необходимую чувствительность и приемлемые выдержки времени. В сетях 110 и 220 кВ направленная токовая защита применяется в основном как резервная, а иногда, в сочетании с отсечкой, как основная.
Широкое применение в сетях с глухозаземленными нейтралями (Uном³110 кВ) имеют токовые направленные защиты нулевой последовательности со ступенчатыми характеристиками как основные или резервные от К(1) и К(1,1).
|
Дистанционные защиты
|
это сложные направленные или ненаправленные защиты с относительной селективностью, выполненные с использованием минимальных реле сопротивления, реагирующих на сопротивление линии до места КЗ, которое пропорционально расстоянию, т.е. дистанции. Отсюда и происходит название дистанционной защиты (ДЗ). Дистанционные защиты реагируют на междуфазные КЗ (кроме микропроцессорных ДЗ). Для правильной работы дистанционной защиты необходимо наличие цепей тока от ТТ присоединения и цепей напряжения от ТН. При отсутствии или неисправности цепей напряжения возможна излишняя работа ДЗ при КЗ на смежных участках.
|
Дифференциальные защиты
|
Принцип действия продольной дифференциальной защиты основан на сравнении токов фаз, протекающих через участки между защищаемым участком линии (или защищаемом аппаратом). Для измерения значения силы тока на концах защищаемого участка используются трансформаторы тока (TA1, TA2). Вторичные цепи этих трансформаторов соединяются с токовым реле (KA) таким образом, чтобы на обмотку реле попадала разница токов от первого и второго трансформаторов.
|
Высокочастотные защиты
|
линии электропередачи, состоящая из двух комплектов, располож. по концам защищаемой ЛЭП, связь между к-рыми осуществляется по проводам ЛЭП посредством ВЧ токов. Подобно дифференциальной защите В. з. обеспечивает селективное отключение защищаемой линии при КЗ без выдержки времени. Применяется на линиях средней и большой длины, где дифференц. защита непригодна вследствие высокой стоимости соединит. кабеля и недопустимо большого значения его сопротивления. Различают 2 вида В. з.: направленная с высокочастотной блокировкой, осн. на сравнении направлений потоков мощности по концам защищаемой ЛЭП, и дифференциально-фазная, осн. на сравнении фаз токов по концам ЛЭП.
|
Таблица 3 — защита АД напряжением до 1 кВ
Вид защиты
|
Характеристика
|
Защита двигателей
от КЗ
|
Аппараты защиты по своей отключающей способности должны соответствовать максимальному значению тока КЗ в начале защищаемого участка электрической сети.
|
Защита двигателей от перегрузки
|
выполненная посредством тепловых расцепителей и электротепловых реле. Если электродвигатель подключается в сеть через автоматический выключатель с тепловым или комбинированным расцепителем, то тепловой расцепитель используют для выполнения защиты от перегрузки. При этом наилучшая защита обеспечивается, если удается выбрать номинальный ток расцепителя равным номинальному току электродвигателя. В ряде случаев из-за невозможности установить требуемый ток срабатывания токовой отсечки комбинированного расцепителя приходится завышать его номинальный ток.
|
 |
|
|
Скачать 100.24 Kb.