Настройка и испытания автоматических систем и судового электрооборудования - учебно-методическое пособие к лабораторным работам. Настройка и испытания автоматических систем и судового электрооб. Практикум по дисциплине Настройка и испытания автоматических систем и судового электрооборудования учебных планов подготовки бакалавров по направлениям 27. 03. 04
 Скачать 1.17 Mb.
|
|
параллельной работе генераторов точность распределения активных и реактивных нагрузок зависит от настройки внешних характеристик генератора - для реактивной нагрузки и приводного двигателя - для активной нагрузки. Если два (или более) параллельно работающих с сетью генераторных агрегата одинаково нагрузить ( 2 1 P P ) и после этого отключить от сети, оставив их работать на общие шины, то при отсутствии подключенной на шинах ГРЩ нагрузки агрегат с более пологой статической характеристикой (2) перейдет в двигательный режим (рис. 4.1, а). 30 При подключении к шинам ГРЩ нагрузки, равной 2 1 P P P , генераторный агрегат с более пологой характеристикой (с меньшим статизмом) нагрузится больше (рис. 4.1, б). Аналогично определяют и распределение реактивных нагрузок (реактивных токов). Согласно требованиям Регистра активные и реактивные мощности генераторов не должны отличаться более чем на 10 % Р н Системы автоматизации СЭС (устройства распределения активных и реактивных нагрузок, синхронизатор и т. д.), устройства контроля, защиты и сигнализации испытывают в составе СЭС. При этом системы контроля, защиты и сигнализации проверяют имитацией, как входных сигналов контролируемых параметров, так и аварийных режимов. При испытаниях СЭС на промышленную электрическую сеть необходимо учитывать, что сеть имеет колебания по частоте и напряжению, которые приводят к изменению активной и реактивной мощностей испытываемой станции в статическом режиме. Несимметрия напряжений промышленной береговой сети затрудняет настройку системы стабилизации напряжения генератора. Допустимые отклонения в сети регламентируют соответствующие ГОСТ: частоты - в пределах ±0,2 %, напряжения - ±5 %, несимметрии напряжения - 2 %. Однако эксплуатация заводских сетей показала, что в зависимости от специфики производства (наличия электроплавильных печей, сварочного б f хх Р 2 Р 1 2 1 ΔР ΔР f хх f с Р 2 Р 1 Р 1 =Р 2 2 f Р f Р 1 а Рис. 4.1 31 оборудования, мощных вентильных преобразователей) требования к качеству электроэнергии не всегда выполняются. Порядок выполнения работы: 1. Разработать методику проведения швартовных испытаний СЭС лабораторного стенда. 2. Провести испытания СЭС лабораторного стенда на береговую сеть. В отчете по лабораторной работе необходимо представить: 1. Разработанную методику испытаний. 2. Результаты испытаний. 3. Выводы 32 Лабораторная работа №5. Изучение лабораторного стенда для испытаний автоматических выключателей (АВ) Цель работы: изучить схему лабораторного стенда; изучить устройство и принцип действия АВ; провести информационный поиск по современным типам АВ. Общие положения В АВ можно различить следующие основные элементы: контакты с дугогасительной системой; привод; механизм свободного расцепления; расцепители; вспомогательные контакты. Контакты автоматов должны без перегрева длительно пропускать номинальные токи и выдерживать воздействие дуги при отключении токов к.з. Применяют две пары контактов - главные и дугогасительные. В нормальном режиме основная часть тока проходит по главным контактам, выполненным из меди, серебра или его сплавов. При отключении сначала размыкаются главные контакты, затем - дугогасительные, на которых и гасится дуга. В автоматах на небольшие токи предусматривается одна пара контактов. При протекании токов к.з. между контактами создается электродинамическое усилие, стремящееся разомкнуть контакты, чтобы компенсировать эту силу, шинки 1 изогнуты петлей, поэтому токи в шинках имеют разное направление, что создает электродинамическую силу, увеличивающую нажатие в контактах 2 (рис. 5.1). Дугогасительная система автомата предназначена для гашения дуги, возникающей при отключении автомата. Широко применяют дугогасительные камеры со стальными пластинами (эффект деления длинной дуги на короткие). При больших отключаемых токах применяют продольно-щелевые и лабиринтно- 33 щелевые камеры, где использован эффект гашения дуги в узкой щели. Материал камеры должен обладать высокой дугостойкостью. Приводы автоматов могут быть ручными и дистанционными. В первом случае включение производится поворотом рукоятки 12. Во втором случае воздействие осуществляется электромагнитом 11 или специальным электродвигателем. Возможно применение пневматического привода. Отключение автоматов происходит под действием отключающих пружин 14 при срабатывании механизма свободного расцепления. Механизм свободного расцепления обеспечивает отключение автомата в любой момент времени, в том числе при необходимости и в процессе включения. Он состоит из шарнирно связанных рычагов 13 и опоры. При включении движение от рукоятки 12 передается через рычаги 13 контактному рычагу 15, которые замыкает сначала дугогасительные (2), а затем главные (3, 4) контакты. Когда автомат включен, рычаги 13 встают в “мертвое положение”, опора не позволяет им переместиться вниз. Если произойдет включение на существующее к.з., то от действия расцепителя 8 механическая связь “сломает” рычаги 13 по шарнирному соединению O 3 и под действием отключающей пружины 14 контактная система переместится влево, произойдет отключение. Автомат может иметь один или несколько расцепителей. Расцепители - это электромагнитные или термобиметаллические механизмы, которые контролируют заданный параметр цепи и вызывают отключение автомата при превышении параметра. 34 Рис. 5.1. 1 – шинки электродинамического компенсатора; 2 - дугогасительные контакты; 3 - главные неподвижные контакты; 4 – главный подвижный контакт; 5 - биметаллический расцепитель; 6 - добавочное сопротивление, 7 – нагревательный элемент; 8 - максимальный расцепитель; 9 - минимальный расцепитель; 10 - независимый расцепитель; 11 – электромагнитный привод; 12 - рукоятка ручного включения; 13 - рычаги механизма свободного расцепления; 14 - отключающая пружина; 15 - контактный рычаг; 16 – удерживающая защелка; 17 – гибкая связь; 18 - дугогасительная камера. Биметаллический (тепловой) расцепитель 5 получает тепло от нагревателя 7, присоединенного к сети через шунт 6. При нагревании биметаллический пластина, состоящая из двух металлов, изгибается и передает усилие тяге, ломающей рычаги свободного расцепления. С помощью теплового расцепителя осуществляется защита от перегрузки. Время срабатывания зависит от тока перегрузки; чем больше ток, тем быстрее нагревается биметаллическая пластина и скорее происходит отключение. 35 Благодаря значительной тепловой инерции тепловые расцепители не реагируют на пусковые токи электродвигателей. Максимальный расцепитель 8 состоит из катушки и сердечника. Когда по катушке протекает ток к.з., сердечник создает усилие, ломающее рычаги 13, что приводит к отключению автомата. Ток срабатывания максимального pacцепителя можно регулировать. Кроме того, максимальный расцепитель может быть снабжен механизмом выдержки времени, зависящий или не зависящий от тока. Такие расцепители позволяют осуществить селективную защиту. Полупроводниковый максимальный расцепитель тока состоит из блока управления (блока полупроводникового максимального расцепителя БПР) и датчиков тока (измерительных элементов), устанавливаемых в каждом полюсе выключателя. Полупроводниковые расцепители (автоматы серии А3700)имеют следующую настройку: номинальная уставка в зоне перегрузки составляет 1,25 номинального тока выключателя (I нр ); время срабатывания 6 I нр лежит в пределах 4…16 с.; пределы регулирования уставки тока в зоне к.з. – 3…10 I нр Возможно применение минимального расцепителя 9, отключающего автомат при недопустимом снижении напряжения, а также независимого расцелителя 10 для дистанционного отключения автомата кнопкой SB. Вспомогательные контакты (блок-контакты) механически связаны с главными контактами и используются в цепях управления, сигнализации и блокировки. Технические характеристики АВ 1. Номинальный ток автоматического выключателя I н - максимальное значение протекающего в длительном режиме через автомат тока при нормальных условиях эксплуатации. 2. Калибруемое значение номинального рабочего тока теплового (или полупроводникового) расцепителя I нр – при длительном протекании тока с этим значением без отключения автоматического выключателя, но происходящим при протекании 36 за нормированное время тока, большего по значению, приблизительно 1,05 I нр – 1,2 I нр 3. Ток мгновенного расцепления – нормируется, как величина, кратная току теплового расцепителя I нр . Согласно этой характеристике, существуют следующие типы автоматических выключателей: тип «B» – от 3 до 5 I нр теплового расцепителя; тип «С» – от 5 до 10 I нр тип «D» и «К» – от 10 до 14 I нр 4. По времени срабатывания в зоне токов короткого замыкания: селективные – с отключением автоматического выключателя с выдержкой времени, нормальные (с временем срабатывания 0,02-1 секунды) быстродействующие (с временем срабатывания менее 0,005 секунды). Порядок выполнения работы: 1. Ознакомиться со схемой лабораторного стенда. 2. Изучить устройство автоматического выключателя. 3. Провести информационный поиск по современным АВ. В отчете по лабораторной работе необходимо представить: 1. Технические данные АВ, установленных на стенде. 2. Технические характеристики АВ, разных производителей. 3. Тенденции развития АВ 37 Лабораторная работа №6. Получение экспериментальных токо-временных характеристик расцепителей АВ и сравнение их с данными ТУ Цель работы: исследование токо-временных (время-токовых) характеристик автоматических выключателей. Общие положения Относительно редкий, но самый опасный вид повреждения – короткое замыкание (КЗ). Поскольку в месте КЗ выделяется большая энергия, возможны возгорания, пожары и разрушения электрооборудования. Особую опасность короткие замыкания представляют в ГРЩ, где токи КЗ достигают весьма больших значений. В случае КЗ t сраб < t доп..к. Выбор значений времени срабатывания защиты (t сраб ) и допустимого времени существования короткого замыкания (t доп.к ) определяется следующими факторами: t доп.к - пожароопасность и опасность для обслуживающего персонала; разрушающее действие дуги на электрооборудование; нарушение устойчивости работы ЭЭС и ухудшение качества электроэнергии. t сраб связано с обеспечением селективности, надежностью, массогабаритными показателями и стоимостью аппаратуры и т.д. Важной характеристикой быстродействия защиты является зависимость времени срабатывания защиты от тока (время–токовая характеристика, рис. 6.1). При КЗ время срабатывания не должно зависеть от тока. Поэтому идеальная характеристика защиты от КЗ должна состоять из двух перпендикулярных прямых, точка пересечения которых определяет t сраб при токе уставки I уст . Рис. 6.1. Идеальная время-токовая характеристика защиты от токов КЗ I уст t сраб 0 I t 38 Значительно более вероятным, но менее опасным является режим перегрузки, возникающей по различным причинам. Последствием длительной перегрузки, как правило, является выход электрооборудования из строя. В ряде случаев перегрузка может перейти в КЗ. Для более полного использования перегрузочной способности электрооборудования защита от перегрузки должна срабатывать с выдержкой времени, зависящей от величины перегрузки (рис. 2.2). Рис. 6.2. Время-токовая характеристика защиты от перегрузки Порядок выполнения работы: 1. Снять характеристику электромагнитного расцепителя АВ. 2. Снять время-токовую характеристику защитного устройства по перегрузке. В отчете по лабораторной работе необходимо представить: 1. Технические данные АВ. 2. Время-токовая характеристика электромагнитного расцепителя. 3. Время-токовая характеристика защитного устройства по перегрузке. 4. Выводы. 0 I t 39 Содержание Предисловие .......................................................................................................... 3 Лабораторная работа №1. .................................................................................... 4 Изучение состава и функциональных возможностей лабораторного стенда судовой электростанции (СЭС) .......................................................................... 4 Лабораторная работа №2. .................................................................................. 17 Разработка методики и проведение испытаний СЭС на штатную нагрузку 17 Лабораторная работа №3. .................................................................................. 23 Исследование параллельной работы источника с береговой сетью ............. 23 Лабораторная работа №4. .................................................................................. 26 Разработка методики и проведение испытаний СЭС на береговую сеть ..... 26 Лабораторная работа №5. .................................................................................. 32 Изучение лабораторного стенда для испытаний автоматических выключателей (АВ) ............................................................................................ 32 Лабораторная работа №6. .................................................................................. 37 Получение экспериментальных токо-временных характеристик расцепителей АВ и сравнение их с данными ТУ ............................................ 37 |