Курс лекций Специальность: 140613 «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования»



жүктеу 0.75 Mb.
бет1/5
Дата04.05.2019
өлшемі0.75 Mb.
түріКурс лекций
  1   2   3   4   5




ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

МЦЕНСКИЙ ФИЛИАЛ ГОУ ВПО

«ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»





Кафедра металлургических и электротехнических дисциплин


И.И. Чудинова
потребители электрической энергии

Курс лекций


Специальность: 140613 «Техническая эксплуатация и обслуживание

электрического и электромеханического оборудования»

2006


Автор:

преподаватель электротехнических дисциплин ____________ И.И. Чудинова


Рецензент:

преподаватель спец. дисциплин______________________Ю.В. Великий

. Рассматривается классификация промышленных потребителей электрической энергии , характеристика типовых потребителей, их влияние на работу электрической сети, взаимоотношение потребителей и энергосистемы. Курс лекций рассчитан на студентов среднего профессионального образования электротехнических специальностей.

Курс лекций рассмотрен и одобрен:



На заседании кафедры металлургических и электротехнических дисциплин

«___» ______________200 г., протокол №________


Зав. кафедрой. _____________ И.И. Чудинова

На заседании УМСС факультета МЭи АП «__» _________200 г., протокол №___



Председатель УМСС ________________Т.А. Чумакова


Содержание


Введение

4

Лекция 1 Введение Общие требования к качеству эл. энергии

5

Раздел 1 Потребители электроэнергии и электроприемники.




Лекция 2. 1.1 Классификация потребителей электрической энергии

7

Лекция 3. Тема 1.2 характеристика типовых электроприводов

11

Лекция 4. Тема 1.3 ручной электроинструмент

14

Лекция 5 Тема 1.4 Характеристика установок электроосвещения

16

Лекция 6 Тема 1.5 Характеристика электротермических установок

19

Лекция 7 Тема 1.6 Характеристика установок электрической сварки

26







Лекция 8. Тема 1.7 Использование электрической энергии в электрохимическом производстве

30

Лекция 9. Тема 1.8 Применение электрических полей в технологических процессах

33

Лекция 10. Тема 1.9 установки для электроэрозионной обработки. Промышленные лазеры

40

Раздел 2 эксплуатация электроустановок потребителей




Лекция 11. Тема 2.1 Организация взаимоотношений между энергосистемой и потребителями

44

Лекция 12. Тема 2.2 общие требования к эксплуатации электроустановок

45

Лекция 13. Тема 2.3 Управление электроэнергетическими системами

49







Список литературы

51



ВВЕДЕНИЕ
Курс лекций составлен в соответствии с учебным планом специальности 140613 «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования и рабочей программой курса «потребители электрической энергии» для студентов среднего профессионального образования.

Предметом изучения дисциплины «Потребители электроэнергии» является электрооборудование производственных объектов, их технических характеристик и методов их воздействия на электрическую сеть.

Современное электрооборудование - это совокупности миллионов электрических машин, аппаратов, преобразователей и других устройств, которые используются во всех отраслях промышленности, сельского хозяйства, транспорте и в быту. Часто эти устройства связаны между собой электрически и механически таким образом, что они образуют сложнейшие электротехнические системы, в которых происходит преобразование энергии из одного вида в другие

Дисциплина базируется на знаниях, полученных студентами при изучении дисциплин:



    • электротехника ;

    • электроснабжение объектов;

    • Электрическое и электромеханическое оборудование и др.

знания, полученные в ходе изучения курса «Потребители электроэнергии» могут быть полезны при изучении специальных дисциплин «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования», «Энергосбережение и качество электроэнергии», а также при выполнении курсовых проектов по специальным дисциплинам и в ходе дипломного проектирования.

.

Целью преподавания дисциплины «Потребители электроэнергии» является формирование знаний о типовом электрооборудовании производственных объектов:

-изучение воздействия основного электрооборудования производственных объектов на электрическую сеть;

-требования к электроснабжению характерных электроприемников;

- построение взаимоотношений между энергоснабжающей организацией и потребителями.

Курс лекций может быть полезен и для других специальностей электротехнического направления.

Лекция 1: ВВедение

Общие требования к качеству эл. энергии

Современное развитие электрооборудова­ния промышленных предприятий отличается большим распространением электроприемни­ков с неблагоприятными с точки зрения ра­боты системы электроснабжения характерис­тиками. Это обусловливается возросшими требованиями в области совершенствования и рационализации технологических процессов в промышленности и ставит трудные задачи при построении рациональной системы элект­роснабжения.

При проектировании элект­роснабжения необходимо прорабатывать ме­роприятия по нормализации рабочих режи­мов электрических сетей, питающих злектроприемники, работа которых неблагоприятно отражается на качестве электроэнергии и на рациональных режимах работы ЭП, например электропе­чей. Это необходимо по условиям работы дру­гих электроприемников, присоединенных к электрическим сетям той же системы элект­роснабжения. Прогресс в технологических процес­сах требует соответствующего приспособле­ния систем электроснабжения к новым усло­виям их работы. Необходимо предусматривать мероприятия и устройства, обеспечивающие надлежащее качество элект­роэнергии, установленное соответствующими стандартами, правилами устройства и прави­лами эксплуатации.

Для систем трехфазного тока качество электро­энергии характеризуется:

-отклонениями и ко­лебаниями напряжения и частоты от установ­ленных норм,

-несинусоидальностью формы кривой напряжения,

- смещением нейтрали

- несимметрией напряжений основ­ной частоты.


Показатели качества электро­энергии во всем должны соответствовать тре­бованиям ГОСТ 13109—97 «Нормы качества электрической энергии у ее приемников, при­соединенных к электрическим сетям общего назначения», в котором подробно регламен­тированы нормативы качества и допустимые отступления. Мероприятия по обеспечению показателей качества электроэнергии, приве­денные в ГОСТ 13109—97, должны решать­ся комплексно при проектировании электро­снабжения, электропривода и электротермических установок. Они должны базироваться на

- рациональной технологии и режимах производства;

-правильном выборе типов и параметров электропривода и электропечей;

-на оптимальном решении системы электроснабежения в целом с учетом как энергетических, так и технологических факторов.


Энергоснабжающая организация обязана поставлять предприятию электроэнергию на нормированном уровне напряжения и часто­ты во всех ситуациях, предусмотренных ГОСТ 13109—97. Промышленное предприятие обя­зано принимать меры, чтобы такие показате­ли качества электроэнергии, как колебание напряжения, несинусоидальность формы кри­вой напряжения, несимметрия напряжений, были в пределах нормированных величин, так как ухудшение этих показателей качества вызывается работой определенных видов электроприемников и практически не зависит от энергосистемы.

Электропромышленность должна обеспечи­вать поставку электротехнического оборудо­вания, не ухудшающего показатели качества электроэнергии в системах электроснабжения против нормированных значений.

Для обеспечения надлежащего качества электроэнергии в проектах в первую очередь следует предусматривать использование уст­ройств, необходимых также и по другим усло­виям, например для компенсации реактивной мощности и др.

Для этой цели в проектах должны преду­сматриваться устройства и приборы, необхо­димые для контроля качества электроэнергии и соответствия ее показателям, приведенным в ГОСТ 13109—97*.




Раздел 1. Потребители электроэнергии

и электроприемники

Лекция 2. Тема 2.1 Классификация потребителей электрической энергии
1 Классификация

2 Графики электрических нагрузок, их классификация и формирование

3 Режимы работы потребителей электрической энергии и энергосилового оборудования промышленных предприятий
1 Классификация

Приемником электроэнергии — электроприемником, токопри­емником — называют электрическую часть производственной установки, получающую электроэнергию от источника и преобразующую ее в механическую, тепловую, химическую, световую энергию, а также в энергию электростатического или электромагнитного поля.

Приемники электрической энергии промышленных предпри­ятий классифицируют на следующие группы:

1. Приемники трехфазного тока напряжением до 1000 В, часто­той 50 Гц.

2. Приемники трехфазного тока напряжением выше 1000 В, частотой 50 Гц.

3. Приемники однофазного тока напряжением до 1000 В, часто­той 50 Гц.

4. Приемники, работающие с частотой, отличной от 50 Гц, пи­таемые от преобразовательных подстанций и установок.

5. Приемники постоянного тока, питаемые от преобразователь­ных подстанций и установок.
По мощности и напряжению все потребители электроэнергии можно разделить на две группы:

- потребители большой мощности (80-100 кВт и выше) на напряжение 3-6-10 кВ, получающие питание непосредственно от сети 3-6-10 кВ. К этой группе относятся мощные печи сопротивления и дуговые печи для плавки черных и цветных металлов, питаемые через собственные трансформаторы;

- потребители малой и средней мощности (ниже 80-100 кВт), питание которых возможно и экономически целесообразно только на напряжение 380-660 В.

По роду тока все потребители электроэнергии можно разделить на три группы:

- работающие от сети переменного тока нормальной промышленной частоты (50 Гц);

- работающие от сети переменного тока повышенной или пониженной частоты;

- работающие от сети постоянного тока.

Основной род тока, на котором работают электроустановки промышленных предприятий, - переменный трёхфазный ток частотой 50 Гц.

По режимам работы все потребители электроэнергии можно распределить на ряд групп, для которых предусматривается три режима работы:

- продолжительный;

- кратковременный;

- повторно-кратковременный.



По технологическому назначению приемники электро­энергии классифицируют в зависимости от вида энергии, в кото­рый данный приемник преобразует электрическую энергию: элек­тродвигатели приводов машин и механизмов; электротермичес­кие установки; электрохимические установки; установки электро­освещения; установки электростатического и электромагнитного поля, электрофильтры; устройства искровой обработки, устрой­ства контроля и испытания изделий (рентгеновские аппараты, установки ультразвука и т. д.).

Электропотребителем называют совокупность электропри­емников производственных установок цеха, корпуса, предпри­ятия, присоединенных с помощью электрических сетей к общему пункту электропитания.

Электромеханическое устройство, предназначенное для элект­рификации и автоматизации производственных процессов назы­вают электрическим приводом.

Одним из главных электрифицированных потребителей явля­ется электропривод металлообрабатывающих станков: токарные; сверлильные и расточные; шлифовальные и полировальные; комбинированные; зубо- и резьбообрабатывающие; фрезерные; строгальные, долбежные и протяжные; разрезные; разные.

К силовым установкам общепромышленного назначения отно­сят

-подъемно-транспортные устройства,

-компрессоры,

-вентиля­торы

-насосы.
Электротермические приемники промышленных предприятий в соответствии с методами нагрева делят на следующие группы:

дуговые электропечи для плавки черных и цветных ме­таллов;

установки индукционного нагрева для сварки и термооб­работки металлов и сплавов;

электрические печи сопротивления и электросварочные установки.




Рисунок 1- Методы электрического нагрева
Электрохимические и электролизные установки (электролити­ческие ванны для электролиза воды, растворов, расплавов цвет­ных металлов; установки электрохимических процессов в газе; ванны для гальванических покрытий: омеднения, никелирования, хромирования, оцинкования и т. п.) работают на постоянном токе, который получают от преобразовательных подстанций,! выпрямляющих трехфазный переменный ток.

Установки электростатического поля применяют для созда­ния направленного движения капель при выполнении, например, электроокраски, для улавливания твердых взвешенных частиц в газе с помощью электрофильтров (очистка дымовых газов), для разделения смесей жидкости и газа, различающихся по размерам и электропроводности.

Электросварочные установки. Технологически сварку делят на дуговую и контактную, по способу производства работ — на ручную и автоматическую.

Ручной электроинструмент. К этой группе приемников элект­роэнергии относят различные ручные механизированные элект­роинструменты: электродрели, электрогайковерты, электротру­борезы, электросверлилки, электрорубанки, ручные электропилы, электромолотки, глубинные вибраторы и др.
2 Графики электрических нагрузок, их классификация и формирование
Графиком суточной нагрузки (суточного напряжения) называется вычерченная на бумаге самопишущим измерительным прибором или персоналом по показаниям измерительных приборов линия, характеризующая потребление активной и реактивной мощности за выбранный интервал времени в течении суток.

Суточные графики нагрузок и напряжения позволяют произвести анализ режима работы электрооборудования и электрических сетей за истекшие сутки; расчет режима на предстоящие сутки; разработку мероприятий на будущее.

На суммарный график нагрузки энергосистемы оказывает влияние изменение длительности рабочего дня и рабочей недели. Энергосбыт своевременно извещает каждого потребителя и направляет ему бланки протоколов для записи показаний приборов.

Дежурный персонал электростанции в день составления суточных графиков производит запись: показаний активных и реактивных счетчиков установленных на линиях, питающих промышленные и коммунальные предприятия и организации; показания активных счетчиков, установленных на генераторах, связях, на собственных нуждах электростанций; активных и реактивных нагрузок по генераторам, токов статора и ротора; напряжений по отдельным системам шин и секциям генераторного напряжения, шин 35, 110, 220 кВ, а также шин от которых питаются линии потребителей; нагрузок в амперах, мегаваттах и мегаварах всех обмоток трансформаторов и т.д.

Электросетевые предприятия энергосистемы в день снятия суточных графиков производят записи: показаний активных и реактивных счетчиков, установленных на линиях, питающих промышленные и коммунальные предприятия и организации; показания активных счетчиков на линиях межсистемных связей, на хозяйственных нуждах подстанции; нагрузок линий всех обмоток трансформаторов, синхронных компенсаторов и линий межсистемных связей в амперах, мегаваттах и мегаварах, напряжений на шинах 35, 110, 220 кВ и выше, от которых питаются линии потребителей.

Суточные графики электрических нагрузок составляются в настоящее время, как правило, по разности показаний активных и реактивных электросчетчиков, записываемых ежечасно. Умножив разность последующего и предыдущего показаний на расчетный коэффициент счетчика, получают среднюю часовую нагрузку. Записывая показания счетчиков, необходимо отделять после запятой десятые и сотые доли и учитывать их при подсчете нагрузок. При наличии нескольких счетчиков предприятие заполняет суммарный протокол.


3 Режимы работы потребителей электрической энергии и энергосилового оборудования промышленных предприятий
По режимам работы все потребители электроэнергии можно распределить на ряд групп, для которых предусматриваются три режима работы:

-продолжительный, при котором электрические машины могут работать длительное время, причем превышение температуры отдельных частей машины не выходит за пределы, устанавливаемые стандартом;

-кратковременный, при котором рабочий период не настолько длителен, чтобы температуры отдельных частей машины могли достигнуть установившегося значения, период же остановки машины настолько длителен, что машина успевает охладиться до температуры окружающей среды;

-повторно-кратковременный, при котором рабочие периоды чередуются с периодами пауз, а длительность всего цикла не превышает 10 минут. При этом нагрев не превосходит допустимого, а охлаждение не достигает температуры окружающей среды.



В продолжительном режиме работает большинство электродвигателей, обслуживающих основные технологические агрегаты и механизмы. Длительно, без отключения, от нескольких часов до нескольких смен подряд, с достаточно высокой, неизменной или мало меняющейся нагрузкой работают электроприводы вентиляторов, насосов, компрессоров, преобразователей, механизмов непрерывного транспорта и т.п. Длительно с переменной нагрузкой и кратковременными отключениями, за время которых электродвигатель не успевает охладиться до температуры окружающей среды, а длительность циклов превышает 10 минут, работают электродвигатели, обслуживающие станки холодной обработки металлов, деревообрабатывающие станки, специальные механизмы литейных цехов, молоты, прессы и ковочные машины кузнечнопрессовых цехов.

В кратковременном режиме работает подавляющее большинство электроприводов вспомогательных механизмов металлорежущих станков, а также механизмов открывания фрамуг, гидравлических затворов, всякого рода заслонок и т.п.

В повторно-кратковременном режиме работают электродвигатели мостовых кранов, тельферов, подъёмников и аналогичных им установок, вспомогательных и некоторых главных приводов прокатных цехов. К этой группе относятся и сварочные аппараты, работающие с постоянными большими бросками мощности.

Самостоятельную группу электроприёмников составляют нагревательные аппараты и электропечи, работающие в продолжительном режиме с постоянной или мало меняющейся нагрузкой, и электрическое освещение, отличительной особенностью режима работы, которого является резкое изменение нагрузки почти от нуля до максимума в зависимости от времени суток и постоянство нагрузки во все время, когда освещение включено.



Лекция 3. Тема 1.2 характеристика типовых электроприводов
1 Структура электропривода

2 электропривод металлообрабатывающих станков

3 силовые установки общепромышленного назначения

1 Структура электропривода
Электропривод (рисунок 2) состоит из: преобразователя 1, электродвигателя или группы электродви­гателей 2, передаточного 3, управляющего 4 и рабочего 5 ор­ ганов
.

Рисунок 2- Структурная схема электропривода


Электрическую энергию электропривод преобразует в меха­ническую и обеспечивает управление преобразованной энергией в соответствии с технологическими требованиями к режимам работы механизма. В простейшем случае электропривод пред­ставляет собой двигатель, питаемый от сети и приводящий в дви­жение с постоянной скоростью какой-либо механизм. Для вклю­чения двигателя в сеть применяют обычный магнитный пускатель, контактор, рубильник или пакетный выключатель.

В зависимости от способа пере­дачи энергии от двигателя к рабочим органам механизмов электроприводы бы­вают:

- групповые (один двигатель приводит в движение с помощью трансмиссий или передач группу рабочих машин или рабочих ор­ганов одной машины);

- индивидуальные (двигатель приводит в движе­ние только один рабочий орган машины); Электропривод центробежного насоса — индивидуальный. По сравнению с груп­повым индивидуальный привод позволя­ет упростить кинематическую схему рабо­чей машины. Иногда двигатель встраива-ют в механизм так, что он образует с рабочим органом единое целое

-многодвигательные (отдельные рабочие органы машины приводятся в движение самостоятельным двигателем через систему передачи).

Совокупность связанных между собой электромагнитных, электромеханических, полупроводниковых и подобных им элеме­нтов называют системой управления приводом.

Движение электропривода, как и всякого механизма, подчиня­ется законам динамики и определяется силами (моментами), действующими в этой системе. Вращающий момент Мт, раз­виваемый электродвигателем, в любой момент времени урав­новешивается суммой момента статического сопротивления Мc и динамического (инерционного) момента МДИН,

(1)

Это уравнение называют уравнением движения электроприво­да. Вращающий момент электродвигателя считают положитель­ным, если он направлен в сторону движения механизма, и от­рицательным, если он препятствует его движению. Последний называют тормозным моментом.

Статический момент, приложенный к валу двигателя, прояв­ляется в полезной работе, совершаемой механизмом, и работе сил трения. Динамический момент проявляется только во время переходных процессов, т. е. таких процессов, когда изменяются частота вращения электропривода и запас энергии движения в нем. Если вращающий момент электродвигателя и момент статического сопротивления системы находятся в состоянии динамического равновесия частота вращения электропривода не меняется. При нарушении равновесия между вращающим мо­ментом электродвигателя и моментом статического сопротивления частота вращения электродвигателя начинает изменяться:

-если Мтс, привод ускоряет свое движение, т. е. частота его вращения увеличивается;

-если Мт<М„ то привод замедляет свое движение, т. е. частота его вращения снижается.

Величина дина­стического момента определяется разностью между вращающим моментом электродвигателя и моментом статического сопротив­ления.




Достарыңызбен бөлісу:
  1   2   3   4   5


©kzref.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет