Оптимизация работы электрооборудования автомобиля. Оптимизация режимов работы электрооборудования
Оптимизация работы электрооборудования автомобиля - Энергетика и промышленность России - № 8 (48) август 2004 года - WWW.EPRUSSIA.RU
Газета "Энергетика и промышленность России" | № 8 (48) август 2004 года
При анализе режимов работы устройств зажигания и стартера в схеме электрооборудования автомобиля можно выявить в них очевидное противоречие. Оно возникает при запуске двигателя: в то время, когда от схемы зажигания требуются нормальные параметры искрообразования, на нее подается напряжение аккумуляторной батареи, в значительной степени пониженное одновременным включением стартера. Это противоречие почти не сказывается при новой, не выработавшей свой технический ресурс, нормально заряженной аккумуляторной батарее, но по прошествии некоторого времени оно обязательно будет проявляться, причем от раза к разу все значительнее, так как оно, по сути, конструктивно заложено в самой схеме электрооборудования.Но есть и более изящное инженерное решение этой технической проблемы. Оно состоит из двух шагов.
Шаг первый напрашивается сам собой: с целью создания качественно лучших условий запуска двигателя необходимо на время его пуска автоматически отделять электрические цепи стартера от остальной схемы электрооборудования автомобиля.
На рис. 1 показан типовой фрагмент схемы электрооборудования автомобиля до и после реконструкции.
Из схемы следует, во-первых, что объем реконструкции минимален и прост в исполнении. Во-вторых, отделение штатной аккумуляторной батареи вместе с электрическими цепями стартера от остальной части схемы электрооборудования происходит только на время включения стартера - это автоматически обеспечивается разделительным силовым диодом Д (100-150 А) за счет возникновения на это время разных по величине потенциалов в электрической цепи штатной аккумуляторной батареи и стартера (пониженное напряжение) по отношению к остальной части схемы (номинальное напряжение 12 В). В-третьих, после успешного запуска двигателя (а также при его останове) схема электрооборудования автомобиля продолжает работать в штатном режиме. В-четвертых, дополнительный аккумулятор самостоятельно питает часть электрооборудования только на короткий период включения стартера. С такой простой задачей может справиться небольшой аккумулятор очень малой емкости, обеспечивающий номинальное напряжение12 В для схемы зажигания на время запуска двигателя.
Шаг второй. Использование предложенного принципа построения схемы электрооборудования автомобиля с двумя аккумуляторными батареями вместо одной проявится с максимальной эффективностью в том случае, если вместо батарей разной емкости применить специально разработанный двухсекционный однокорпусный аккумуляторный блок, согласно изображенной на рис. 2 схеме.
В настоящее время и в отечественном автомобилестроении, и за рубежом идет настоящая борьба за каждый кубический сантиметр подкапотного пространства. Соотношение емкостей двух секций аккумуляторного блока оптимизировано так, чтобы массогабаритные характеристики блока выгодно отличались от размеров стандартной аккумуляторной батареи. Поэтому предлагаемое техническое решение актуально как для внутреннего рынка, так и для внешнего.
Оценивая простоту конструкции двухсекционного аккумуляторного блока, за счет которого достигается существенно более надежный режим запуска двигателя, следует отметить и то, что его производство не сопряжено с внесением каких-либо кардинальных изменений в существующий технологический процесс изготовления традиционных стартовых аккумуляторных батарей.
www.eprussia.ru
ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ В СЕТЯХ С РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ГЕНЕРАЦИЕЙ
Актуальность темы. Осветить режимы работы электродвигателя на компрессорной станции (аварийный, нормальный, само запуск) и т.д. Эта проблема отражена в работах множества авторов: Д.П. Петелина, И.Д. Сыромятникова, Б.Н. Абрамовича, И.Д. Лищенко, В.А. Веникова, Ф.Г. Гусейнова, Н.И. Воропая и прочих учёных. В работах Н.Д. Абдуллаева, В.Ф. Шумилова, Г.Р. Шварца и др. рассмотрены вопросы синтеза подходящих систем АРВ при перегрузках. Тем не менее, миссия оптимизации систем АРВ СД, синтеза подходящих действий остаются открытыми. Кроме того важным считается возведение цифровых возбудителей СД ГПА.
Главной целью работы считается оптимизация режимов работы электродвигателей в сетях с распределенной генерацией.
В основе работы электродвигателей лежит принцип электромагнитной индукции. Электродвигатель включает в себя статор (неподвижную часть) и ротор (якорь, если мы имеем дело с машиной постоянного тока) (подвижную часть). При помощи электрического тока (либо постоянных магнитов) в электродвигателе возникают неподвижные и/или вращающиеся магнитные поля.
Отличительной чертой электродвигателей является свойство обратимости: любой электрический генератор способен выполнять задачи двигателя и наоборот, а в любом трансформаторе и электромашинном преобразователе электрической энергии направление преобразования энергии можно изменить на обратное. Несмотря на это каждая вращающая машина, как правило, создана только для одного режима работы (например, в качестве двигателя или генератора). Таким же образом одна из обмоток трансформатора играет роль приемника электрической энергии (первичная обмотка), а вторая отвечает за отдачу энергии (вторичная обмотка). Это дает возможность наилучшим образом адаптировать электродвигатель для заданных условий работы и максимально выгодно использовать материалы, т.е. добиться наибольшей мощности на единицу веса электродвигателя [1].
Электродвигатели настолько распространены в производстве и быту, что опытные проектировщики или обслуживающий персонал предприятий хорошо разбираются в принципах и режимах их работы. Но средний потребитель и даже некоторые непрофильные инженеры немного заблуждаются в своих знаниях принципа работы и эксплуатации электрических машин и совершают классические ошибки, способные существенно навредить электрической машине. Рассмотрим пять основных ошибок при выборе и эксплуатации электрических машин.
Незначительный перегрев не окажет существенного влияния на электродвигатель
Это одно из наиболее популярных заблуждений. Для тех кто занимался выбором и расчетом электродвигателей известно, что электродвигатели делят по классам изоляции обмоток. Эти классы нормируют максимальные значения температур обмоток при работе электродвигателя. При превышении допустимой температуры изоляция начинает разрушатся быстрее, чем при нормальном режиме работы, тем самым снижая срок службы машины. Иногда такой перегрев может снизить срок службы более чем в два раза, не приводя, при этом, к мгновенному выходу из строя машины.
Частые запуски не смогут повредить электродвигатель
У электродвигателей есть такое понятие как допустимое количество включений в час. Если это значение превысить, то это тоже не добавит электрической машине срока службы. При прямом пуске пиковые (пусковые) токи генерируют дополнительное тепло, которое рассеивается в процессе работы электрической машины. Но если время стоянки электропривода или его работы в номинальном режиме недостаточно для возвращения температуры обмоток к нормальной – это тоже вызовет дополнительный перегрев.
Улучшение коэффициента мощности позволяет хорошо сэкономить
Да, улучшение коэффициента мощности (cos φ) позволяет сэкономить некоторое количество энергии, но не очень большое (зависит от мощности). Если электродвигатель малой мощности или вы не оплачиваете потребление реактивной мощности, то и экономии вы не получите. Количество сэкономленной реактивной энергии зависит от нескольких факторов, таких как длина и тип кабелей подключения, количества трансформаторов, а также количества нагрузки подключенной параллельно электродвигателю, а также от того, где располагается компенсирующее устройство.
Электродвигатели получили широкое распространение благодаря целому ряду своих достоинств, таких как: высокие энергетические показатели, удобство подачи и отдачи энергии, возможность выполнения электродвигателей самых разных мощностей, скоростей вращения и, в довершение всему, удобство обслуживания и легкость в обращении.
Энергия, теряемая в электродвигателях, приводит к нагреванию отдельных их частей. Для того чтобы электродвигатель прослужил как можно дольше, нагревание должно быть ограничено. Наиболее подвержены нагреванию электроизоляционные материалы, и в зависимости от их качества – задаются допустимые уровни нагревания электродвигателей. Также необходимо позаботиться о создании хороших условий отвода тепла и охлаждения электродвигателей [2].
С повышением нагрузки электрической машины увеличиваются потери энергии, растет уровень нагревания машины. В связи с этим максимальная мощность нагрузки машины определяется в зависимости от допустимой величины ее нагревания, а также от механической прочности отдельных ее частей, условий токосъема на скользящих контактах и т.д.
Напряженность режима работы электродвигателей переменного тока по отношению к электромагнитным нагрузкам (величине магнитной индукции, плотности тока и т.д.), потерям энергии и нагреванию определяется не активной, а полной мощностью, т.к. величина магнитного потока в машине зависит от полного напряжения, а не от его активной части. Полезная мощность, предусмотренная для электрической машины, носит название номинальной. Остальные величины, которые также характеризуют работу электродвигателя при данной мощности - также называются номинальными. Среди них номинальный ток, напряжение, скорость вращения, КПД и др. величины (для машины переменного тока – номинальные частота и коэффициент мощности).
Различают следующие режимы работы моторов под перегрузкой в зависимости от ее длительности: долгий, временный и повторно-кратковременный.
При длительном режиме мотор действует без перерыва, кроме того рабочий период так активен, что нагрев мотора достигает установившейся температуры.
Долгая перегрузка быть может неизменной или же изменяющейся. В первом случае температура не меняется, во 2-м — меняется совместно с переменой перегрузки. С мало изменяющейся перегрузкой в данном режиме действуют двигатели конвейеров, лесопильных рам и др., с переменной длительной перегрузкой действуют движки всевозможных металлообрабатывающих и деревообрабатывающих станков.
При недолгом режиме мотор не успевает нагреться до установившейся температуры, ну а в течение паузы охлаждается до температуры окружающей среды. Длительность кратковременной работы ГОСТ на электрические машины устанавливает одинаковой 10, 30, 60 и 90 мин.
При повторно-кратковременном режиме двигатель за период работы не успевает нагреться до установившейся температуры, а за время паузы — охладиться до температуры окружающей среды. В этом режиме двигатель функционирует с постоянно чередующимися периодами работы под перегрузкой и вхолостую, или же паузами.
Так как главными потребителями электричества на предприятиях считаются электроприводы постоянного и переменного тока, рассмотрим коротко зарождение утрат мощности в установившихся и переходных режимах работы регулируемых электроприводов. Известно, что выбор того или же другого метода регулировки скорости двигателей ориентируется, в окончательном счете, его экономичностью. В нынешнее время более экономичным считается прием регулировки скорости по системе УП-Д (управляемый преобразователь-двигатель). При этом методе согласно с требуемой механической мощностью источник выделяет нужную электрическую мощность. К системам УП-Д относят системы с двигателями постоянного тока и системы частотного управления с асинхронными двигателями переменного тока. У двигателей постоянного тока с независимым возбуждением постоянные затраты складываются из издержек в цепи возбуждения, механических издержек и добавочных утрат в стали. 1 ПГТУ, д-р техн. наук, проф. 2 ПГТУ, ст. препод.
Переходные процессы (разгон и торможение) осуществляются методом плавной перемены питающего напряжения для двигателей постоянного тока. Для двигателей при частотном приеме управления в тоже время с напряжением меняется и частота. Главным аспектом для выбора приема управления высокоскоростными режимами мотора основного привода считаются финансовые суждения. В том случае, если финансовый результат от внедрения систем рационального управления выше результата от экономии электричества, природным будет принятие решений в пользу увеличения производительности аппарата, в том числе, и с помощью увеличения расхода электричества. Тем не менее, и в данных условиях наличествуют значительные резервы экономии электричества. Решение трудностей состоит в исследовании и введении обучающихся адаптивных систем управления режимами работы электроприводов прокатных станов [3].
Для продуктивной и слаженной работы любого промышленного оборудования требуется наличие мощного электродвигателя, который берет на себя всю производственную часть. Именно двигатели задают номинальную мощность, что обеспечивает вращение вентилятора или функционирования насоса. Модели двигателей различаются по сферам применения и типам. В любом Интернет магазине вы сможете найти список из множества моделей однофазных двигателей, трехфазных двигателей, а также двигателей взрывозащищенного типа.
Каждый такой силовой агрегат отвечает за ряд особых функций и рассчитан на обеспечение определенного уровня мощности. Кроме того, все двигатели выполняются по схожим техническим условиям, поэтому, даже не взирая на бренд или дату разработки, они будут иметь сходные конструктивные черты внешнего вида и форму, что позволяет устанавливать их в любых местах, даже там, где имеются проблемы с нехваткой свободного пространства.
Итак, стоит отметить, что основные резервы экономии электричества содержатся в исследовании и совершенствовании энергосиловых характеристик промышленного электрооборудования и управления режимами работы этого оборудования на базе внедрения адаптивных систем управления. В зависимости от режима роботы двигателей изменяется количество потребляемой энергии.
Список литературы:
- Карасевич А.М., Сеннова Е.В., Федяев А.В., Федяева О.Н. Эффективность развития малых ТЭЦ на базе газотурбинных и дизельных энергоустановок при газификации регионов // Теплоэнергетика, 2000, № 12, с.35-39.
- Энергетика XXI века: Условия развития, технологии, прогнозы / Л.С.Беляев, А.В. Лагерев, В.В. Посекалин; Отв. ред. Н.И.Воропай. Новосибирск: Наука, 2004, 386 с.
- Bayegan M.A. Vision of the Future Grid // IEEE Power Engineering Review, 2001, Vol.21, №12, p. 10-12.
sibac.info
Оптимизация режимов работы электрической сети
Please use this identifier to cite or link to this item: http://earchive.tpu.ru/handle/11683/27078
| Title: | Оптимизация режимов работы электрической сети |
| Authors: | Елфимов, Илья Игоревич |
| metadata.dc.contributor.advisor: | Шутов, Евгений Алексеевич |
| Keywords: | реактивная мощность; городская сеть; несимметрия; оптимизация; зиг-заг; unsymmetry; urban network; reactive; optimisation; zigzag |
| Issue Date: | 2016 |
| Citation: | Елфимов И. И. Оптимизация режимов работы электрической сети : дипломный проект / И. И. Елфимов ; Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ), Энергетический институт (ЭНИН), Кафедра электроснабжения промышленных предприятий (ЭПП) ; науч. рук. Е. А. Шутов. — Томск, 2016. |
| Abstract: | Объектом исследования является участок городской электрической распределительной сети 10/0,4 кВ г. Томска. Цель работы – исследование и разработка научно-технических решений по оптимизации режимов работы участка городской системы электроснабжения на основе современных программно-аппаратных средств. В результате исследования было предложены способы снижения несимметрии токов и напряжении. Область применения: городские и сельские распределительные сети 10/0,4 кВ. Экономическая эффективность Предлагаемые меры позволят уменьшить потери электроэнергии. В результате исследования было предлоThe object of research is plot urban electricity distribution network of 10/0.4 kV of Tomsk city. The purpose of work - research and development of scientific and technical solutions to optimize the plot operation modes of urban power supply system on the basis of modern software and hardware. The study found ways to reduce the unbalance of currents and voltages. Applications: urban and rural distribution networks 10 / 0,4 kV. Economic efficiency: the measures proposed can reduce the power loss. |
| URI: | http://earchive.tpu.ru/handle/11683/27078 |
| Appears in Collections: | ВКР |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
earchive.tpu.ru
Оптимизация режима работы нейтрали
Изменение режима заземления нейтралей возможно при выполнении ряда условий:
1. Силовые трансформаторы 330 кВ и выше не могут работать с разземленной нейтралью.
2. Сети 110 кВ и выше должны быть эффективно заземлены, т.е. таким образом, чтобы напряжение на поврежденных фазах при КЗ на землю в любой точке не превышало 80 % линейного напряжения сети (1,4 Uф.ном).
3. По условиям работы выключателей желательно, чтобы токи однофазного и двухфазного КЗ на землю в любой точке сети не превышали тока трехфазного КЗ в этой же точке. Следовательно, при выборе режима заземления сетей 110 кВ и выше, определяемого режимом заземления нейтралей трансформаторов, необходимо выполнить условия:
−Ik(1) / Ik(3) ≤ 1, Ik(1.1) / Ik(3) ≤ 1;
−Kз = Uф.з / Uном ≤ 0,8, где Kз− коэффициент замыкания сети.
−Uн < U доп, где Uдоп –допустимое напряжение на нейтрали трансформатора.
−Uимп < Uи,д, где U и,д – импульсное допустимое напряжение на нейтрали трансформатора при КЗ в сети.
При выполнении перечисленных условий ограничить токи КЗ на землю можно следующими способами:
− для ограничения токов КЗ в сетях напряжением 110−750 кВ можно увеличивать сопротивление нейтрали. В нейтраль включают активное, реактивное, полное сопротивление.
− использование рассредоточенного заземления нейтралей трансформаторов(РНЗ) (частичное).
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Правила устройства электроустановок. – 6-е изд. – СПб.: Деан, 2001. −928 с.
2. Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования / под ред. Б.Н. Неклепаева. – М. : Изд-во НЦ ЭНАС, 2001. – 152 с.
3. ГОСТ 26522-85. Короткие замыкания в электроустановках. Термины и определения. − М.: Изд-во стандартов, 1985. − 17 с.
4. ГОСТ 27514-87. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1 кВ. − М. : Изд-во стандартов, 1988. − 40 с.
5. ГОСТ Р 28249-93. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ. − М. : Изд-во стандартов, 1994. − 60 с.
6. ГОСТ 29176-91. Короткие замыкания в электроустановках. Методика расчета в электроустановках постоянного тока. – М. : Изд-во стандартов, 1992. − 40 с.
7. ГОСТ Р 50254-92. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета электродинамического и термического действия токов короткого замыкания. − М. : Изд-во стандартов, 1993. − 57 с.
8. Сирота И.М. Режимы нейтрали электрических сетей / И.М. Сирота, С.М. Кисленко, А.М. Михайлов. − Киев: Наукова думка, 1985. − 264 с.
9. Ульянов С.А. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах: учебник для электрических и энергетических вузов и факультетов / С.А. Ульянов. – М. : Энергия, 1970. – 520 с.
10. Куликов Ю.А. Переходные процессы в электрических системах: учеб. пособие / Ю.А. Куликов. – Новосибирск : Изд-во НГТУ; М. : Мир: ООО «Издательство АСТ», 2003. – 283 с.
11. Справочник по проектированию электроснабжения промышленных предприятий / под ред. Ю.Г. Барыбина [и др.]. – М. : Энергоатомиздат, 1990. – 576 с.
12. Пособие к курсовому и дипломному проектированию для электроэнергетических специальностей: учеб. пособие для студентов вузов / В.М. Блок [и др.]; под ред. В.М. Блок. – М. : Высш. школа, 1981. – 304 с.
13. Теоретические основы электротехники: учебник для вузов: в 3 т. / К.С. Демирчян [и др.]. – 4-е изд. – СПб. : Питер, 2004. – Т.1. – 463 с.
14. Жуков В.В. Короткие замыкания в электроустановках напряжением до 1 кВ / В.В. Жуков. − М. : Издательство МЭИ, 2004.− 192 с.
15. Винославский В.Н. Переходные процессы в системах электроснабжения / В.Н. Винославский [и др.]. – Киев : Выща школа, 1989. − 423 с.
16. Авербух А.М. Примеры расчетов неполнофазных режимов и коротких замыканий / А.М. Авербух. − Л. : Энергия, 1979. − 184 с.
17. Руководящие указания по релейной защите. Вып. 11. Расчеты токов короткого замыкания для релейной защиты и системной автоматики в сетях 110−750 кВ. − М. : Энергия, 1979. − 152 с.
18. Моделирование электромагнитных переходных процессов на ЭВМ: метод. указания / сост.: М.В. Шкаруба, А.Д. Эрнст. − Омск : Изд-во ОмГТУ, 2006. − 44 с.
19. Эрнст А.Д. Расчет токов короткого замыкания в электрических системах: учеб. пособие / А.Д. Эрнст. − Омск : Изд-во ОмГТУ, 2009. – 63 с.
20. Федоров А.А. Основы электроснабжения промышленных предприятий / А.А. Федоров, В.В. Каменева. − М. : Энергоатомиздат, 1984. − 472 с.
21. Жуков В.В. Короткие замыкания в электроустановках постоянного тока / В.В. Жуков. − М. : Издательство МЭИ, 2005. − 189 с.
22. Расчет коротких замыканий и выбор электрооборудования: учеб. пособие / И.П. Крючков [и др.]; под ред. И.П. Крючкова и В.А. Старшинова. − М. : Изд. Центр «Академия», 2005. − 416 с.
Редактор Л.И. Чигвинцева
Компьютерная верстка – В.С. Николайчук
ИД № 06039 от 12.10.2001 г.
Сводный темплан 2009 г.
Подписано в печать 25.11.2009. Формат 60´84 1/16. Бумага офсетная.
Отпечатано на дупликаторе. Уч. изд.-л. 9,0 Усл.-печ. л. 9,0
Тираж 200 экз. Заказ 692.
Издательство ОмГТУ. 644050, г. Омск, пр. Мира, 11, т. 23-02-12
Типография ОмГТУ infopedia.su
