ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 24.09.2019
Просмотров: 265
Скачиваний: 2
Лабораторная работа №3
Цель работы
Изучить влияние конденсаторов на коэффициент мощности электрической цепи, а также методику расчета коэффициента мощности.
Приборы и инструменты: отвертка, паяльник, тестер
Краткие теоретические сведения
Прохождение реактивной мощности, пульсирующей между источниками питания и электроприемниками, сопровождается увеличением тока. Это вызывает дополнительные затраты на увеличение сечений проводников сетей и мощностей трансформаторов, создает дополнительные потери электроэнергии. Кроме того, увеличиваются потери напряжения за счет реактивной составляющей, пропорциональной реактивной нагрузке и индуктивному сопротивлению, что понижает качество электроэнергии по напряжению.
Вследствие этого важное значение имеет компенсация реактивных нагрузок и повышение коэффициента мощности в системах электроснабжения промпредприятий. Под компенсацией имеется в виду установка местных источников реактивной мощности, благодаря которым повышается пропускная способность сетей и трансформаторов, а также уменьшаются потери электроэнергии.
Для сохранения нормального напряжения при максимальной нагрузке необходимо соблюдение баланса реактивных мощностей, который достигается за счет мероприятий, снижающих потребление реактивной мощности предприятиями от энергосистемы.
Эти мероприятия разбиваются на: мероприятия, не требующие специальных компенсирующих устройств и целесообразные во всех случаях, и требующие
установки специальных компенсирующих устройств для выработки реактивной мощности.
Наибольшее распространение в промпредприятиях получили конденсаторы. Мощность конденсатора пропорциональна квадрату напряжения, что следует учитывать при расчетах уровней напряжения сети:
,
где Q – реактивная мощность;
ω – частота сети;
C – емкость конденсатора;
U – напряжение сети.
Конденсаторы включаются в сеть параллельно электроприемникам, вследствие чего такая компенсация носит название поперечной (параллельной) в отличие от продольной, при которой конденсаторы включаются в сеть последовательно.
Возможна также индивидуальная компенсация, когда конденсаторы наглухо подключаются к обмоткам отдельных электродвигателей или трансформаторов и коммутируются вместе с ними. Она может применяться для электроприводов, работающих в длительном режиме. Мощность конденсаторов в этом случае выбирается по реактивной мощности холостого хода.
Наряду с большими достоинствами (статические устройства, малые потери) конденсаторы имеют следующие недостатки:
- зависимость мощности от квадрата напряжения, что снижает устойчивость, а при особо неблагоприятных условиях может привести к лавине напряжения;
- сложность регулирования мощности;
- большие размеры при больших батареях;
- перегрев при повышении напряжения и наличии в сети высших гармоник, ведущих к выходу конденсатора из строя.
Порядок проведения работы
Собрать электрическую схему согласно рисунку 1.1 для исследования повышения коэффициента мощности с использованием батареи конденсаторов. В качестве активно-индуктивной нагрузки используется асинхронный электродвигатель М. Подключение батареи конденсаторов производится выключателем SA. Ваттметр PW индицирует активную трехфазную мощность, потребляемую электродвигателем.
Рисунок 1.1 – Принципиальная схема.
Проверить с помощью тестера правильность сборки. После проверки преподавателем подать напряжение на стенд и включить автомат QF. При выключенном выключателе SA (рычажок в среднем положении) произвести запуск двигателя М черной кнопкой кнопочного поста SB1. Зафиксировать показания амперметра PA и трехфазного ваттметра PW. Тестером измерить фазное напряжение. Данные занести в таблицу 1.1. Не отключая двигателя подключить батарею конденсаторов С1-С3 выключателем SA (рычажок в нижнем положении) и отметить уменьшение величины тока на амперметре PA. Снять данные с амперметра и ваттметра и занести в таблицу 1.1. Отключить электродвигатель красной кнопкой кнопочного поста SB2. Отключить автомат QF и обесточить стенд. Провести вычисления в таблице и сравнить значения коэффициента мощности в опыте без батареи конденсаторов и с ней.
Расчет полной мощности S, ВА, определяется:
Определяем коэффициент мощности KM по формуле:
Таблица 1.1 – Результаты измерений
|
Опыт |
UФ, В |
IФ, А |
P, Вт |
S, ВА |
cosφ |
|
Без С1-С3 |
|
|
|
|
|
|
С С1-С3 |
|
|
|
|
|
Контрольные вопросы
Для чего применяют компенсацию реактивной мощности?
Какие устройства применяют для повышения коэффициента мощности?
Лабораторная работа №7
«Определение и устранение неисправностей автоматизированных электроприводов»
Цель работы
Изучить методику поиска и устранения неисправностей автоматизированных электроприводов.
Приборы и инструмент: отвертка, тестер.
Краткие теоретические сведения
При эксплуатации электроприводов могут возникнуть различные неисправности от простых очевидных неполадок до сложных, требующих значительных временных затрат на поиск повреждений, которые следует устранять.
При ремонте сетей электропитания, замене распределительных щитов, замене кабелей и пр., возможно подключение привода на неверное чередование фаз, следовательно, двигатель будет вращаться в другую сторону, что в некоторых механизмах может привести к выходу оборудования из строя. Для устранения этого в наиболее удобном и безопасном для этого месте необходимо поменять любые две фазы местами.
Если при включении двигатель начинает вращаться, но гудит, не набирает оборотов и греется, то причинами могут быть: обрыв цепи статора (чаще обрыв фазы возникает из-за срабатывания предохранителей, реже из-за неисправности выключателя, а также обрыва в обмотке статора). При обрыве фазы в двух других фазовых обмотках резко увеличивается ток в 1,7 раза, что и вызывает нагрев двигателя; обрыв или слабый контакт в цепи ротора (нарушение контакта стержней с торцевыми кольцами в обмотке ротора – для двигателя с короткозамкнутым ротором); а также тривиальное заедание в рабочем механизме или механическое повреждение в двигателе; неправильное соединение концов обмоток после ремонта – одна фаза перевернута.
Если при пуске двигателя срабатывает максимальная защита или защита от перегрузки (тепловая), то причиной может оказаться неверно выбранный аппарат защиты или замыкание в цепи питания двигателя, равно как неисправность самого двигателя, как механическая, так и электрический пробой изоляции в результате перегрева от перегрузок. Повторное включение автоматического выключателя после его срабатывания при пуске двигателя производят только после тщательной проверки исправности двигателя.
При возникновении неисправностей в автоматическом цикле работы привода поиск неисправности можно провести при отключенном двигателе, оставив включенными цепи управления. Следует промоделировать работу механизма путем нажатия концевых выключателей, командных кнопок и др. и поэтапно контролировать состояние аппаратов цепей управления. Как только обнаружится отклонение от цикла (см. принципиальную схему и циклограмму работы), то в нерабочей цепочке при отключенном питании следует прозвонить всю ветвь от начала до конца, либо при поданном напряжении на сбойном участке определить вольтметром место обрыва цепи. Поиск таких неисправностей следует производить лишь после тщательного изучения циклограммы работы привода в составе оборудования и полной ясности очередности работы аппаратов. Для четкой ориентации в работе электрической схемы полезно составить таблицу состояний всех аппаратов цепи управления на каждом этапе циклограммы. При проверке цепей под напряжением следует соблюдать особую осторожность во избежание поражения электрическим током.
Порядок проведения работы
В работе исследуется реверсивный электропривод переменного тока на базе асинхронного электродвигателя. Для этого собирается схема, представленная на рисунке 7.1.
Рисунок 7.1 – Принципиальная схема реверсивного пуска асинхронного двигателя
По заданию преподавателя обучающиеся могут доработать схему: ввести в схему реле времени (KT1-KT3) и промежуточные реле (KL1, KL2), переключатель SA1, осуществляющие управление каким-либо автоматическим циклом работы электродвигателя и элементы сигнализации (сигнальная лампа HE1 и звонок HA1).
При отключенном питании стенда проверить схему с помощью тестера. Прозвонить сначала силовые цепи: сами цепочки по потенциальным точкам и на предмет КЗ между фазами, фазой и нейтралью. Затем проверить цепи управления (как при не нажатых кнопках, так и при нажатии кнопки). После проверки преподавателем подключить стенд к сети и включить автомат QF1. Опробовать работу схемы: сначала «пуск» кнопочным постом SB1 (включится пускатель KM1), затем «стоп». Далее включить пускатель KM2 кнопочным постом SB2 и вновь «стоп». Далее проверить работу блокировки реверса на ходу: при включенном пускателе KM1 нажать черную кнопку кнопочного поста SB2 (изменений не должно быть). Преподавателем вводятся ошибки в схему управления (обрыв в цепи блок-контакта магнитного пускателя, обрыв в цепи питания схемы управления и т.д) и предлагается учащимся отыскать и устранить их. Исследуется работа схемы и электропривода в целом и при указанных неисправностях. Изучаются методы устранения данных неисправностей. По результатам опыта составить таблицу основных неисправностей и методов их проверки и устранения.
Контрольные вопросы.
Какие наиболее частые неисправности встречаются в автоматизированных электроприводах.
Какие существуют виды элементной базы для схем автоматики.
Лабораторная работа №9
«Испытание электродвигателя постоянного тока после ремонта»
Цель работы
Изучить методику испытания электродвигателя после ремонта.
Приборы и инструмент: отвертка, кусачки, тестер.
Краткие теоретические сведения
Электродвигатель постоянного тока с независимым и параллельным возбуждением широко применяют в промышленности, транспортных, крановых и других установках для привода механизмов, где требуется широкое плавное регулирование частоты вращения. Одна и та же электрическая машина может работать как в режиме двигателя, так и в режиме генератора. Это свойство электрической машины называют обратимостью.
Обмотка якоря электродвигателя (выводы Я1 и Я2 на стенде) имеет малое сопротивление, и если подать напряжение на нее без обмотки возбуждения (выводы М1 и М2 на стенде), то произойдет короткое замыкание. Прямой пуск двигателя вызывает резкий бросок тока и, следовательно, резкий рывок вала, что неблагоприятно воздействует на рабочие механизмы. Поэтому при пуске электродвигателей обычно применяют либо плавный пуск (в регулируемых приводах плавно увеличивается напряжение), либо ступенчатый (в цепи якоря с выдержками времени шунтируются добавочные резисторы).
В процессе эксплуатации электродвигателя постоянного тока его узлы изнашиваются и требуют периодического обслуживания и ремонта. Двигатели постоянного тока имеют коллектор, на котором происходит коммутация секций обмоток якоря под напряжением, что вызывает искрение при переходе щетки на соседнюю ламель. Работа в таких условиях вызывает быстрый износ щеток и поверхности ламелей коллектора. Поэтому периодически необходимо производить осмотр коллектора и проверку состояния щеток. Изношенные и поврежденные щетки необходимо немедленно менять, а загрязнение коллектора угольным налетом от щеток может стать причиной роста тока потребления двигателем и, следовательно, скорейшему износу узлов электродвигателя: целостность подшипников, наличие и своевременная замена в них смазки, а также чистота и отсутствие окислов на зажимах выводов двигателя и подводимых к нему проводов.
Обязательна и проверка сопротивления изоляции двигателя во избежание поражения электрическим током обслуживающего персонала. Изоляция обмоток электрических машин и проводов относительно легко подвергается изменениям под влиянием температуры, влажности, загрязнения и т.д. Происходит старение изоляции, что отрицательно влияет на ее качество, электрическую прочность. По этой причине контроль за ее качеством должен быть периодическим.
Согласно ПУЭ измерение сопротивления изоляции силовых и осветительных электроустановок, работающих при номинальном напряжении 127 – 660 В, производят мегомметром с напряжением 1000 В. Допустимые нормы сопротивления изоляции для электрических машин, проводов и кабелей указывает в технических условиях или ГОСТах. Для электрических машин напряжением до 1000 В сопротивление изоляции обмоток должно составлять не более 0,5 Мом. Сопротивление изоляции обмоток измеряют между отдельными обмотками, а также между каждой обмоткой и корпусом электрической машины.