Синхронды қозғалтқыштар және компенсаторлар

ПРАКТИКАЛЫҚ ЖҰМЫС №3

Синхронды қозғалтқыштар және компенсаторлар

Тапсырма 1.8. СДН2 сериялы үшфазалы синхронды қозғалтқыштың паспорттық каталогында берілген мәндер: номиналды қуат Р_ном=500 кВт, полюстер саны 2р=12, ПӘК η_ном=93,7%; іске қосылу тоқ еселігі I_п/I_ном=5,2, іске қосылу момент еселігі М_п/М_ном=1,0, максималды синхронды момент еселігі М_max/М_ном=1,9, s=5 % сыру мәні кезіндегі асинхронды момент еселігі М_5%/М_ном=1,3, статор орамасының жалғануы «жұлдызша». 1.8-ші кестеде нұсқа бойынша шамалары берілген.

Кесте 1.8

Нұсқа	Қозғалт-қыштың түрі	Рном, кВт	2р	ηном, %	Мmax/Мном	М5%/Мном	Мп/Мном	Iп/Iном
1	16-44-12	630	12	94,2	1,9	1,3	1,0	5,1
2	17-31-12	800	12	94,3	1,9	1,1	1,0	4,7
3	17-39-12	1000	12	94,9	1,8	1,0	1,0	4,5
4	17-49-12	1250	12	95,3	1,9	1,2	1,1	5,2
5	18-64-12	2500	12	96,2	1,8	1,4	1,2	6,5
6	16-36-10	630	10	94,4	1,8	1,4	0,75	5,0
7	16-44-10	800	10	94,9	1,8	1,3	0,75	5,0
8	17-44-10	1250	10	95,5	1,9	1,2	1,1	5,4
9	17-51-10	1600	10	95,9	1,8	1,2	1,0	5,2
10	16-36-12	500	10	93,4	1,1	1,2	1,1	5,2

Айналу жиілігін, статор тізбегіндегі номиналды және іске қосылу тоқтарын, номиналды, максималды синхронды, іске қосылу моменттері мен синхронизмге кірер кездегі асинхронды момент (s=5 % кезде). Жиілігі 50 Гц кездегі қоректендіруші торап кернеуі U_с=10 кВ, қуаттар коэффициенті cosφ₁=0,8.

Шешімі:

СДН2-16-36-12.

1. Айналу жиілігі:

айн/мин

2. Номиналды жүктеме режимінде тұтынатын қозғалтқыштың қуаты:

кВт

3. Номиналды жүктеме режимінде статор тізбегіндегі тоқ:

4. Статор тізбегіндегі іске қосылу тоғы:

5. Номиналды жүктеме кезінде қозғалтқыш білігіндегі момент:

6. Масималды (синхронды) момент:

7. Іске қосылу моменті:

8. Синхронизмге кіру кезіндегі момент (5% сырғу кезіндегі асинхронды момент):

Тапсырма 1.9. Үшфазалы синхронды қозғалтқыш полюстер саны 2р=12, номиналды қуаты Р_ном=132 кВт және 50 Гц жиілік кезіндегі U₁=0,38 кВ қоректендіру кернеуімен салыстырмалы бірліктегі жұмыстық сипаттамада жұмыс жасайды. Аномықтау керек: толық S, активті Р₁ және реактивті Q қуаттарды, ПӘК η, қуаттар коэффициентін cosφ₁ және қуаттар коэффициентінің ең үлкен мәніне және ПӘК ең үлкен мәніне сәйкес келетін жүктеме кезіндегі қозғалтқыштың білігіндегі моменттін М₂ анықтау керек.

Кесте 1.9.

Параметрлер	Нұсқалар
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Рном, кВт	200	315	630	400	250	500	315	250	150	550
Р1, кВ	0,38	6,0	6,0	6,0	0,38	6,0	0,38	0,38	6,0	0,38
2р	12	8	6	8	10	8	10	6	8	10

Сурет 1.8. Үшфазалы синхронды қозғалтқыштың жұмыстық сипаттамалары

Шешімі:

1. Қозғалтқыштың номиналды жүктеме режимі Р_2*=1 келесі параметрлердің номиналды мәні сәйкес келеді: қуаттар коэффициенті cosφ_1ном=0,89; ПӘК η_ном=86 %. Осы шамаларды пайдаланып, келесі мәндерді анықтаймыз:

а) статордың номиналды тоғы:

б) қозғалтқыштың білігіндегі номиналды момент:

2. Қозғалтқыштың жұмыстық сипаттамасынан Р_21*=0,5 жүктемеге сәйкес cosφ_max=0,98 ең үлкен қуаттар коэффициентінің мәнін көруге болады, яғни қазғалтқыштың пайдалы коэффициенті:

кВт

ПӘК ең үлкен мәні η_max=0,9 жүктеменің Р_22*=0,6 мәніне сәйкес келеді, қозғалтқыштың пайдалы қуаты:

кВт

3. Жүктеменің көрсетілген мәндеріне 1.8-ші суреттегі графиктің мәндері сәйкес:

а) статордағы тоқтар:

;

.

б) толық қуаттар:

;

.

в) қуаттар коэффициенті:

; ;

; ;

г) реактивті қуаттар:

;

.

д) тұтынылатын активті қуаттар:

;

.

е) қозғалтқыштың білігіндегі момент:

;

.

Тапсырма 1.10. Салыстырмалы бірлікте тұрғызылған үшфазалы синхронды қозғалтқыштардың U-тәрізді сипаттамалары 1.9-шы суретте бейнеленген.

Анықтау қажет:

а) салыстырмалы бірлік жүйесінде берілген Р_2* қуат пен қоздыру тоғы I_в1* кездегі қозғалтқышдың қуаттар коэффициентін (кесте 1.10);

б) қуаттар коэффициенті тұрақты болған кездегі қоздыру тоғының I_в* қозғалтқыштың жүктемесіне Р_2* тәуелділігін; cosφ₁=const кездегі I_в*=f(Р_2*) тәуелділік графигін тұрғызу.

Кесте 1.10

Параметрі	Нұсқалар
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Iв*	1,3	1,6	1,0	1,2	1,7	1,1	1,4	1,5	1,8	1,2
Р2*	0,4	0,4	0	0,4	0,8	1,0	0	0,8	0,8	1,0

Шешімі:

1. cosφ₁ қуаттар коэффициенті статор тоғының активті құраушысының I_1а* статордағы толық тоққа I_1* қатынасымен анықталады:

мұнда I_1а*=0,77.

Демек, I_в*=1,6 және Р_2*=0,8 берілген мәндер бойынша, статор тоғын I_1*=0,81 анықтап, қуаттар коэффициентін есептейміз:

Сурет 1.9. Синхронды турбоқозғалтқыштың U-тәрізді сипаттамалары

2. U-тәрізді сипаттаманың көмегімен (1.9 сурет) қозғалтқыштың түрлі жүктемелері Р_2* үшін cosφ₁=0,95 сәйкес статор тоғын I_1* және оған сәйкес қоздыру тоғын I_в* анықтаймыз:

- Р_2*=0 жүктеме кезінде

I_1а*=0,08; I_1*= I_1а*/cosφ₁=0,08/0,95=0,084; I_в*=1,1;

- Р_2*=0,4 жүктеме кезінде

I_1а*=0,42; I_1*= I_1а*/cosφ₁=0,42/0,95=0,44; I_в*=1,2;

- Р_2*=0,8 жүктеме кезінде

I_1а*=0,77; I_1*= I_1а*/cosφ₁=0,77/0,95=0,81; I_в*=1,6;

- Р_2*=1,0 жүктеме кезінде

I_1а*=0,93; I_1*= I_1а*/cosφ₁=0,93/0,95=0,98; I_в*=2,0.

Есептеу нәтижелерін 1.11-ші кестеге түсіреміз.

3. 1.11-кесте мәліметтері бойынша cosφ₁=0,95=const болған кездегі I_в*=f(Р_2*) графигін (1.10 сурет) тұрғызамыз.

Сурет 1.10. cosφ₁=0,95=const кезіндегі I_в*=f(Р_2*) графигі

Тапсырма 1.11. Кернеуі U_c=6,0 үшфазалы желіге қуаттар коэффициенті cosφ=0,7 кездегі қуаттылығы S_потр=1600кВА тұтынушы Z қосылған. Желіде қуаттар коэффициентінің мәні дейін артуы үшін, тұтынушыларға параллель қосылуы (сурет 1.11) қажет синхронды компенсатордың СК реактивті қуаттылығын Q_с.к. анықтау. Желідегі энергияның шығыны қаншалықты азаяды, егер бұл шамалардың шығыны осы желідегі тоқтың квадратына пропорционал болса. Сонымен қатар, желінің қуаттар коэффициентін дейін арттыру үшін синхронды компенсатордың қуатын қаншалықты арттыру керектігін анықтау. Нұсқа бойынша берілген параметрлердің мәндері 1.11-ші кестеде келтірілген.

Сурет 1.11. Синхронды компенсатордың қосылу схемасы

Кесте 1.11

Параметр	Нұсқалар
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Uc, кВ	10	20	35	6,0	10	20	35	6	10	20
S, МВА	4,5	1,8	2,4	0,8	1,7	1,5	3,5	2,0	3,5	3
cosφ	0,72	0,70	0,75	0,70	0,72	0,75	0,74	0,78	0,72	0,73

Шешімі:

1. Желідегі жүктеме тоғы:

2. Осы тоқтың активті құраушысы:

3. Желінің синхронды компенсаторды қосқанға дейінгі реактивті қуаты:

4. Желіге синхронды компенсаторды қосқаннан кейінгі реактивті қуаты:

5. Қуаттар коэффициентін дейін арттыру үшін, жүктемеге Z параллель қосылуы қажет синхронды компенсатордың реактивті қуаты:

6. Синхронды компенсаторды қосқан кезде, желідегі активті құраушы тоқ (I_с.а=108А) өзгермейді, ал желідегі реактивті құраушы тоқ:

7. Синхронды компенсаторды қосқаннан кейінгі желідегі тоқ:

8. Синхронды компенсаторды қосқаннан кейінгі желідегі шығын:

синхронды компенсаторды қосқаннан дейінгі , яғни желідегі шығындар 41 % дейін кемиді.

9.Желінің қуаттар коэффициентін дейін арттырған кезде, қажет етілетін синхронды компенсатордың реактивті қуаты, синхронды компенсаторды қосқанға дейінгі желінің барлық реактивті қуатына тең болар еді, яғни . Осыған орай, дейін қуаттар коэффициентін арттыруға пайдаланылған СК қуатынан қуаты (1120/621)=1,8 есе көп синхронды компенсатор қажет болар еді. Бұл, қарастырылып отырған электр қондырғыларына кететін капиталдық шығынның өсуіне және желінің қуаттар коэффициентін арттыру үшін синхронды компенсатордың қолданылуы тиімсіздігіне әкеледі.