Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Генераторная установка - файл 1.doc


Генераторная установка
скачать (727.5 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc728kb.29.11.2011 19:02скачать

содержание

1.doc

Содержание.

1. Введение ………………………………………………………....3

2. Генераторные установки……………………………………......4

3. Генераторы………………………………..…………………..…9

4. Приводные двигатели генераторных установок………….…..20

5. Критерии выбора генераторной установки…………………...36

6. Выбор электростанции………………………………………....44

7. Заключение……………………………...……………….….......45

8. Список использованной литературы………………………......46

Введение.

Электрический ток вырабатывается в генераторах - устройствах, преобразующих энергию того или иного вида в электрическую энергию. К генераторам относятся гальванические элементы, электростатические машины, термобатареи, солнечные батареи и т.п. Область применения каждого из перечисленных видов генераторов электроэнергии определяется их характеристиками. Так, электростатические машины создают высокую разность потенциалов, но неспособны создать в цепи сколько-нибудь значительную силу тока. Гальванические элементы могут дать большой ток, но продолжительность их действия невелика. Преобладающую роль в наше время играют электромеханические индукционные генераторы переменного тока. В этих генераторах механическая энергия превращается в электрическую. Их действие основано на явлении электромагнитной индукции. Такие генераторы имеют сравнительно простое устройство и позволяют получать большие токи при достаточно высоком напряжении.

Первый прототип генераторной установки электрического тока был построен и описан Фарадеем вместе с первыми опытами по электромагнитной индукции. Этот генератор состоял из медного диска, вращающегося между полюсами постоянного магнита; при этом в диске индуцировалась э. д. с. Полюсами генератора служили ось диска и неподвижная щетка, имеющая скользящий контакт с краем диска.

Современная генераторная установка состоит из двигателя и генератора, объединенных в общий блок. Они используются в качестве основных источников электроэнергии в условиях отсутствия централизованного электрообеспечения, а также в качестве резервных источников при аварийном отсутствии тока в электросети.

В настоящей работе рассматривается устройство, принцип работы, классификация и методика выбора современных генераторных установок .
^ Генераторные установки.
Нормативно-технической документацией (ГОСТ,ОСТ,ТУ) на электроагрегаты и передвижные электростанции предусматриваются следующие определения и классификация , используемые при их разработке , изготовлении, консервации, транспортировке, хранении, эксплуатации, техническом обслуживании и ремонте.

Электроагрегат – это комплексная установка, состоящая из теплового двигателя (двигатель внутреннего сгорания: поршневой или газотурбинный) и силового электрического генератора, смонтированных на общей раме, укомплектованных щитом управления и вспомогательным оборудованием.

Электростанция - это комплексная установка, предназначенная для электроснабжения подвижных или стационарных потребителей, смонтированная на одном из транспортных средств, защищенная от атмосферного воздействия и способная приводиться в действие

Применяемые в настоящее время электроагрегаты и электростанции весьма разнообразны по назначению, мощности, типу первичного двигателя, характеристикам вырабатываемого тока, конструктивным особенностям.

По своему назначению электростанции подразделяются на:

- силовые;

- осветительные;

- зарядные;

- специальные.

Силовые электростанции служат для электроснабжения крупных, сосредоточенных в одном месте или подключенных к общей электросети потребителей. Для подключения к распределительному устройству или непосредственно к зажимам потребителей силовые электростанции оснащают комплектом кабеля длиной 50-100 метров.

Осветительные электростанции имеют с своем составе кроме электроагрегата и обычного оборудования комплект светильников или прожекторов со штангами и кабельную сеть. Они служат для освещения строительных площадок и различных временных хозяйственных объектов.

Зарядные электростанции предназначены для заряда аккумуляторных батарей различного типа и оснащены агрегатами постоянного тока напряжением 28,5 или 115 В, а также зарядно-разрядными устройствами и запасом электролита, а также специальным электрооборудованием.

Сварочные электростанции предназначены для проведения сварочных работ и оснащены полным комплектом оборудования, приспособлениями, инструментами, сварочными электродами, защитной одеждой для сварщика и так далее.

Специальные электростанции оборудуют в соответствии с назначением.

Электроагрегаты и электростанции подразделяют:

- по типу первичного двигателя (бензо-электрические и дизель- электрические);

- по роду тока (переменный, постоянный);

- по частоте переменного тока (50, 200, 400 Гц);

- по напряжению – электроагрегаты низкого (28,5, 115, 230 или 400 В) и высокого (6300, 10500 В) напряжения;

- по мощности : малой (до 50 кВт), средней (50-1000 кВт) и большой ( свыше 1000 кВт) мощности .

Выбор типа генераторной установки определяется его назначением, потребляемой мощностью, наличием или отсутствием сети электроснабжения, географическим положением потребителя и допустимыми затратами.

Генераторные установки находят широкое применение в промышленности, строительстве, сельском и коммунальном хозяйствах. Они работают на предприятиях, в аэро-, морских и речных портах, в энергоблоках больниц, фермерских хозяйств, в системах аварийного энергоснабжения, на объектах оборонного комплекса - везде, где необходима электроэнергия, а сеть или удалена или работает с перебоями.

В генераторных установках синхронный генератор трехфазного тока приводится в движение двигателем внутреннего сгорания. Двигатель и генератор соединяются через муфту или напрямую фланцем. В первом случае используется двухопорный генератор, т.е. генератор имеющий два опорных подшипника, во втором - одноопорный с одним опорным подшипником. Между рамой, опорными поверхностями двигателя и генератора устанавливаются резино-металлические амортизаторы, что снижает вибрации передаваемые на фундамент агрегата.

В состав генераторной установки входит следующее

оборудование:

топливная система;

система выхлопа;

система шумоподавления;

контрольно-измерительные приборы и автоматика (КИПиА);

системы теплообмена (если установка предназначена и для производства тепла).

На практике выделяются два основных режима эксплуатации генераторной установки:

длительный;

резервный (в случае перебоев в сети).

В соответствии с режимом работы генераторной установки выбирается способ управления - ручной или автоматический. Для длительного режима эксплуатации предпочтительнее ручной режим управления. При этом следует контролировать следующие параметры:

давление масла двигателя;

число оборотов генератора;

уровень и температуру охлаждающей жидкости;

напряжение в сети.

Важным элементом генераторной установки является

блок управления. Все элементы автоматики собраны в настенном

или напольном шкафу. При ручном режиме исполнение шкафа управления и силовой части достаточно простое.

Для автоматического режима резервного энергоснабжения требуется более сложная схема управления и больший набор элементов автоматики. Они обеспечивают автоматический режим работы агрегата в резервном режиме работы. Когда в сети есть напряжение - агрегат не работает. При пропадании напряжения подается управляющий сигнал на запуск агрегата и через 1...3 с он достигает номинального числа оборотов -- 1500 об/мин. Через 15 секунд нагрузка автоматически переключается на генератор, который замещает сеть. Когда напряжение в сети восстанавливается, происходит автоматическое переключение нагрузки с генератора на сеть с задержкой, которую можно задать. Обратное переключение может осуществляться с кратковременной, синхронно с сетью, параллельной работой генератора. При этом не происходит прерывания питания потребителей. После восстановления напряжения в сети агрегат около 3 минут продолжает работу на холостом ходу для охлаждения двигателя, а затем останавливается. После остановки он сразу готов к запуску.

Топливная система установки включает:

расходный топливный бак;

бак резерва топлива;

запорную арматуру;

системы трубопроводов;

насосный блок;

контрольно-измерительные приборы.

Расходный топливный бак может быть интегрирован в раму генераторной установки. Для агрегатов, работающих в режиме резервного автоматического энергоснабжения, интегрированный расходный бак не используется, так как в любой момент уровень топлива в нем должен быть выше уровня точки входа топлива в топливный насос дизельного двигателя. В этом случае используется отдельно расположенный топливный бак. В нем уровень топлива поддерживается за счет подкачки топлива насосным блоком состоящим из ручного и электрического насосов и устройства автоматизированного контроля уровня. Так обеспечивается надежный топливный резерв на случай аварийного автоматического запуска агрегата.

Силовая часть генератора и сети нагрузки комплектуется автоматами защиты или трехполюсными переключателями-автоматами с ручным или электрическим приводом.
Генераторы.

Электрический генератор – это электрическая машина, преобразующая механическую энергию вращения в электрическую энергию постоянного или переменного тока.

Генераторы могут быть двух типов: синхронные и асинхронные.

Синхронные генераторы составляют основу электрического оборудования электростанций, т.е. практический вся электроэнергия вырабатывается синхронными генераторами.

Устройство и принцип действия синхронного ге­нератора заключается в следующем(рис.1).



^ Рис. 1. Упрощенная модель синхронного генератора
Неподвижная часть машины, называемая статором, представляет собой полый шихтованный цилиндр 1 (сердечник статора) с двумя продольными пазами на внутренней поверхности. В этих палах расположены стороны витка 2, являющегося обмоткой статора. Во внутренней полости сердечника статора расположена вращающаяся часть машины - ротор, представ­ляющий собой постоянный магнит 4 с полюсами N и S, закрепленный на валу 3. Вал ротора посред­ством ременной передачи механически связан с приводным двигателем (на рисунке не показан). В реальном синхронном генераторе в качестве при­водного двигателя может быть использован двига­тель внутреннего сгорания либо турбина. Под дей­ствием вращающего момента приводного двигателя ротор генератора вращается с частотой n1 против часовой стрелки. При этом в обмотке статора в соответствии с явлением электромагнитной индук­ции наводится ЭДС, направление которой показано на рисунке стрелками. Так как обмотка статора замкнута на нагрузку Z, то в цепи этой обмотки появится ток i.

В процессе вращения ротора магнитное поле постоянного магнита также вращается с частотой n1, а поэтому каждый из проводников обмотки ста­тора попеременно оказывается то в зоне северного (N) магнитного полюса, то и зоне южного (S) маг­нитного полюса. При этом каждая смена полюсов сопровождается изменением направления ЭДС в обмотке статора. Таким образом, в обмотке статора синхронного генератора наводится переменная ЭДС, а поэтому ток i в этой обмотке и в нагрузке Z также переменный.

Мгновенное значение ЭДС обмотки статора в рассматриваемом синхронном генераторе



где — магнитная индукция в воздушном зазоре между сер­дечником статора и полюсами ротора, Тл; — активная длина одной пазовой стороны обмотки статора, м; — ско­рость движения полюсов ротора относительно статора, м/с; D1 — внутренний диаметр сердечника статора, м.

Эта формула показывает, что при неизменной частоте вращения ротора форма кривой переменной ЭДС обмотки якоря определяется исключительно законом распределения магнитной индукции в зазоре. Если бы график магнитной индукции в за­зоре представлял собой синусоиду (), то ЭДС гене­ратора была бы синусоидальной. Однако получить синусоидаль­ное распределение индукции в зазоре практически невозможно. Так, если воздушный зазор постоянен то магнитная индукция в воздушном зазоре распределяется по трапеце­идальному закону, а следовательно, и график ЭДС генератора представляет собой трапецеидальную кривую. Если края полюсов скосить так, чтобы зазор на краях полюсных наконечников был равен , то график распределения магнитной индукции в зазоре приблизится к синусоиде, а следовательно, и график ЭДС генератора приблизится к синусоиде.

Частота ЭДС синхронного генератора (Гц) прямо пропор­циональна частоте вращения ротора n1 (об/мин), которую при­нято называть синхронной частотой вращения:



Здесь — число пар полюсов; в рассматриваемом генераторе два полюса, т. е. =1

Для получения промышленной частоты ЭДС (50 Гц) ротор такого генератора необходимо вращать с частотой n1=3000 об/мин,

тогда .

Постоянные магниты на роторе применяются лишь в синхрон­ных генераторах весьма малой мощности, в боль­шинстве же синхронных генерато­ров для получения возбуждаю­щего магнитного поля применяют обмотку возбуждения, располагаемую на роторе. Эта обмотка подключается к источнику посто­янного тока через скользящие кон­такты, осуществляемые посред­ством двух контактных колец, располагаемых на валу и изоли­рованных от вала и друг от друга, и двух неподвижных щеток.

Как уже отмечалось, привод­ной двигатель (ПД) приводит во вращение ротор синхронного ге­нератора с синхронной частотой n1. При этом магнитное поле ротора также вращается с часто­той n1 и индуцирует в трехфазной обмотке статора переменные ЭДС ЕA ЕВ ЕC, которые, будучи одинаковыми по значению и сдвинутыми по фазе относительно друг друга на периода (120 эл. град), образуют трехфазную симметричную систему ЭДС.

С подключением нагрузки в фазах обмотки статора появляются токи IА, IB, IC. При этом трех­фазная обмотка статора создает вращающееся магнитное поле. Частота вращения этого поля рав­на частоте вращения ро­тора генератора (об/мин):



Таким образом, в син­хронном генераторе поле статора и ротор вращают­ся синхронно, отсюда и название — синхронный генератор.
^ Характеристики синхронного генератора.

Свойства синхронного генератора определяются характерис­тиками холостого хода, короткого замыкания, внешними и регу­лировочной.

^ Характеристика холостого хода синхронного генератора. Пред­ставляет собой график зависимости напряжения на выходе ге­нератора в режиме х.х. U1=E0 от тока возбуждения IB0 при n1 = const. Если характе­ристики х. х. различных синхронных генераторов изобразить в относительных единицах Е* = f(IB*)то эти характеристики мало отличаются друг от друга и будут очень схожи с нормальной характеристикой х. х. (рис.), которую используют при рас­четах синхронных машин:


E*

0,58

1.0

1.21

1.33

1.40

1.46

1.51

IB*

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5


Здесь E* = Eo/Uiномотносительная ЭДС фазы обмотки стато­ра; IB*= IB0/ IB0ном относительный ток возбуждения; IB0ном — ток возбуждения в режиме х. х., соответствующий ЭДС х. х Eo = Uiном.

^ Характеристика короткого замыкания. Характеристику трех­фазного к. з. получают следующим образом: выводы обмотки статора замыкают накоротко и при вращении ро­тора с частотой вращения n1, постепенно увеличивают ток воз­буждения до значения, при котором ток к.з. превышает номи­нальный рабочий ток статорной обмотки не более чем на 25 %. Так как в этом случае ЭДС обмотки статоре имеет значение, в несколько раз меньшее, чем в рабочем режиме генератора, и, следовательно, основной магнитный поток весьма мал то магнитная цепь машины оказывается ненасыщенной. По этой причине характеристика к.з представляет собой прямую линию (рис). Активное сопротивление обмотки статора невелико по сравнению с ее индуктивным сопротивлением, поэтому, принимая r0 можно считать, что при опыте к.з. нагрузка синхронного генератора (его собственные обмотки) чисто индуктивной. Из этого следует, что при опыте к.з. реакция якоря синхронного генератора имеет продольно-размагничивающий характер Векторная диаграмма, построенная для генератора при опыте трехфазного к.з. представлена на рис.2.



Рис.2 Векторная диаграмма, построенная для генератора при опыте трехфазного к.з. представлена.
Из диаграммы видно, что ЭДС , индуцируемая в обмотке статора, полностью уравновешивается ЭДС продольной реакции якоря и ЭДС рассеяния :


При этом МДС обмотки возбуждения имеет как бы две составляющие: одна компенсирует падение напряжения , а другая компенсирует размагничивающее влияние реакции якоря

Характеристики к.з. и х.х. дают возможность определить значения токов возбуждения, соответствующие указанным составляющим МДС возбуждения. С этой целью характеристики х.х. и к.з. строят в одних осях рис

Один из важных параметров синхронных генераторов - отношение короткого замыкания (ОКЗ), которое представляет собой отношение тока возбуждения IB0ном, соответствующего номинальному напряжению при х. х., к току возбуждения IBкном соответствующему номинальному току статора при опыте к. з, (рис.):

ОКЗ = IB0ном/IBкном

ОКЗ имеет большое практическое значение при оценке свойств синхронной машины: машины с малым ОКЗ менее устойчивы при параллельной работе, имеют знания при изменениях нагрузки, но такие машины имеют меньшие габариты и, следовательно, дешевле, чем машины с большим ОКЗ.

^ Внешняя характеристика. Представляет собой зависимость напряжения на выводах обмотки статора от тока нагрузки: при IB=const; ; n1= nном = = const.

При активной нагрузке () уменьшение тока нагрузки на I1 сопровождается ростом напряжения U1, что объясняется уменьшением падения напряжения в обмотке статора и ослаблением размагничивающего действия реакции якоря по поперечной. При индуктивной нагрузке () увеличение U1 при сбросе нагрузки более интенсивно, так как с уменьшением тока I1 ослабляется размагничивающее действие продольной составляющей реакции якоря. Однако в случае емкостной нагрузки генератора ()

В уменьшение I1, сопровождается уменьшением напряжения U1, что объясняется ослаблением подмагничивающего действия продольной составляющей реакции якоря.

Изменение напряжения синхронного генератора, вызванное сбросом номинальной нагрузки при IB=const ; n1= const называется номинальным изменением (повышением) напряжения(%):



При емкостной нагрузке генератора сброс нагрузки вызывает уменьшение напряжения, а поэтому отрицательно.

В процессе эксплуатации синхронного генератора напряжение U1 при колебаниях нагрузки поддерживается неизменным посредством быстродействующих автоматических регуляторов.

Однако во избежание повреждения изоляций обмотки не должно превышать 50 %.

^ Регулировочная характеристика. Она показывает, как следует изменять ток возбуждения генератора при изменениях нагрузки чтобы напряжение на зажимах генератора оставалось неизменно равным номинальному: при ==const; ; n1= nном = = const. На рис. представлены регулировочные характеристики синхронного генератора. При активной нагрузке () увеличение тока нагрузки I1 сопровождается уменьшением напряжения , поэтому для поддержания этого напряжения неизменным по мере увеличения тока нагрузки I1 следует повышать ток возбуждения. Индуктивный характер нагрузки () вызывает более резкое понижение напряжения (рис.), поэтому ток возбуждения I1 , необходимый для поддержания = следует повышать в большей степени. При емкостной же характере нагрузки () увеличение нагрузки сопровождается ростом напряжения поэтому для поддержания = ток возбуждения следует уменьшать.
Включение генераторов на параллельную работу.

На электрических станциях обычно устанавли­вают несколько синхронных генераторов, включае­мых параллельно для совместной работы (рис.3)



Рис.3. Включение синхронных генераторов

на параллельную работу.
Наличие нескольких генераторов вместо одного суммарной дает преимущества в мощности. При включении синхронного генератора в сеть на параллельную работу необходимо соблюдать сле­дующие условия: ЭДС генератора Е0 в момент под­ключения его к сети должна быть равна и противо­положна по фазе напряжению сети ( ); частота ЭДС генератора должна быть равна час­тоте переменного напряжения в сети; порядок следования фаз на выводах генератора должен быть таким же, что и на зажимах сети.

Приведение генератора в состояние, удовлетво­ряющее всем указанным условиям, называют синхронизацией. Несоблюдение любого из условий синхро­низации приводит к появлению в обмотке статора больших уравнительных токов, чрезмерное значение которых может явиться причиной аварии.

Включить генератор в сеть с параллельно рабо­тающими генераторами можно или способом точной синхронизации, или способом самосинхронизации. Способ точной синхронизации. Сущность этого способа состоит в том, что, прежде чем включить генератор в сеть, его приводят в состояние, удовлет­воряющее всем вышеперечисленным условиям. Мо­мент соблюдения этих условий, т, е. момент синхро­низации» определяют прибором, называемым синхроноскопом, по конструкции синхроноскопы разде­ляют на стрелочные и ламповые. Рассмотрим процесс синхронизации генераторов с применением лам­пового синхроноскопа, который состоит трех ламп 1, 2, 3, расположенных в вершинах равностороннего треугольника.

При включении ламп по схеме «на погасание» (рис.4) момент синхронизации соответствует одновременному погасанию всех ламп. Предположим, что звезда ЭДС генератора ;; вращается с угловой частотой, превышающей угловую час­тоту вращения звезды напряжений сети ; ; В этом случае напряжение на лампах определяется геометрической суммой + ;+ ;+. В момент совпадения век­торов звезды ЭДС с век­торами звезды напряже­ний эта сумма достигает наибольшего значения, при этом лампы горят с наибольшим накалом (на­пряжение на лампах равно удвоенному напряжению сети). В последующие мо­менты времени звезда ЭДС обгоняет звезду напряжений и напряжение на лампах уменьшается.В момент синхро­низации векторы ЭДС и напряжений занимают положение, при котором + =0; + =0; +=0 т. е. , и все три лампы одновременно гаснут. При большой разности угловых частот и лампы вспыхивают часто. Изме­няя частоту вращения частоту вращения первичного двигателя, добиваются равенства = о чем будет свидетельствовать пога­сание ламп на длитель­ное время. В этот мо­мент и следует замк­нуть рубильник, после чего генератор окажет­ся подключенным к сети.

Рис.4. Ламповый синхроноскоп.
^ Способ самосинхронизации. Ротор невоз­бужденного генератора приводят во вращение первичным двигателем до частоты вращения, отличающейся от синх­ронной не более чем 2-5%, затем генератор подключают к сети.Для того чтобы избежать перенапряжение в обиотке ротора в момент подключения генератора к сети её замыкают на некоторое активное сопротивление так как в момент подключения генератора к сети его ЭДС равна нулю (генератор не возбужден), то под действием на­пряжения сети в обмотке статора наблюдается резкий бросок тока, превышающий номинальное значение тока генератора. Вслед за включением обмотки статора в сеть подключают обмотку возбуж­дения к источнику постоянного тока и синхронный генератор под действием электромагнитного момента, действующего на его ро­тор, втягивается в синхронизм, т. е. частота вращения ротора становится синхронной. При этом ток статора быстро уменьшается. При самосинхронизации в генераторе протекают сложные электромеханические переходные процессы, вызывающие значительные механические воздействия на обмотки, подшипники и муфту, соединяющую генератор с турбиной. Влияние этих воздействий на надёжность генератора учитывается при проектировании синхронных генераторов. Способом самосинхронизации включают на параллельную работу синхронные генераторы мощ­ностью до 500МВт.
^ Приводные двигатели генераторных установок.

Одни из самых распространенных приводных двигателей на генераторных установок являются поршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Поршневым двигателем внутреннего сгорания (ДВС) называют такую тепловую машину, в которой превращение химической энергии топлива в тепловую, а затем в механическую энергию, происходит внутри рабочего цилиндра. Превращение теплоты в работу в таких двигателях связано с реализацией целого комплекса сложных физико-химических, газодинамических и термодинамических процессов, которые определяют различие рабочих циклов и конструктивного исполнения.

Классификация поршневых двигателей внутреннего сгорания приведена на рис. 5. Исходным признаком классификации принят род топлива, на котором работает двигатель. Газообразным топливом для ДВС служат природный, сжиженный и генераторный газы. Жидкое топливо представляет собой продукты переработки нефти: бензин, керосин, дизельное топливо и др. Газожидкостные двигатели работают на смеси газообразного и жидкого топлива, причем основным топливом является газообразное, а жидкое используется как запальное в небольшом количестве. Многотопливные двигатели способны длительно работать на разных топливах в диапазоне от сырой нефти до высокооктанового бензина.

Двигатели внутреннего сгорания классифицируют также по следующим признакам:

  • по способу воспламенения рабочей смеси – с принудительным воспламенением и с воспламенением от сжатия;

  • по способу осуществления рабочего цикла – двухтактные и четырехтактные, с наддувом и без наддува;

  • по способу смесеобразования – с внешним смесеобразованием и с внутренним смесеобразованием;

  • по способу охлаждения – с жидкостным и воздушным охлаждением;

  • по расположению цилиндров – однорядные с вертикальным, наклонным горизонтальным расположением; двухрядные с V-образным и оппозитным расположением




Рис. 5. Классификация поршневых двигателей внутреннего сгорания
Преобразование химической энергии топлива, сжигаемого в цилиндре двигателя, в механическую работу совершается с помощью газообразного тела – продуктов сгорания жидкого или газообразного топлива. Под действием давления газов поршень совершает возвратно-поступательное движение, которое преобразуется во вращательное движение коленчатого вала с помощью кривошипно-шатунного механизма ДВС. Экономические и мощностные показатели двигателей внутреннего сгорания, работающих по разным циклам, трудно сравнить в реальных условиях. В этих условиях особенность протекания отдельного процесса рабочего цикла или деталь конструкции двигателя могут повлиять на конечные результаты сравнения. Поэтому основные показатели разных циклов на первом этапе рассматривают в теоретических условиях, когда каждый цикл осуществляется в наивыгоднейших условиях, в воображаемой тепловой машине. На втором этапе в теоретические зависимости (т. е. в условиях воображаемой тепловой машины) вводятся коэффициенты, учитывающие действительные условия.

В теоретических циклах введены следующие допущения:

  • В цикле используется в качестве рабочего тела идеальный газ, состав которого в цикле не изменяется.

  • Циклы считаются замкнутыми, происходящими при постоянном количестве идеального газа.

  • Теплоемкость газа в течение всего цикла постоянна, т. е. не зависит от температуры.

  • Сгорание топлива в цилиндре заменяется мгновенным подводом тепла, а выпуск – мгновенным отводом теплоты в холодный источник.

  • Процесс сжатия и расширения газа происходит без теплообмена с окружающей средой, и называются адиабатическими.



В соответствии с этими допущениями теоретический цикл представляет собой замкнутый цикл, осуществляемый в воображаемой тепловой машине постоянной несменяемой порцией рабочего тела. Вследствие замкнутости процессы сгорания и выпуска рабочего тела при действительном цикле заменяют подводом и отводом теплоты. Процессы сжатия и расширения предполагаются адиабатическими, т.к. это обеспечивает максимальное теплоиспользование.

Теоретические циклы имеют минимальное количество потерь, находящихся в строгом соответствии со вторым законом термодинамики. Существующие двигатели внутреннего сгорания работают по одному из трех циклов, имеющих свои характерные особенности.

^ Теоретический цикл двигателей с подводом теплоты при постоянном объеме(цикл Отто)

Карбюраторные двигатели, а также двигатели газогенераторные, газобаллонные и с впрыском легкого топлива работают по циклу, в котором горючая смесь, вошедшая в цилиндр во время впуска, сжимается, поджигается искрой и быстро сгорает в момент нахождения поршня около верхней мертвой точкой (ВМТ), т. е. при почти неизменяемом объеме.

Индикаторная диаграмма теоретического цикла показана на рис.6.



Рис.6. Индикаторная диаграмма теоретического цикла с подводом теплоты при постоянном объеме
Теоретический цикл с сообщением тепла при постоянном объеме осуществляется следующим образом. При движении поршня от нижней мертвой(НМТ) точкой (точка а диаграммы теоретического цикла) газ, заполняющий цилиндр, начинает сжиматься. Чтобы довести потери тепла до минимума, стенки цилиндра должны быть абсолютно нетеплопроводными, т. е. покрытыми идеальной тепловой изоляцией. В этом случае процесс сжатия (линия ас индикаторной диаграммы) будет адиабатическим, а внешняя механическая работа, затрачиваемая на сжатие, полностью пойдет на увеличение внутренней энергии сжимаемого газа.

Давление газа в цилиндре в конце процесса сжатия (точка с) равно:


где k – показатель адиабаты идеального газа.

Температура газа в цилиндре в конце процесса сжатия (точка с) равна:



В конце сжатия, с приходом поршня в, происходит не процесс сгорания, как в действительном цикле, а простое мгновенное сообщение теплоты Q1 рабочему телу; результатом этого будет повышение его температуры и давления при постоянном объеме (изохоры сz). При положении поршня в ВМТ (точка z диаграммы) сообщение теплоты прекращается.

Степень повышения давления газа в цилиндре в конце процесса подвода теплоты



где Pz – давление газа в цилиндре в конце процесса подвода теплоты.

Температура газа в цилиндре в конце процесса подвода теплоты (точка z)



Затем газ адиабатический расширяется, его внутренняя энергия частично превращается во внешнюю механическую работу. В НМТ (точка b диаграмм) процесс расширения, графически изображенный адиабатой zb, заканчивается.

Давление газа в цилиндре в конце процесса расширения
.

Температура газа в цилиндре в конце процесса расширения





Для повторения цикла надо вернуть газ в начальное состояние, характеризуемое точкой a индикаторной диаграммы. Для этого необходимо охладить газ, заключенный в цилиндре, т. е. отнять теплоту, представляющую собой долю Q2 от ранее введенной теплоты Q1. Таким образом, даже при осуществлении теоретического цикла часть вводимой теплоты теряется и, следовательно, не может быть полного превращения теплоты в работу.
Степень преобразования теплоты в работу любого теоретического цикла оценивается термическим КПД, который представляет собой отношение теплоты, превращенной в полезную работу газов, к подведенной теплоте Q1.
В теоретическом цикле какие-либо дополнительные тепловые потери, за исключением количества теплоты Q2, отсутствуют.
Поэтому в полезную работу превращается разность количеств теплоты Q1 – Q2, тогда термический КПД можно выразить формулой:


В цикле с сообщением теплоты при постоянном объеме вводимое количество Q1 теплоты и отводимое Q2 пропорциональны его изохорной теплоемкости Сν и соответствующим разностям температур:





Термический КПД можно определять, подставив найденные значения температур:

Согласно уравнению термического КПД, экономичность цикла с подводом теплоты при постоянном объеме возрастает при увеличении степени сжатия и показателя адиабаты идеального газа.
^ Теоретический цикл двигателей с подводом теплоты при постоянном давлении(цикл Дизеля).

По этому циклу работают стационарные и судовые компрессорные двигатели с воспламенением от сжатия или компрессорные дизели.

В дизели в процессе впуска поступает воздух, давление и температура которого повышаются в процессе сжатия. Вследствие применения в дизелях высоких степеней сжатия (от 14 до 20) давление конца сжатия приближается к 3–4 МПа и соответствующая температура значительно превышает температуру самовоспламенения топлива. Топливо впрыскивается в конце сжатия через форсунку, мелко распыляется и, приходя в соприкосновение с сильно нагретым воздухом, начинает гореть.

В этих двигателях для обеспечения хорошего распыливания топлива используют сжатый воздух с давлением около 6 МПа, получаемый в специальных компрессорах, включенных в конструктивную схему двигателя. Насос подает топливо в форсунку, в которую из компрессора подводится сжатый воздух, и в нужный момент внутренняя полость форсунки сообщается с цилиндром, куда поступает смесь распыляющего воздуха и топлива.

Ввиду постепенной подачи топлива через форсунку нельзя получить резкого повышения давления при сгорании, как в цикле с сообщением теплоты при V = const, где все топливо перед сгоранием находится в цилиндре. В двигателях, работающих по циклу с подводом теплоты при P = const, топливо горит постепенно по мере его поступления в цилиндр, в результате чего процесс сгорания происходит при перемещающемся поршне, при почти постоянном давлении.

Диаграмма теоретического цикла с подводом тепла при постоянном давлении показана на рис.7.

При движении поршня от НМТ (точка a диаграммы теоретического цикла) газ, заполняющий цилиндр, начинает сжиматься. В этом случае процесс сжатия (линия ас индикаторной диаграммы) будет адиабатическим. Давление и температура в конце этого процесса определяется так же, как и при термодинамическом цикле с подводом теплоты при постоянном давлении.

В конце сжатия, с приходом поршня в ВМТ, происходит, как в ранее рассмотренном теоретическом цикле, мгновенное сообщение теплоты Q1 рабочему телу; результатом этого будет повышение его температуры при постоянном давлении (изобара сz).



Рис.7. Индикаторная диаграмма теоретического цикла с подводом теплоты при постоянном давлении.

При положении поршня, когда объем надпоршневого пространства равен VZ (точка z диаграммы), сообщение теплоты прекращается.
Степень предварительного расширения газа в цилиндре в конце процесса подвода теплоты:
.
Тогда температура газа в цилиндре в конце процесса подвода теплоты (точка z)
.
Затем газ адиабатически расширяется (линия zb диаграммы).
Давление газа в цилиндре в конце процесса расширения
.
Температура газа в цилиндре в конце процесса расширения



.
Для повторения цикла необходимо охладить газ, заключенный в цилиндре, т. е. отнять теплоту Q2 от введенной теплоты Q1 при постоянном объеме Va.
Термический КПД выражается формулой:
.
В цикле с сообщением теплоты при постоянном объеме вводимое количество Q1 теплоты пропорционально его изобарной теплоемкости СP, а отводимое Q2 пропорционально его изохорной теплоемкости Сν и соответствующим разностям температур:



Термический КПД можно определять подставив значения температур с учетом того, что:




Из-за больших габаритов и веса компрессорные дизели применяются на судах и в качестве стационарных установок электростанций.
^ Теоретический цикл двигателей с подводом тепла при постоянном объеме и постоянном давлении (цикл Тринклера).
Двигатели электростанций работают по смешанному циклу на дизельном топливе. Для самовоспламенения впрыскиваемого топлива степень сжатия должна быть не ниже 14.
Индикаторная диаграмма теоретического цикла представлена на рис.8.
В теоретическом цикле кривая ас диаграммы изображает адиабатическое сжатие рабочего тела, заключенного в цилиндре, сz и zz' – сообщение теплоты, z'b – адиабатическое расширение и ba – отдачу части сообщенной теплоты холодному источнику в соответствии со вторым законом термодинамики.



Рис.8. Индикаторная диаграмма смешанного

теоретического цикла
Значения температуры и давления в конце процесса сжатия аналогичны предшествующим формулам:



; .Максимальное давление смешанного цикла:



Температура в ВМТ равна:



Температура в конце процесса подвода теплоты равна:

.

Давление в конце адиабатного расширения равно

:
.Температура в конце адиабатного расширения определяется формулой:




Термический КПД теоретического цикла можно определить по разности количества теплоты: Q1' + Q1'', введенных соответственно при V = const (по изохоре сz) и при р = const (по изобаре zz') и Q2, отданного холодному источнику при V = const (по изохоре ba):



.Теплота, сообщаемая соответственно по изохоре и изобаре, и отводимая теплота равны



Подставляя Q1', Q1'' и Q2 в уравнение, определяющее термический КПД смешанного цикла, заменяя все температуры через температуру начала сжатия Tа, аналогично предшествующим выводам и учитывая, что

,

получаем



Это уравнение позволяет утверждать, что использование тепла в смешанном цикле зависит от степени сжатия, предварительного расширения и повышения давления, а также показателя адиабаты.
В смешанном цикле повышение степени сжатия улучшает экономические и мощностные показатели. Однако по мере увеличения степени сжатия прирост использования теплоты постепенно замедляется и после значений степени сжатия 10–12 становится малоощутимым. В дизельных двигателях значении степени сжатия больше 15 объясняются желанием облегчить пуск холодных двигателей. При повышении степени сжатия растет температура конца сжатия, что обеспечивает самовоспламенение топлива даже при низких температурах стенок цилиндра и засасываемого воздуха.
^ Сравнение эффективности идеальных циклов.
Термодинамическая эффективность циклов зависит от условий их осуществления. В одних условиях эффективен один цикл, в других – другой.
1. Сравним циклы Отто и Дизеля по значению термического КПД при одинаковых степенях сжатия.




Для наглядности будем использовать графическую интерпретацию подводимой и отводимой теплоты на тепловой диаграмме (рис. 9): площадь нелинейной трапеции ниже линии процесса численно равна удельной теплоте.



Рис. 9. Сравнение циклов Отто (123'4) и Дизеля (123''4)

при одинаковой степени сжатия




При одинаковых степенях сжатия цикл с изохорным подводом теплоты имеет больший КПД, чем цикл с изобарным подводом. Цикл Тринклера будет занимать промежуточное значение.
2. Целесообразнее сравнивать циклы при одинаковых конечных давлениях и температурах (рис.10), т. е. в условиях одинаковых допустимых термических и механических напряжений
.


Рис. 10. Сравнение циклов Отто (12'34) и Дизеля (12''34)

в одинаковом температурном диапазоне



В этих условиях эффективность цикла с изобарным подводом теплоты выше, чем с изохорным подводом теплоты; эффективность цикла Тринклера окажется средней между ними.
^ Эффективность реальных циклов.
Экономичность реальных поршневых ДВС всегда меньше теоретических, рассчитанных по идеальному циклу, где не учитываются потери на трение, гидравлические сопротивления потоку газов в клапанах, неполнота сгорания топлива, изменение состава и теплоемкости рабочей смеси, неадиабатность процессов сжатия и расширения, насосные потери и т. д.
Экономичность реальных двигателей оценивают степенью превращения затраченной теплоты топлива в эффективную работу — так называемым эффективным КПД

,
где Le — эффективная работа, которая передается внешнему потребителю (работа на валу двигателя); QT — теплота, выделяемая при полном сгорании топлива в цилиндре.
Эффективный КПД учитывает не только термодинамические потери цикла, определяемые термическим КПД , но и механические потери на трение, определяемые механическим КПД , и потери внутри двигателя, вызванные необратимостью процессов и несовершенством реального двигателя, определяемые индикаторным КПД .
Индикаторный КПД оценивает величину потерь работы цикла, вызванных теплообменом между стенками цилиндра и рабочим телом, гидравлическими сопротивлениями в клапанах, несовершенством процесса сгорания топлива и пр.:
,
где Li — работа цикла реального двигателя, равная площади действительной индикаторной диаграммы (индикаторная работа); Lц — работа цикла идеального двигателя.
В связи с наличием в двигателе узлов трения часть полученной полезной работы цикла расходуется на преодоление в них сил трения (механические потери). Вот почему работа на выходном валу двигателя Le меньше индикаторной работы цикла на величину механического КПД, определяемого выражением

Таким образом, эффективный КПД выражается произведением:

Увеличение эффективного КПД двигателя связано с увеличением каждого из КПД, входящих в формулу.
В настоящее время механический КПД двигателей, работающих по циклу Тринклера, выше остальных в связи с отсутствием дополнительного компрессора, что и предопределило их широкое применение генераторных установках.

^ Критерии выбора генераторной установки.
Принимая решение о установке генераторной установки, всегда требуется иметь в виду несколько основных аспектов: какого типа купить генератор, где и как её установить.

Главное, что требуется решить - так это выбрать автономный или резервный в качестве какого источника электроэнергии будет работать генератор. Автономный источник необходим тогда, когда другого источника, кроме данной генераторной установки. Если же оборудование уже питается от промышленной сети, то можно выбрать резервный источник.

Правильный выбор мощности генераторной установки, это очень ответственный момент. Именно от мощности зависит и цена генератора. Если мощность генераторной установки выбрана близко к расчетной мощности подключаемых к ней электроприемников, то последующее увеличение их числа приведет к перегрузке генератора, в тоже время завышенная мощность генераторной установки отрицательно скажется при работе самого дизеля. Рекомендуется, чтобы генератор никогда продолжительно не работал на нагрузку менее 25% от своей номинальной мощности. Оптимальная нагрузка генераторной установки 35-75%. Дополнительными факторами, которые могут оказать влияние на мощность генераторной установки, являются климатические факторы. Чем выше установлена генераторная установка над уровнем моря, и чем выше температура и влажность, тем ниже отдаваемая мощность генератора.

Генераторы могут вырабатывать однофазное или трехфазное напряжение. В бытовых сетях мощности электроприемников относительно невелики, двигательные нагрузки почти отсутствуют и, в основном, доминирует однофазная нагрузка. Для промышленных же нагрузок требуется, как правило, трехфазный источник питания. На генераторной остановке с выходным трехфазным напряжением 400В всегда можно получить однофазное напряжение 230В. Трехфазное напряжение 230В используется крайне редко и применяется только для питания специальных электроприемников (с частотой 400 Гц).

В России частота напряжения большинства электроприемников общепромышленного назначения принята равной 50Гц. Для питания некоторых специальных электроприемников применяется напряжение 230В частотой 400Гц

Выбор место эксплуатации. Если генератор предполагается использовать в качестве автономного источника питания, то, как правило, он должен предусматривать работу на открытом воздухе при всех разбросах температур: от -50С до +50С. За исключением случаев, когда генераторной остановке, проектом потребителя, предусматривается постоянное место в установки. В таких случаях генераторная установка обычно устанавливается в специальном отапливаемом, вентилируемом помещении. Тогда необходимо приобретать дизель-генератор стационарного исполнения. Его можно будет использовать при температуре в помещении от +5С до +50С. Если же дизель-генераторную установку предполагается использовать в качестве резервного источника, то её работа возможна только при температуре в помещении, или в специальном погодозащитном кузове-контейнере от +5С до +50С. Иного быть не должно, т. к. функция резервирования сети предусматривает быстрейший прием нагрузки после пропадания основного источника, что было бы невозможно сделать при размещении на открытой площадке не защищенного кожухом генераторной установки. Двигатель генератора в данном случае всегда находится в разогретом состоянии.

Режим нейтрали для автономных передвижных установок выбирается изолированной. Согласно "Правил устройств электроустановок" при питании стационарных электроприемников от автономных источников питания режим нейтрали источника питания и защитные меры должны соответствовать режиму нейтрали и защитным мерам, принятым в сетях стационарных электроприемников. Соответственно, для генераторных остановок, эксплуатируемых в качестве "резерва промышленной сети", нейтраль выбирается глухозаземленной.

Продолжительность работы генераторной установки. Добиться большей продолжительности необслуживаемой работы генераторной установки можно двумя путями: увеличивая размеры топливных расходных емкостей самой генераторной установки или же организуя автоматизированную подачу топлива и масла в расходные емкости по топливопроводам из емкостей-хранилищ. Для автономных передвижных установок по причине невозможности использования обеих способов продолжительность необслуживаемой работы составляет 4 часа (для станций мощностью до 30 кВт - 8 часов). Для автономных стационарных возможна установка топливного бака большей емкости - на непрерывную работу 24 часа (для станций мощностью от 60 кВт в этом случае реализуется автоматическая закачка топлива из внешней емкости-хранилища). Для резервных генераторных остановок рекомендуемое время необслуживаемой работы - 24 часа. Установка дополнительного оборудования для непрерывной работы электростанции в течение 150-240 часов - достаточно дорогой вариант и обычно экономически невыгоден.

Если генератор предполагается использовать в качестве автономного источника в незащищенных от воздействия окружающей среды условиях, то следует выбирать электроагрегат под капотом, защищающим дизель-генератор от воздействия осадков или под капотом на прицепе (во втором случае облегчается транспортировка к месту эксплуатации). При использовании генераторной установки в качестве автономного или резервного источника в специальном отапливаемом, вентилируемом помещении выбирают исполнение электроагрегата без капота. Если специальное помещение отсутствует, а его строительство связано с большими материальными затратами, то более выгодно приобретать дизель-генератор, установленный внутри утепленного кузова-контейнера на раме, раме-салазках (облегчается перемещение электростанции в пределах площадки размещения) или на прицепе (в последнем случае облегчается транспортировка к месту эксплуатации и ее перемещение в пределах площадки размещения).

Когда генераторная остановка используется в качестве автономного источника электроснабжения в зависимости от предназначения агрегата и наличия обслуживающего персонала различают четыре основных режима управления и контроля генераторной остановкой:

• Ручной режим - при постоянном присутствии обслуживающего персонала. Наиболее простая в управлении генераторная установка. Обладает всеми основными функциями по управлению и контролю.

• Ручной и автоматический режим - все функции по управлению и контролю генераторной установки автоматизированы. Пуск и вхождение в рабочий режим осуществляются с минимальным участием обслуживающего персонала. Постоянное присутствие персонала необходимо только для проведения технического обслуживания агрегата. Функции контроля по генераторной остановке существенно расширены. • Ручной режим и управление с дистанции - в дополнение к функциям по ручному управлению имеется возможность ограниченного управления и контроля с дистанции (до 25м).

• При управлении с дистанции через компьютер оператор имеет возможность полнофункционального наблюдения генераторной установки, находясь на неограниченном расстоянии от неё. Применяется только при высокотехнологических, разветвленных системах электроснабжения объекта, или группы объектов с единого диспетчерского пункта. Функции контроля по генераторной установки существенно расширены по сравнению со всеми вышеперечисленными режимами. При эксплуатации в качестве резервного источника электроснабжения выбор следует делать между двумя режимами: автоматическим и автоматическим с управлением с дистанции через компьютер. Выбор последнего режима выгоден при электроснабжении группы разноудаленных объектов с контролем с единого диспетчерского пункта (например, группа подстанций в системе облэнерго, группа районных узлов связи и т.д.).

Бесперебойность электроснабжения. На электростанции, предназначенные для эксплуатации в качестве автономного (единственного) источника электроснабжения эти требования не распространяются. Параметры по бесперебойности электроснабжения распространяются только на те генераторные установки, которые являются дополнительным к уже существующему (резервным) источником питания в системе электроснабжения особо ответственных электроприемников (электроприемники 1-й категории). Для большинства таких электроприемников кратковременное отсутствие напряжения (до 20 сек.), вызванное временем на автоматическое переключение с одного источника питания на другой, не приводит к ущербу здоровья и безопасности людей, к массовому браку продукции, к существенному возрастанию вероятности техногенной аварии и к другим серьезным последствиям. Если же вероятность всех вышеперечисленных случаев высока, то перерыв в электроснабжении не допустим. Тогда в качестве резервного питания целесообразно использовать генераторную установку совместно с источником бесперебойного питания (ИБП). В связи с тем, что стоимость таких ИБП зачастую превосходит стоимость генераторной установки, то в каждом конкретном случае рекомендуется проводить технико-экономическое обоснование такой системы электроснабжения.

Виды нагрузок. Устанавливая генератор, необходимо заранее определить на какие виды электроприемников он будет работать. Бытовая нагрузка (в жилых помещениях, рабочих офисах) в основном осветительная. Промышленная нагрузка обычно силовая с преобладанием индуктивной составляющей (двигательная нагрузка) или активной (электрические печи). Тиристорная нагрузка имеет место на тех объектах, где необходимо преобразовывать входное переменное напряжение в выпрямленное (для подзарядки большого количества аккумуляторных батарей, питания двигателей постоянного тока) или преобразовывать переменное напряжение промышленной частоты в переменное напряжение другой частоты. В качестве примеров объектов с выраженной тиристорной нагрузкой можно привести узлы связи, нефтяные (газовые) буровые установки.

Правильно заявленная нагрузка - залог устойчивой работы. Наряду с видами нагрузок, с целью обеспечения устойчивой и качественной работы всех систем генераторной установки, требуется знать характер изменения нагрузки. В связи с тем, что электростанция обычно питает не один, а группу разных периодически включаемых/отключаемых электроприемников, то суммарная нагрузка на электростанцию постоянно изменяется. От скорости изменения нагрузки и от ее мощности зависят устойчивость и качество работы систем генераторной установки. Единожды правильно указав цикличность изменения нагрузки при первоначальном выборе электроагрегата, не возникнет вопросов по его дооснащению для правильной работы с фактической нагрузкой в ходе работы.

Качество частоты напряжения. Качество частоты зависит от регулятора скорости двигателя. При эксплуатации на автономную нагрузку функциональные требования к регулятору скорости очень просты, именно поэтому в большинстве таких генераторных установок применяют обычный механический регулятор. В этом случае частота вращения двигателя (а, следовательно, и частота напряжения) зависит от величины нагрузки. Чем больше нагрузка, тем меньше частота. Большинство электроприемников допускают такие отклонения по частоте. Однако имеется ряд электроприемников на основе микропроцессорной техники, тиристорных преобразователей в таких сферах деятельности как системы связи, теле- и радиовещания для которых необходимо поддерживать постоянную частоту 50 Гц вне зависимости от суммарной нагрузки на двигатель. Двигатель должен работать по так называемой астатической характеристике. Для реализации данного условия систему управления двигателя оснащают дополнительными дорогостоящими устройствами, обеспечивающими поддержание постоянной частоты вращения. Поэтому при выборе электроагрегата с такой системой управления надо быть абсолютно уверенным, что нагрузка не допускает отклонений по частоте, и применение данной системы экономически выгодно.

Параллельная работа. Необходимость в параллельной работе может возникнуть по следующим причинам: обеспечить надежность питания критически важных потребителей, обеспечить бесперебойность питания на период проведения технического обслуживания основного источника электроснабжения, необходимость компенсировать увеличение потребляемой мощности подключенной нагрузкой. Принцип параллельной работы заключается в том, что генераторная остановка работает совместно с другой генераторной остановкой или сетью на общие шины нагрузки. Из этого следует, что если агрегат предназначен для работы в качестве резервного источника электроснабжения, то использовать его для параллельной работы невозможно. Это связано с тем, что сам принцип резервирования подразумевает питание нагрузки только от одного источника. Различают два основных вида параллельной работы - параллельная работа с другой (другими) генераторной остановкой и параллельная работа с сетью. Параллельная работа с другим электроагрегатом требуется для повышения надежности системы электроснабжения особо ответственных электроприемников и с целью компенсировать временный рост по мощности в часы пика нагрузки. Параллельная работа с сетью используется крайне редко и применяется только в случаях, когда необходимо обеспечить бесперебойность питания на период проведения технического обслуживания основного источника электроснабжения. Генераторная остановка должена работать в параллель сетью в данном случае кратковременно, только на период плавного перевода нагрузки на питание от сети на генератор и обратно. Для того чтобы корректно войти в параллель с другим источником необходимо обеспечить ряд условий, т.е. провести синхронизацию этих источников. Для обеспечения удовлетворительной синхронизации обычно требуется минимальное количество приборов, и квалифицированный персонал может осуществить это вручную. Если планируется использовать генераторные установки для работы на сложные многосистемные ответственные нагрузки, где цена сбоя и развала системы электроснабжения от некорректного ввода в параллель велика, то рекомендуется использовать автоматическую синхронизацию. Главным фактором параллельной работы является распределение нагрузок. Общая нагрузка, которая получается из активной и реактивной составляющей, должна распределяться системами управления генераторной установкой пропорционально их обычным номинальным значениям. В простейшем случае это возможно за счет механического регулятора оборотов двигателя. Главным минусом такого способа является то, что деление нагрузки больше основывается на настройке топливной системы регулятором, чем на выходной мощности генератора. Это может вызвать значительный дисбаланс нагрузки из-за различия характеристик, как регуляторов, так и двигателей. Другой недостаток является следствием того, что частота продолжает зависеть от нагрузки. Все проблемы по точности распределения, качеству и времени полностью исключаются при использовании системы автоматического распределения. При автоматическом распределении, с применением электронных устройств, выходная мощность электроагрегатов распределяется от общей точки - частоты 50 Гц. Это позволяет добиться существенного улучшения качества, и главное, стабильности работы такой системы электроснабжения.

^ Выбор электростанции.
Руководствуясь выше перечисленными критериями выбора генераторных установок наиболее подходящим резервным источником электроэнергии 50кВт для больницы является дизель генератор с замкнутым жидкостным охлаждением с частотой вращения двигателя - 1500 об/мин. где в качестве генератора переменного тока необходимо использовать бесконтактный синхронный генератор с автоматическим регулированием выходного напряжения, обеспечивающий хорошие показатели выходного напряжения и высокие регулировочные свойства.

Исследовав предложение на рынке дизельных электростанций выбрал генераторную установку Cummins C70D5 соответствующую требованиям при эксплуатации её в качестве резервного источника электрической энергии.

Технические характеристики генераторной установки

Cummins C70D5

Мощность электростанции (основная)

63 кВА (50 кВт)

Мощность электростанции (резервная)

70 кВА (56 кВт)

Дизельный двигатель жидкостное охлаждение

Cummins 4BT3.9G4(производство: Великобритания ) 1500 об/мин

Генератор переменного тока

Newage Stamford UC224F

(производство: Великобритания )

Тип запуска электростанции

электростартер

Автономная непрерывная работа на штатном топливном баке

9.3 ч (при нагрузке 70%)

Расход топлива

12.1 л/час (при нагрузке 70%)

Емкость бака электростанции

112 л

Вес электростанции

1038 кг

Габариты электростанции

195x105x122 см


Заключение.

В курсовой работе были рассмотрены принцип работы и устройство генераторной установки и их классификация и назначение. Изучены при помощи упрощенной модели принцип действия и устройство синхронного генератора. Рассмотрены основные характеристики синхронного генератора такие как характеристика холостого хода, характеристика короткого замыкания, внешняя и регулировочная характеристики. В данной работе описан метод включения генераторных установок в параллельную работу и способ их синхронизации. В работе изучены основные термодинамические характеристики и классификация поршневых тепловых двигателей внутреннего сгорания используемые приводными двигателями на генераторных установках.

В данной курсовой работе был произведен обзор основных критериев выбора генераторных установок и выбран дизель генератор мощностью

50кВт как источник резервного электроснабжения.


Список использованной литературы.

1.Электрические машины и микромашины: Учеб. для электротехн. спец. вузов/Д. Э. Брускин, А. Е. Зорохович, В. С. Хвостов. – 3-е изд., перераб. доп. – М.: Высш. шк., 1990. – 528 с.: ил.

2. Электрические машины: Учебник для сред. спец. учеб. заведений/М. М. Кацман. – М.: Высш. школа, 1983. – 432 с.: ил.

3. Электрические машины: Учебник для студентов высш. техн. учебн. заведений/А. И. Вольдек. – Изд. 2-е, перераб. и доп. – Л.: “Энергия”, 1974. – 840 с.: ил

4. Электрические машины: Учебник для вузов/ Копылов И.П.-М.:Энергоатомиздат,1986-360с.:ил

5. Электротехника: Для студентов вузов. Б.А. Волынский, Е. Н. Зейн, В. Е. Шатерников. М. Энергоатомиздат, 1987-427с.

6. www.electrik.org

7. http://www.chuvsu.ru/~victor/junior/junior/lek10-2.html


Скачать файл (727.5 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации