Электромагнитная совместимость
Покупка
Основная коллекция
Тематика:
Электроэнергетика. Электротехника
Издательство:
Инфра-Инженерия
Автор:
Гардин Александр Иванович
Год издания: 2023
Кол-во страниц: 156
Дополнительно
Вид издания:
Учебно-методическая литература
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-9729-1177-6
Артикул: 816233.01.99
Представлен теоретический материал по изучению понятий: падение напряжения, потеря напряжения и отклонение напряжения. Приведены методические указания по проведению экспериментов измерения напряжения и последующего расчета потерь и отклонения напряжения при изменении коэффициента трансформации трансформатора в системе электроснабжения. Для студентов направления подготовки бакалавров 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника» для профилей обучения «Электроснабжение и релейная защита», «Электроэнергетические системы и сети» всех форм обучения.
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
А. И. Гардин ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ Учебно-практическое пособие Москва Вологда «Инфра-Инженерия» 2023
УДК 621.311.1 ББК 31.2 Г20 Рецензенты: доктор технических наук, профессор кафедры силовой электроники ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ» А. Б. Лоскутов; кандидат технических наук, заведующий кафедрой электроэнергетики, электроснабжения и силовой электроники ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева» А. А. Севостьянов Гардин, А. И. Г20 Электромагнитная совместимость : учебно-практическое пособие / А. И. Гардин. – Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2023. – 156 с. : ил., табл. ISBN 978-5-9729-1177-6 Представлен теоретический материал по изучению понятий: падение напряжения, потеря напряжения и отклонение напряжения. Приведены методические указания по проведению экспериментов измерения напряжения и последующего расчета потерь и отклонения напряжения при изменении коэффициента трансформации трансформатора в системе электроснабжения. Для студентов направления подготовки бакалавров 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника» для профилей обучения «Электроснабжение и релейная защита», «Электроэнергетические системы и сети» всех форм обучения. УДК 621.311.1 ББК 31.2 ISBN 978-5-9729-1177-6 Гардин А. И., 2023 Издательство «Инфра-Инженерия», 2023 Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2023
ПРЕДИСЛОВИЕ В учебно-практическом пособии приведены методические указания по выполнению пяти лабораторных работ по курсу «Электромагнитная совместимость», выполняемых на универсальных лабораторных стендах, на основе базовых экспериментов, приведенных в [5]. Работа № 1 предназначена для изучения лабораторных стендов по курсу «Электромагнитная совместимость». Дается описание основных блоков, используемых для базовых экспериментов. Представлен теоретический материал по изучению понятий: падение напряжения, потеря напряжения и отклонение напряжения. Приведены методические указания по проведению экспериментов измерения напряжения и последующего расчета потерь и отклонения напряжения при изменении коэффициента трансформации трансформатора в системе электроснабжения. В работе № 2 изучается прибор «Ресурс-ПКЭ» с целью овладения навыками по измерению показателей качества электроэнергии в электрических сетях. Приведено описание основных функций прибора. Приведены методические указания по проведению экспериментов по измерению показателей качества для напряжения в условной точке передачи электроэнергии. Позволяет студентам подготовиться к безопасному проведению измерений в реальных электрических сетях. Работа № 3 предназначена для изучения основных терминов и определений из стандартов по обеспечению качества электроэнергии. Приводится краткое описание терминов. Позволяет студентам подготовиться к осознанному выполнению последующих работ. В работе № 4 изучаются способы регулирования напряжения. Представлен теоретический материал по изучению средств регулирования напряжения. Приведены методические указания по проведению экспериментов по изучению трех способов регулирования напряжения: изменение коэффициента трансформации, продольная компенсации индуктивного сопротивления подводящей сети, поперечная компенсации реактивной мощности нагрузки. Работа № 5 предназначена для изучения показателей качества электроэнергии (ПКЭ) при несинусоидальной функции тока и напряжения в точке передачи электроэнергии. Дается описание основных ПКЭ, связанных с нарушением синусоидальности гармонических колебаний. Изучаются выпрямительные источники питания и причины возникновения не3
синусоидальных токов и напряжения. Проводятся эксперименты по их изучению и эксперименты с устройствами, позволяющими улучшить ПКЭ. Позволяет студентам узнать причины искажения синусоидальности, показывает способы улучшения ПКЭ. Автор приносит благодарность рецензентам книги за ряд полезных замечаний. Особую признательность выражает А. А. Севостьянову за внедрение лабораторного практикума в учебный процесс по курсу «Электромагнитная совместимость» и личное участие в проведении занятий. Автор будет признателен за все замечания по содержанию книги, которые следует направлять по адресу gardinai996@gmail.com. 4
ГЛАВА 1. ИЗУЧЕНИЕ УНИВЕРСАЛЬНЫХ ЛАБОРАТОРНЫХ СТЕНДОВ. ОБЕСПЕЧЕНИЕ НОРМИРУЕМОГО НАПРЯЖЕНИЯ НА НАГРУЗКЕ СОДЕРЖАНИЕ ГЛАВЫ 1 1. Цель работы ................................................................................................... 6 2. Общие определения ...................................................................................... 6 3. Описание универсальных лабораторных стендов ...................................... 9 4. Падение напряжения, потеря напряжения, отклонение напряжения ..... 23 4.1. Моделирование системы электроснабжения на стендах .................. 23 4.2. Характеристики и векторные диаграммы сети с нагрузкой ............. 26 5. Задание ......................................................................................................... 34 Контрольные вопросы .................................................................................... 39 5
1. Цель работы 1. Изучить принципиальные электрические и функциональные схемы блоков универсального лабораторного стенда. 2. Уметь использовать блоки универсального лабораторного стенда для моделирования участка электрической сети. 3. Уметь проиллюстрировать понятия падения напряжения, потери напряжения, отклонения напряжения с использованием векторной диаграммы тока и напряжений для линии с нагрузкой на конце и согласованных вольт-амперных характеристик нагрузки и сети. 4. Приобрести навыки проведения экспериментов по измерению напряжения и последующего расчета потерь и отклонения напряжения при изменении коэффициента трансформации. 5. Знать общие определения элементов, входящих в систему электроснабжения общего назначения. 2. Общие определения Универсальные лабораторные стенды предназначены для моделирования режимов работы реальных систем электроснабжения. Система электроснабжения общего назначения – совокупность электроустановок и электрических (электротехнических) устройств, предназначенных для обеспечения электрической энергией различных потребителей электрических сетей. На рисунке 1 представлена система электроснабжения общего назначения (СЭС). Рассмотрим основные составляющие СЭС. Приемник электрической энергии или электроприемник (ЭП) – это устройство (техническое средство), предназначенное для преобразования электрической энергии в другие виды энергии (механическую, тепловую, химическую и прочие). Совокупность электроприемников в сети создает электрическую нагрузку, которая выражается в единицах тока или мощности. Потребитель электрической энергии – ЭП или группа электроприемников, объединенных технологическим процессом и размещающихся на определенной территории. Электротехническое устройство (ЭУ) – промышленное изделие, предназначенное для выполнения определенной функции при решении комплексной задачи производства, распределения и использования электрической энергии. 6
Электрооборудование – электротехнические устройства, объединенные по различным признакам: тропическое электрооборудование, электрооборудование станций и подстанций, электрооборудование электротехнологических установок. Рис. 1. Система электроснабжения общего назначения в виде трехфазной электрической сети в однолинейном исполнении 7
Электроустановка – совокупность машин, аппаратов, линий и вспомогательного оборудования (вместе с сооружениями и помещениями, в которых они установлены), предназначенных для производства, преобразования, трансформации, передачи, распределения электрической энергии и преобразования ее в другие виды энергии. Более краткое определение – электроустановки – установки, в которых производится, преобразуется, потребляется электроэнергия. Электроустановки объединяются в СЭС, которые включают в себя: источники электроэнергии, электрические сети и потребители электроэнергии. Источники электроэнергии – электроустановки, в которых получают электроэнергию из любого другого вида энергии. Источник питания электроэнергией – электростанция, электрическая сеть, трансформаторная и преобразовательная подстанция. Электростағнция – совокупность энергетических установок, оборудования и аппаратуры, используемых для преобразования природной энергии в электрическую, а также необходимые для этого сооружения и здания, расположенные на определённой территории. Электрические сети – электроустановки, которые служат для передачи электроэнергии от источника к потребителю. Электрические сети включают в себя: трансформаторные подстанции (ТП); распределительные подстанции, пункты (РП); линии электропередачи (ЛЭП). Распределительные подстанции, пункты – электроустановки, служащие для приёма и распределения электроэнергии. Трансформаторные подстанции – электроустановки, служащие для преобразования напряжения и распределения передаваемой электроэнергии на преобразованном напряжении. Включают в себя трансформаторы, распределительные устройства (РУ) и вспомогательные сооружения (здания, помещения). В зависимости от расположения трансформаторной подстанции в электрической системе или административном образовании, их принято называть соответствующим образом. Районная понизительная подстанция (РПП) или узловая понизительная подстанция (УПП) расположена в энергетическом узле района электрических сетей. Главная понизительная подстанция (ГПП) расположена на энергетическом вводе про8
мышленного предприятия. В случае приближения ее на территории предприятия к центру нагрузок – подстанция глубокого ввода (ПГВ). Цеховая ТП расположена в цеху промышленного предприятия. Преобразовательные подстанции – электроустановки, служащие для преобразования параметров электроэнергии (род тока, частота, напряжение) и распределения преобразованной электроэнергии, включают в себя преобразователи, РУ и вспомогательные сооружения (здания, помещения). Линии электропередачи (ЛЭП) – электроустановки, предназначенные для передачи электроэнергии. В завершение приведем более краткое определение СЭС. Система электроснабжения – совокупность электроустановок, предназначенных для обеспечения потребителей электрической энергией. В данной главе рассмотрены вопросы моделирования элементов СЭС на универсальных лабораторных стендах. 3. Описание универсальных лабораторных стендов Стенды выполнены в однофазном и трехфазном исполнении и предназначены для проведения лабораторного практикума по большинству курсов, изучаемых на кафедре «Электроэнергетика, электроснабжение и силовая электроника». Аппаратная часть стендов выполнена по блочному (модульному) принципу и содержит: – спроектированные с учебными целями натурные аналоги элементов электрической сети и комплексной электрической нагрузки; – источники питания; – измерительные приборы. Питание стендов осуществляется от трехфазной электрической сети напряжением 380 В с нейтральным и защитным проводниками. Описание и технические характеристики основных функциональных блоков приведены в таблице 1. 9
Таблица 1 Описание и технические характеристики функциональных блоков лабораторного стенда Наименование и параметры блока № блока Обозначение Назначение Трехфазный источник питания ~ 400 В; 16 А 201.2 G1 Моделирует питающую электрическую систему Трехполюсный выключатель ~ 400 В; 10 А 301.1 - Предназначен для коммутирования цепей Однофазный источник питания ~ 220 В; 1,6 А, 10 А 218, 218.2 G2 Питает функциональные блоки электрической энергией напряжением 220 В / 50 Гц 313.2 А3, А4 Моделирует линии электропередачи ЛЭП-1 и ЛЭП-2 (рис. 1.1) Модель трехфазной линии электропередачи (ЛЭП) ~ 400 В 3×0,3 А, 0…1,5 Гн/0…50 Ом 313.3 А3, А4 Моделирует линии электропередачи ЛЭП-1 и ЛЭП-2 (рис. 1.1) Модель однофазной линии электропередачи ~ 220 В; 0,3 А 0…1,5 Гн/0…50 Ом 347.3 А1, А2 Моделирует понизительные трансформаторы Т1, Т2 (рис. 1.1) Трехфазная трансформаторная группа 3u80 ВА (звезда) ~ 220, 225, 230 В / 133, 220, 225, 230, 235, 240, 245 В Однофазный трансформатор 80 ВА; 220 В / 198…242 В 372.1 А1, А2 Моделирует понизительные трансформаторы Т1, Т2 (рис. 1.1) Активная нагрузка ~ 220 В, 0…30 Вт. ~ 220/380 В; 50 Гц; 3u0…50 Вт 306.1 А5 Моделируют активную составляющую нагрузки сети Индуктивная нагрузка 220/380 В; 50 Гц; 3×40 вар 324.1 А6 Моделируют индуктивную составляющую нагрузки сети Емкостная нагрузка 220/380 В; 50 Гц; 3×40 вар 317.1 А7 Моделирует емкостную составляющую нагрузки сети Блок мультиметров 3 шт 0…1000 В ; 0…10 А ; 0…20 МОм 508.2 Р4 Измерение напряжения, тока и активного сопротивления 526.1 Р1 Измерение показателей качества электрической энергии в заданной контрольной точке Измеритель показателей качества электроэнергии «Ресурс-ПКЭ» ~ 3×220 / 380 В 10