2.3. Задание № 3

Основные положения методики расчета симметрирующих устройств (СУ) сводятся к следующему.

Несимметричную трехфазную нагрузку можно разложить на эквивалентную симметричную трехфазную и однофазную нагрузки. При этом однофазная нагрузка является пульсирующей мощностью N_Н, подлежащей симметрированию:

N_Н = U_Н xI_Н = U_Н x e ^jΨ x I_Н x e ^{j Ψ - φ} =U_Н x I_Н x e ^{j 2Ψ - φ} = S_Н x e ^{j 2Ψ - φ} ,

где U_Н , I_Н - напряжение и ток однофазной нагрузки; Ψ- фазовый угол вектора напряжения относительно оси отсчета; φ - фазовый угол нагрузки.

Например, для нагрузки, подключенной на напряжение U_СА при φ = 30⁰

N_НCА = U_Н x e ^j150 х I_Н x e ^{j (150-30)} = S_Н x e ^{j (300-30)} = S_Н x e ^{j 270}.

Эту мощность можно скомпенсировать, включив СУ, суммарный вектор пульсирующей мощности которого N_СУ равен по величине N_НCА и противоположен ему по фазе, т.е.

N_СУ = - S_Н x e ^j270 = S_Н x e ^j90.

Поскольку элементы СУ должны быть реактивными во избежание дополнительных потерь в них активной мощности, эта задача может быть решена следующими способами:

1. Включение индуктивности Q_L на напряжение U_BC (рис. 5).

2. Включение емкостей на напряжение U_AB и U_CA.

3. Комбинированный способ, при котором на напряжение U_BC подключается индуктивность, а на напряжение U_ABи U_CA- емкости. При этом мощности всех элементов вдвое меньше, чем по вариантам 1 и 2. В общем случае Q_L + ΣQ_C / 2 = N_Н.

Комбинированная схема СУ приведена на рис.6.

Мощность СУ рассчитывается по условию симметрирования до остаточного уровня:

N_ОСТ = N_Н + N_СУ ≤ 0,02 х S_K ,

где S_K - мощность трехфазного короткого замыкания питающей энергосистемы.

+1

U_АВ

U_A

+j N_СУ = Q_LBC x e^j90 90^o N_НСА = S_H x e^j270

270^О

U_CA U_C U_B

U_BC

Рис.5. Векторная диаграмма пульсирующей и симметрирующей мощностей

А

В

С

Q_C Q_L

Q_C

S_H

Рис. 7. Схема подключения однофазной нагрузки и симметрирующего устройства

ПРИЛОЖЕНИЯ

Исходные данные к расчёту контрольных заданий

Номер варианта задания принимается по последней цифре номера зачётной книжки

Таблица П1

Перечень оборудования сварочного участка (рис.1)

№ п/п	Тип свароч-ной машины	Чис-ло фаз	КЗ	КВ	Мощность SУ по вариантам, кВА
					0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	SPM–109 SPM – 21	3 1	1 1	0,01 0,01	700 -	800 -	750 -	950 -	850 -	- 500	- 550	- 450	- 475	- 525
2,3	МТП–200 МТП–200	1 1	0,6 0,6	0,03 0,03	180 -	- 550	190 -	- 575	175 -	- 580	200 -	- 625	210 -	- 590
4,5	МТПГ–75	1	1,1	0,02	70	65	75	70	75	65	75	70	70	65
6,7	МТП–200	1	0,7	0,03	190	210	180	200	210	170	175	190	170	210
8,9	МТПГ–75	1	1,1	0,02	55	55	65	65	75	75	70	70	80	80
10	SPM–103 SPM–500	1 1	1 1	0,01 0,01	- 510	420 -	430 -	- 520	- 530	440 -	450 -	- 540	- 550	460 -
11	SPM–108 SPM–103	3 1	1 1	0,01 0,01	- 440	- 430	- 420	- 410	- 450	900 -	900 -	900 -	900 -	900 -
12	МТП–600 МТП–200	1 1	0,7 0,7	0,03 0,03	570 -	- 210	580 -	- 170	590 -	- 180	600 -	- 190	610 -	- 200

Таблица П2

Перечень оборудования главной понизительной подстанции (рис.2)

Обозн. на рис.3	Тип, марка	Количество и мощность по вариантам, МВА, МВт, Мвар
		0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
GV	ДСП (SР)	3,1	2,9	-	-	1,7	1,9	-	-	-	-
	ТПЧ (SР)	-	-	1,5	1,9	-	-	0,9	-	-	-
	СВ (SР)	-	-	-	-	-	-	-	0,7	1,1	1,0
GB	УКЛ–10 (6)	2х 0,95		3х0,55		2х 1,25		2х0,75		3х0,7
M	СТД–1600	1,9	1,7	1,5	2х 1,5		-	-	-	-	-
	ДС–213	-	-	-	-	-	2х 0,35		0,55	3х 0,25
T2	ТМ–10 / 0,4	4х 1,6		3х1,0		1,6	4х 0,63		6х 0,63		1,6
	ТМ3–10 / 0,4	4х 2,5		4х 1,6		8х 1,0		5х 1,0		5х2,5
L	РБ10–630	-	-	-	-	-	+	+	+	+	+
	РБ10–1600	+	+	+	+	+	-	-	-	-	-
T1	ТДН–110 / 10	16	16	25	25	25	-	-	-	-	10
	ТМН-110 / 6	-	-	-	-	-	6,3	6,3	6,3	6,3	-
G	ЭС (SК)	500	250	200	150	100	200	400	250	300	400

Примечание: ДСП – дуговая сталеплавильная печь; ТПЧ – тиристорный преобразователь частоты; СВ – сварочный выпрямитель; УКЛ – установка конденсаторная; СТД, ДС – синхронные двигатели; ТМ, ТМЗ, ТДН, ТМН – силовые трансформаторы; РБ – токоограничивающий реактор; ЭС – энергосистема.

Таблица П3

Технические данные однофазной нагрузки (рис.3)

Параметр	Вариант
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Мощность SН, МВА	1,1	2,1	3,3	3,7	1,75	2,75	3,75	1,95	2,55	3,25
Фазовый угол Н, град	30	60	60	30	60	30	60	60	30	60
Схема подключения	СА	АВ	АВ	ВС	ВС	СА	АВ	АВ	ВС	ВС
Напряжение на шинах U, кВ	10	6	10	6	10	6	10	6	10	6
SК, МВА	170	190	150	210	250	200	250	300	350	200

Примечание. S_К - мощность трёхфазного к.з. энергосистемы.

Таблица П4

Определение гармоник тока

Электроприёмники	Порядок генерируемых гармоник, 	Расчётная формула
Электродуговая сталеплавильная печь мощностью SР, кВА	5, 7, 11, 13	(1,25xSР) / (xUx2), U – напряжение на шинах, кВ
Сварочный выпрямитель мощностью SР, кВА	5, 7, 11, 13	SР / (xUx2)
Вентиляторный преобразователь мощностью SР, кВА	5, 7, 11, 13	SР / (xUx)
Тиристорный преобразователь частоты с номинальным током I, А	5, 7, 11, 13	I=I / [1,11х (1)], «+» - для =5,13 «-» - для =7,11
Силовой магнитный усилитель с номинальным током I, А	3, 5, 7	I3 = 0,1xI I5 = 0,25xI I7 = 0,3xI
Газоразрядные лампы общей мощностью Sр, кВА	3	0,2xS / xU

Таблица П5

Определение сопротивлений элементов сетей 6, 10 кВ

Электроприёмники	Расчётная формула
	6 кВ	10 кВ
Питающая энергосистема с помощью трёхфазного короткого замыкания SК, МВА	36 / SК	100 / SК
Двухобмоточный трансформатор связи с энергосистемой мощностью SТ, МВА (при UК = 10,5%)	6 / SТ	11 / SТ
Реактор с сопротивлением XР, Ом	 XР	 XР
Трансформатор цеховой подстанции номинальной мощностью SТ, МВА	12 / SТ	34 / SТ
Электродвигатель, турбогенератор номинальной мощностью SДВ, МВт, (МВА)	6 / SДВ	17 / SДВ
Линейная нагрузка суммарной установленной мощностью электродвигателей SДВ, МВт, (МВА) и трансформаторов SТ, МВА	____12____ SТ + 2xSДВ	____34____ SТ + 2xSДВ
Батарея конденсаторов номинальной мощностью QНБК, Мвар (схема звезда) и номинальным напряжением UНБК, кВ	3xUНБК2 /  QНБК
То же, схема треугольника (с приведением к схеме звезды)	UНБК2 /  QНБК

Примечание. Сопротивление трёхобмоточного трансформатора на частотах высших гармоник пропорционально сопротивлению отдельных обмоток на промышленной частоте.

Таблица П6

Технические данные ФКУ типа ТКФ для сетей 380/220 В

Параметры		ТКФ – 170	ТКФ – 340	ТКФ – 510
Номинальная мощность, квар		170	340	510
Диапазон регулирования мощности, квар		20 – 170	30 – 140	40 – 510
Допусти-мое значение тока, IДОП, А	полного	300	600	900
	первой гармоники	260	520	780
	пятой гармоники	110	220	330
	седьмой гармоники	80	160	240
	остальных гармоник	70	140	210
Быстродействие, квар / с		500

Таблица П7

Технические данные фильтров для сетей 10 кВ

Тип		Номи-нальная мощ-ность, квар	Компенси-рующая способность, квар	Ток, А
				номинальный		длительно допустимый
				пол-ный	резо-нансной частоты	пол-ный	резо-нансной частоты
Ф–5–10-1200 1600 2400	5	1200 1600 2400	1000 1350 2000	60 80 120	30 40 60	80 105 155	55 75 110
Ф–5–10-1200 1600 2400	7	1200 1600 2400	965 1290 1930	60 80 120	30 40 60	80 105 155	55 75 110
Ф–5–10-800 1200 2400	11	800 1600 2400	625 1250 1890	40 80 120	20 40 60	50 105 155	40 75 110
Ф–5–10-800 1200 2400	13	800 1600 2400	625 1220 1845	40 80 120	20 40 60	50 105 155	40 75 110

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Правила устройства электроустановок. 6-е и 7-е издания с дополнениями- М: Энергоатомиздат, 2007-2009.

2. Григорьев, В.И., Киреева, Э.А., Миронов, В.А., Чохонелидзе А.Н. Электроснабжение и электрооборудование цехов: учеб. пособие для электротехн. спец. – М.: Мир: Энергоатомиздат, 2003

3. Справочник по проектированию электроснабжения / Под ред. Ю.Г.Барыбина и др. – М.: Энергоатомиздат, 1990.

4. Сибикин, Ю.Д. Электроснабжение [Текст]: учеб. пособие для электротехн. спец./ Сибикин, Ю.Д., Сибикин, М.Ю. - М.: РадиоСофт, 2011.

5. Шеховцов В.П. Справочное пособие по электрооборудованию и электроснабжению.- М.: ФОРУМ-ИНФРА-М, 2008.

6. Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования / Под ред. Ю.Г.Барыбина и др. – М.: Энергоатомиздат, 1991.

7. Киреева, Э.А. Электроснабжение и электрооборудование цехов промышленных предприятий [Текст]: учеб. пособие для вузов по напр. 140600 «Электротехника, электромеханика и электротехнология» – М.: КноРус, 2011.

8. Новости электротехники. 2007-2011. Режим доступа: http://news.elteh.ru

9. Электронно-библиотечная система издательства «БиблиоТех». – Режим доступа: http://www.bibliotech.ru/

10. Электронно-библиотечная система издательства «Лань». - Режим доступа: http://e.lanbook.com/register.php

СОДЕРЖАНИЕ

Введение…….………………………………………………………………3

1.Контрольные задания ……………………………………………………3 2.Методические указания к выполнению контрольных заданий……….5

Приложения….…………………………………………………………….10

Библиографический список……..………………………………………..15