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2020年12月05日星期六

理想变压器的基本特征是什么?

变电站变压器

 


变压器是转换AC的电气设备 从一个电路到另一个电路的电力。 它利用磁耦合线圈传递能量。 


基本上,它由初级绕组和次要组成 绕组。初级绕组及其电路称为初级侧 变压器。次级绕组及其电路称为次要侧面 变压器。变压器的初级和次级绕组都是电隔离的 彼此,但它们通过磁场连接。 


读: 


因此,这是 初级和次级绕组彼此磁耦合。如果主要连接到交流电压源,则交替的通量是 生产。相互助焊剂将另一个绕组(次要)连接到 初级并将引起电压。如果次级绕组打开(未连接到负载),则电流 初级绕组由其电感决定。


理想的变压器


一个理想的变压器是一个完美的变压器,没有功率损失。 在理想的变压器中: 

  • 绕组纯粹是无电阻的电感。因此,绕组中没有铜损失。
  • 铁芯在操作期间不会加热。因此,没有损失 in the iron core.
  • 磁化电流为零,初级绕组中的电流流为零 当次级绕组是开路时。


理想的变压器



变压器在理想的变压器中转动比率 

  • 磁通量通过主绕组和次级绕组是相同的。
  • 因此,在初级和次级中,每个转弯的感应电压是相同的。 
  • 这意味着,EP和es分别与NP和Ns成比例。 

理想变压器的基本配方 


来自给定的公式,我们可以说: 

  • 如果vp.>VS电压从更高电压下降到较低电压 然后将变压器称为降压变压器。 
  • 如果vp.<VS,电压从较低电压升压到较高电压,然后将变压器称为升压变压器。 
  • 通过互换主绕组和次级绕组的连接,可以使降压变压器成为升压变压器。 


例子: 


在下面的图中,确定以下内容: 


一种。二次电压

湾二次电流 

C。主要电流

天。负载中的电源




解决方案: 


一种。从给定的公式,我们可以说VP / VS = 3/1。因此 vs = 20。 


湾通过欧姆法律,i = vs / r = 20/200; 是= 100 mA


C。从公式中,vp / vs = IP; IP = vp / vs x是= 1/3 x 100 mA; 是= 33.3 mA


天。负载中的电流= vs x = 20 x 100 mA; pload = 2瓦。 

2020年11月26日星期四

星角议马达启动解释

 

星三角电源电路


星光开始是电机连接(正常从电机外部)时 星星在起始序列期间。当电机加速到靠近正常时 运行速度,电机在三角洲连接。 


通常通过什么来实现电动机的外部连接到三角星的变化 通常被称为明星 - delta启动器。这个起动器只是许多人 连接不同的引线的接触器(交换机)一起形成从Star到Delta的所需转换。 


当电机开始在星连接中时,电机的相电压降低 a factor of √3. 降低电压启动电流,启动功率和启动扭矩的降低 每个都通过使用等式1计算(这忽略了饱和等的其他因素等):  





这些启动器通常设置为特定的起始序列,主要使用时间设置为切换 星和三角洲之间。在这些启动器上可能有广泛的保护,监控起始 时间,电流,电压,电机速度等。 


例如,如果电源电压为380伏特。在开始将电动机连接到明星的开始期间,每个线圈上的压印电压为380 / 1.73,为220伏。由于压缩电压的降低,起始扭矩也将减少到67%。 





控制电路


根据上面的控制电路,按下开关S1时,将有一个完整的电流路径,电流将从L1到L2流动,从而激活以下线圈: 


读: 工业厂房电机控制


  • K1 -  线路或主要接触器
  • K2 - 星形接触器 
  • K4 - 定时器(设置为3至5秒)


在预定时间之后,将有定时器触点的转换。由于这种控制星形接触器的时间延迟关闭触点(K3)现在将变得打开,而延迟关闭接触(K2)将执行相反的情况。以这种方式,执行从STAR到DELTA的转换。 


接触器K1的辅助触点与开始按钮S1(锁存)并联连接,使得即使S1返回到打开位置,电路也会保持激活。请注意,S1的特点是按下按下的按钮,该按钮将返回其原始状态。 


常闭触点K3和K2也是互锁的,以防止在可能对电动机造成严重损坏的同时激活星和Δ连接。 



使用Star Delta启动的优点是什么? 


该起始方法的最显着优点是开始期间的浪涌电流。由于高启动扭矩,起动电流的降低也可以降低电动机的机械应力。请注意,当未应用降低启动时,启动电流可能高达600%。 

2020年11月25日星期三

电动机保护在电压不平衡和单相位上

 

电压不平衡


当所有三个阶段之间的电压不等于时,每个阶段中的电流值也会变得不平衡。根据NEMA,最大电压不平衡仅限于电动机和发电机的1%。当发生电压不平衡时,电流在电机绕组中逐渐增加,如果它继续,电机将被损坏。因此,需要根据预期的电压不平衡使电动机达到电动机。 



如果在情况下,不可能损失并且电压不平衡仍然存在,则必须相应地减小这种情况下的负载。必须考虑这种方法以避免设备的损坏。


不平衡电压的原因 

  • 连接不等单相负载。这就是为什么许多咨询工程师 指定面板加载均衡为± 10% between all three phases.
  • 打开Delta Connections。 
  • 变压器连接打开 - 导致单相状态。 
  • 变压器银行上的不正确点击设置。  
  • 连通单相变压器的变压器阻抗(Z) into a “bank” not the same. 
  • 功率因数校正电容器中使用的电容器不同,或者其中一些都在线

绝缘寿命 电压不平衡对典型T型电机绝缘寿命的影响 拥有B级绝缘,在40中运行°C环境,加载到100%,就像 follows:




请注意,服务因子为1.0的电机没有热量 承受服务因子为1.15的电机的承受能力。 更老,较大的U型框架电机,因为他们能够消散热量,可以 承受比较新的时间更长的过载条件, 较小的T型框架电机。

绝缘类 


以下显示了不同类别的最大工作温度 of insulation. 
  • A类保温= 105°C 
  • B类绝缘= 130°C 
  • F类绝缘= 155°C 
  • H绝缘类= 180°C

参考: 
  • Cooper Bussman.

2020年11月24日星期二

选择交流感应电机时的基本因素是什么?

 

交流电流电动机的剖视图


交流感应电动机通常用于工业应用。以下电机讨论将围绕三相,460 VAC,异步,异步电动机。异步电动机是一种电动机,其中转子的速度除了旋转磁场的速度之外。这种类型的电动机示出。电磁定子绕组安装在壳体中。 


连接到定子绕组的电源连接被带出来连接到三相电源。在三相,为电源连接提供了九个引线。为简单起见,在下图中示出了三个电源连接引线。转子安装在轴上并由轴承支撑。在自冷电动机上,如图所示,风扇安装在轴上以强制在电动机上的冷却空气。


电机的铭牌提供重要信息 将电机施加到交流电源驱动器时。以下 图示出了示例25马力的铭牌 AC motor.


交流感应电机的铭牌
照片:西门子

电机连接


该电机可用于230 VAC或460 VAC系统。一种 接线图表示输入电源引线的合适连接。低压连接旨在用于230 VAC,最大全负载电流为56.8安培。高压连接旨在用于460 VAC,最大全负载电流为28.4安培。


电机速度


基速是铭牌速度,以RPM为准,在哪里 电机在额定电压下开发额定的马力和 频率。它表明输出轴的速度有多快 完全加载和适当时转动连接的设备 电压施加在60赫兹。该电机的基速是 1750 rpm,60 Hz。如果连接的设备正在运行 少于满载,输出速度将略大于基速。


服务因子


旨在在其铭牌马力下运行的电机 评级具有1.0的服务因子。某些应用可能需要 电机超过额定马力。在这些情况下 可以指定具有1.15的服务因子的电动机。服务 因子是可以应用于额定功率的乘数。一种 1.15服务系数电机可高于15% motor’S铭牌马力。具有服务因子的电机 1.15建议使用交流驱动器。这很重要 但是,要注意,即使电机具有服务因素 1.15 1.0服务的当前和马力的值 因子用于编程变速驱动器。


绝缘级别


国家电气制造商协会(NEMA) 已建立保温等级以满足电机温度 在不同的操作环境中找到的要求。这 四个绝缘类是A,B,F和H. F类是常见的 用过的。 A类很少使用。在开始电机之前,它 绕组处于周围空气的温度。这是 被称为环境温度。 Nema标准化了 环境温度为40° C, or 104°f适用于所有电机课程。一旦开始,温度就会在电机上升。这 环境温度和允许温度的组合 上升等于电动机中的最大绕组温度。一种 例如,具有F类绝缘的电动机最大值 温度升高105°C.最大绕组温度 is 145° C (40° ambient plus 105°上升)。允许一个保证金 点在电机的中心’S绕组温度 更高。这被称为电机’s hot spot.


NEMA设计


国家电气制造商协会(NEMA)有 建立电机建设和性能标准。 第20页的铭牌是为NEMA B设计的电机 规格。 NEMA B MOLORS通常与AC一起使用 驱动器。任何NEMA设计(A,B,C或D)交流电机都将起作用 完美良好,具有适当大小的变速驱动器。 


效率


交流电机效率表示为百分比。它是一个 指示电能转换多少输入电能 输出机械能。这个电机的标称效率 is 93.0%. 


参考: 

  • 西门子

2020年11月19日星期四

如何确定变压器的速度?

 

电源变压器

谐波电流由于线圈导体中的皮肤效应,核心叠片中的额外涡流和过多的滞后(分子彼此摩擦而导致的变压器导致变压器额外加热。 


经过仔细研究使用计算机生成的预测方法,工程师开发了一种“k级变压器”,旨在处理和减轻谐波电流的可能严重程度及其在电气系统中的效果。 K-4的谐波电流含量是导致加热等于载荷电流的加热,这一切都是基本的(60-Hz)电流引起的加热。 


通过以下示例可以证明确定变压器所需K级的正确方式:  


示例:如果测量的(或计算机预测)电流如下,则需要携带变压器的k等级来携带此负载?

  • 真正的rms安培= 73.3安培
  • H1 = 52.45安培 
  • H3 = 42.27安培 
  • H5 = 24.97安培 
  • H7 = 9.44安培 
  • H9 = 3.72安培 
  • H11 = 5.51安培
  • H13 = 4.77安培


公式


考虑一下 PU. = Ih / I rms.

使用上述公式,我们可以提出下列结果表。



从结果中,变压器应具有8.84或更高的k因子。 

谐波电流通过变压器


虽然大多数谐波电流通过谐波电流的变压器行进 –为电源创建负载,有些是在变压器中捕获的。第三个,第九和第十五次谐波的平衡三平方谐波电流在变压器的三角洲绕组内捕获,在那里他们只是流通和加热了三角洲绕组。 

唯一穿过Delta-Wye,Wye-Delta或Wye-Delta-Wye变压器旅行的唯一Triplen谐波是不平衡的三平方谐波电流。 


因此,消除大部分谐波电流的最佳方法简单地将具有Δ线圈的变压器插入到电力系统中。此外,替代方案“cancel”来自多个负载的第五和第七次谐波电流是将其中一些连接到Delta-Delta,一些到Delta-Wye变压器,导致30°相移和向量添加到第五和第七次谐波电流的几乎零。 

这是安装12脉冲变速驱动器(VSD)或可变频率驱动器(VFD)而不是6脉冲驱动时使用的确切方法,对于12脉冲驱动需要另一个变压器绕组30°从第一变压器相位移位’s secondary winding.


2020年10月22日星期四星期四

电厂中的不同发电机冷却系统是什么?

 



电厂中的发电机设计用于连续操作。因此,冷却系统起着重要作用,以保持它的可靠性。发电应用中使用的发电机可以基于所使用的冷却介质放置在三个主要的设计分类中:

  • 空气
下表显示了冷却介质的不同特性: 


该表为我们提供有关不同冷却介质的相对散热能力的信息。例如,空气与水比较的去除能力较小。另一方面的氢取决于它的压力。因此,压力越高,氢的散热能力越高。 


空气冷却


空气冷却发电机由两种基本配置产生: 
  • 打开通风(OV) - 在OV设计中,外部空气直接从装置外部拉过滤器,穿过发电机并在发电机外放电。 
  • 完全封闭的水到空气冷却(TEWAC)- 在TEWAC设计中,空气在发电机内循环,通过框架安装到水热交换器。在该过程中,水循环并进入冷却空气的热交换器,该热交换器直接穿透发电机的内部部分。 
TEWAC冷却系统

TEWAC冷却系统


氢气冷却


除了框架之外的氢气冷却发电机结构与空气冷却发电机的氢气冷却发电机结构非常相似。大多数设计使用直接径向流量冷却,类似于下图所示。 


氢气冷却系统


另一方面,定子框架由于需要含有30psig至75psig氢,使用厚板圆柱结构。最终屏蔽更坚固并含有氢密封系统,以最大限度地减少泄漏。常规氢气冷却,虽然可用于低于100 MVA的发电机,最常应用于100mVA以上的气体和蒸汽涡轮机驱动单元。

氢气/水冷发电机的电枢电压和电流明显高于空气冷却单元。结果,电枢绕组上的绝缘电压应力和力量大于比在较低额定单位所经历的级别大的数量级。  


直接水冷却

水冷却增加制造复杂性,以及需要需要辅助水冷和去离子滑动,以及相关管道,控制和保护特征。通过使用直接水冷却,可以实现更紧凑的发电机设计 发电机电枢绕组。 


直接水冷却系统


这种设计采用空心铜线,通过该铜线通过该铜线流水流动。闭环辅助底座滑板提供冷却水。冷水进入发电机的连接端上的分配头绕组。温水以类似的方式在发电机的涡轮机端上排出。

水冷均为昂贵,因为它需要辅助植物来冷却返回水。此外,它需要在发电机内部需要复杂和复杂的管道系统,以避免可能导致发电机单元损坏的泄漏。  

2018年3月9日星期五

在哪些情况下,感应电机可能意外成为发电机?



The induction motor can contribute current to the faulted location 在短路条件下。 Especially for a large induction motor, electrical designers should never neglect its contribution in sizing the exact rating of the protective device. 它代表了确定最大短路电流所需的小但重要的值,从而建立电气设备的短路额定值。无论电动机的大小还是电压额定值如何,都可以证明在故障期间存在电动机贡献。 

在正常运作期间

在正常操作期间,电机将电能转换为机械能。流动在定子中的电流产生旋转磁场,该旋转磁场与面向转子的杆。该旋转磁场引起电流进入转子。由于定子诱导电流,在转子中产生具有面对杆的磁场。这使转子(电动机轴)旋转。只要定子被提供给稳定的电压供应,电机轴就会继续旋转。 

在短路条件下


在短路条件下,系统电压将衰减。不再存在稳定的电压供应。转子中的旋转磁场将通过成为电源来试图支持降低的电压状态。
此时,感应电机的表现为发电机,将有助于故障位置(参见故障点4)。

电机对故障系统的贡献

感应电动机可以贡献的电流量相当于其锁定的转子电流,这是40的锁定转子电流0%至600%的电机FLA。 (ANSI标准C37.010 [1])。

2018年1月03日星期三

变压器的阻抗百分比如何影响短路分析



选择断路器和保险丝以保护电气系统时,短路的量 必须在变压器的端子上已知目前可用。这是为了确定断路器的机械耐受额定值,以承受中断 在短路条件下。 

定义:


百分比阻抗描述了该百分比 产生满载所需的额定电压 当变压器输出短路时电流。 (伊顿,2015)。

因此,使用百分比阻抗的短路公式, ISC = IFL x(100 /%z) 

计算


变压器评级
  • 75 kVA
  • 240 V二级
  • 5%阻抗

全载二次电流= 75,000 / 240 = 312安培

应用公式:ISC = IFL x(100 /%z)。

ISC = 312 /(100 / .05)= 6,240安培。 

该示例中的最高短路电流为20 x FLA(6240/312)。 

上图简单地告诉我们,如果变压器的%阻抗降低,SC电流也将按比例增加。 

在该示例中,变压器阻抗的降低还使SC电流增加到40倍。 

所以


...... 在这个例子中,我们需要选择一个带有kaic额定值的断路器,而5%变压器阻抗不小于6,240安培。断路器额定kAIC的选择不当会彻底摧毁设备,并可能导致巨大的灾难。  


注意:这只是一个简短的例子,即%阻抗如何影响SC分析,因为在系统中计算SC时也需要考虑几个因素。为了更详细的SC分析,你读了 如何使用点对点方法解决短路计算。 

欢迎任何意见


2015年3月6日星期五

什么是常见的发电机问题和它的保护



介绍

发电机保护在电厂操作中非常重要。发电机的保护涉及考虑比任何其他系统元素的保护更可能的异常操作条件。在无人看管的发电站中,应提供针对所有有害异常条件的自动保护。

问题

过度刺激
当电压与频率(伏/ Hz)的比率超过给定发生器的设定值时,由于发电机的磁芯的饱和度和随后的杂散通量在不设计用于携带通量的组件中,可能发生严重过热。 .Such过度激励最常发生在启动或关闭期间,而本机在减小的频率下操作,或者在完整的负载抑制期间,留下连接到发电站的传输线。

伏特/赫兹继电器,具有与受保护设备的能力和明确时间设定值匹配的逆时间特性,用于保护发电机免于激励。

同步丧失保护
当两个电力系统或两个互连系统失去同步时,整个系统中的电压和电流将存在大的变化。当系统处于相位时,电压将是最大的最大值和电流最小。当系统为180度时,电压将最小,电流最大,超出相位。


负相序或不平衡电流
不平衡故障和其他系统条件会导致发电机中的不平衡三相电流。这些电流的负序组件导致转子中的双频电流,这可能导致过热和损坏。

过电压

在负载抑制或激励控制失败期间可能发生发电机。在水电或燃气轮机驱动发电机的情况下,在负载抑制时,发电机可以加速,电压可以达到高水平而不需要超过发电机’s V/Hz limit.

电压调节设备通常提供此保护。如果不是,它应该由交流过电压继电器提供。该继电器应具有拾取器的时间延迟单元,额定电压的约110%。它还应具有瞬时单元,拾取率为额定电压的约130%至150%。通常需要汽轮机驱动发电机。

在电压下

在电压条件下的欠压条件下降,在功率频率的持续时间内的持续时间低于90%,超过1分钟。术语“撤销”通常用于描述由该实用程序发起的持续时间的下电压以降低电力需求。在电压下,来自导致电压超过电压的事件的事件产生的结果。


逆转权力

对于与另一个发电机一起操作的发电机,必须监督电源方向。如果Prime Mover失败,则交流发电机作为电机运行并驱动Prime Mover。继电器检测电源方向的反转并关闭交流发电机。避免了功率损失和对原动机的损坏。

死发电机通电保护
如果死发电机被意外地通电,而在车轮上的同时,它将开始和表现为感应电动机。在发电机正在加速的时间内,在转子中诱导非常高的电流,并且可能会损坏很快。


超过频率
系统中的故障可能导致系统分解到岛中,这在可用生成和负载之间留下了不平衡。这导致连接负载过超过的功率。过量的功率导致过度频率条件,具有可能的过电压降低负载需求。

完全或部分负载抑制可以导致发电机的超速,因此过度运行。通常,除非超过额定功率和大约105%电压,否则过度操作不会产生任何严重过热问题。可以采取控制操作以将发电机速度和频率降低到正常,而不延续发电机。

在频率下
当为连接负载产生不充分的功率时,在频率导致负载需求的频率下会产生。电压下降导致电压调节器增加激发,这导致定子和转子中的过热。同时,发电机能够以减小的频率提供更多的电力。

发电机的延长操作,在降低的频率下,可以对气体或蒸汽涡轮发电机引起特定问题,该气体或蒸汽轮机发生器易受正常频带外部的操作损坏的影响。由于涡轮机的许多阶段,涡轮机比发电机更加限制,因为涡轮机的许多阶段可能是可能的机械共振。如果发电机速度接近任何叶片的固有频率,则振动将增加,这可能导致叶片结构的开裂。

虽然负载脱落是对发电机过载的主要保护,但应提供频率继电器,以提供额外的保护。

定子接地故障
虽然单场接地故障不会影响发电机的操作或产生任何直接损坏效果,但是第一接地故障建立接地参考,从而更有可能制造第二接地故障。这将使压力在现场的其他观点上进行地面。第二个接地故障将造成广泛的伤害:
  • 短暂的部分绕组
  • 导致高单位振动
  • 导致转子从不平衡电流加热
  • 断层点的电弧损坏

保护

地面故障保护

接地故障的主要原因之一是绝缘故障。发电机的零序阻抗通常低于正或负序阻抗,因此,对于稳定接地的发生器,单相到接地故障电流大于三相故障电流。发电机通常通过阻抗接地,以限制接地故障电流。

可用于在阻抗接地发生器上传感到接地故障的阶段的故障电流可以非常小,与相位与相位故障相比非常小。根据故障的位置和接地方法,通常提供单独的接地故障保护。

定子过热保护

这个问题是由过载或通过冷却系统的故障引起的。由于短路的叠片过热是非常本地化的,并且在发生严重损坏之前,是否可以检测到它是一个机会。

这种做法是嵌入电阻温度检测器线圈(RTD),或者在槽中的热电偶,具有大于500至1000 kVA的发电机的定子绕组。图。图9示出了RTD使用的桥接电路。足够的这些探测器位于绕组中的不同位置,使得可以在整个定子中获得温度条件的指示。

选择给出最高温度指示的若干探测器用于温度指示器或记录器,通常具有报警触点。给出最高指示的检测器可以被布置为操作温度继电器以发出警报。


超速

所有Prime Mover驱动发电机都建议使用过度的保护。超速元件应通过机械或等效电连接响应机器速度。如果是电气,则超速元件不应受到发电机电压的不利影响。

超速元件可以作为主要移动器的一部分或其速度调速器或发电机的一部分提供。它应该操作速度调速器,或者提供其他关闭装置以关闭原动机。它还应跳闸发电机断路器。这是为了防止从AC系统的发电机本身的频率操作。

应调整超速元件,以便在满载抑制速度高于3%至5%。

相位故障保护

在发电机定子绕组中的相位故障可能导致绝缘,绕组和芯的热损坏,以及对轴和联轴器的机械冲击。机器内的捕获通量会在发电机跳闸后造成故障电流以便在发生器跳闸后流动,并且该字段断开连接。

用于发电机相位故障的主要保护是最好的由差分继电器提供。差分继电器将检测相位故障,三相故障和双相到接地故障。由于发电机的低阻抗接地,也可以检测到地接地故障的一些单相。

自动总线切换

一种类型的自动总线切换单元,如图2所示。如图10所示,以下列方式操作。

正常实用电源模式
在正常情况下,当公用电源可用时,公用电源通过传输开关控制接触器运行,电源连接到配电面板,然后连接到电负载。安装了一个电池充电器,在转移开关控制中,由实用程序供电,以保持启动电池,在发电机组中,充电。

发生停电
当公用电源电压不能低于其正常值的85%时,或者它完全失败,备用电源系统将自动通过开始序列。传输开关控制电路不断从公用电源和发电机组监视电力质量。当传输开关控制电路感测到不可接受的实用电源时,控制等待3秒钟,然后发送信号以启动发电机集发动机。如果在3秒前返回公用电源返回,则不会向发电机组启动发电机组。

当接收到启动信号并提供手动/自动开关设置为自动时,发动机启动,达到适当的操作速度和交流电源可用,在发电机组上。传输开关控制电路感应为此,等待3秒钟,然后将发电机集电源转移到转印开关接触器。通常在距离发生器集电源的时间发生在电源停电时的时间不到10秒的时间内发生操作顺序。

转移开关包括手动操作的手柄。如果传输电路不会导致自动转移到产生的电源,则可以将手动/自动开关移动到手动位置,然后手柄然后用于从实用电源转移到紧急电源,或Visa Versa。

效用返回
当实用电源回来时,传输开关控制电路会感应为此并将观察可接受的电压电平,为5分钟。在这之后
5分钟的时间和电压电平稳定,控制器将发信号通知转移开关接触器重新将负载重新传递回实用电源,然后断开发电机组源。此时,发电机组是“off-line”并将自动操作5分钟,让它正常冷却。在此冷却循环之后,发电机组将自动关闭并重置为待机模式。


接地系统

地面被定义为零电压电位的参考点,这通常是与地球地面的实际连接。对接地的需求非常重要,因为开放的地面条件可能对操作发电设备的任何人呈现严重的安全问题。接地确保任何接触任何金属部件的人都不会收到高压电击。用于此目的的导体是裸线或绿色绝缘线。


闪电避雷器

雷电避雷器用于导致通过雷击或其他系统问题引起的过高电压的导通。通过闪电击中时电源线和相关设备可能会变得无法操作。如有必要,它们旨在快速且反复运行。雷电避雷器连接到变压器或开关设备的内部。

大发电机的主要成分

发电机的象征在电路中
主要成分

发电机和激励系统的组件是以下部分中描述的个体:


1.发电机外壳

发电机是三个部分的组合:
  1. 框架单位
  2. 励志住房
  3. 冷却器单位 
  •  框架单元由钢框架组成,该钢框架容纳定子芯,绕组和转子。框架的下部还容纳连接端子。
  • 励装房屋容纳无刷激励器。激励器外壳顶部的一个导管允许发电机冷却空气流入激励器并冷却励磁组分。 
  •  位于发电机框架顶部的冷却器单元可容纳空气冷却器和水管连接。 
  • 励装房屋上的门允许检查和维护激励器。 
  • 所有上述组件都安装在公共钢平台(床)上作为单个单元。在每个部分提供升降凸耳,以允许在安装和运输时处理。


2.定子

  •  定子芯是由层压的冷轧硅钢板堆叠形成的空心圆柱体。
  • 叠片被绝缘螺栓夹紧。芯具有通风管道,使冷却剂空气流过它们。 
  • 设计用于容纳绕组导体的全长纵向槽设置在芯的内周上。 
  • 通过使用柔性安装在框架内支撑定子芯。 
  • 这种布置防止由于磁力导致2极机中的高水平振动 - 被转移到框架和基础。

3.转子

  • 沿着转子主体的全长切割槽以容纳现场绕组。 
  • 轴的激励器侧具有中心孔,其允许现场绕组引线通过它们以与无刷激励系统的旋转整流器(RR)连接。 
  • 两个轴向鼓风机安装在发电机转子轴的两端。 
  •  风扇引导件夹持到定子,该定子将空气引导到鼓风机中。 
  • 保持环由非磁性材料制成的环配有绕组端,以支撑和保护转动通过在运行发电机上产生的离心力损坏。 
  • 这也允许转子绕组的轴向热膨胀。 
  • 通过使用穿过转子轴的空心中心孔的两个绝缘导体,发电机现场绕组与无刷激励系统的RR连接。

4.输出端子

  • 位于定子框架的下部,并且在涡轮机的另一侧,是用于制造电输出连接的CT架。   
  • CT Trunk安装了发电机三线端子和衬套CT的三个引线。 
  • 适配器盒将发电机线端子与IPB连接以提供电源。 
  • 通过衬套CT后,三个端子引线短路’S形成中性端子并连接到安装在冷却器单元中的发电机中性接地设备。


 5.中性接地设备

  • 发电机中性是通过具有电流限制电阻的变压器接地的高阻抗。 
  •  中性接地设备(NGT)与衬套CT一起安装在发电机冷却器单元内’s on neutral leads.

6.冷却系统

  • 发电机通过空气内部冷却。空气通过安装在转子轴的两端的两个轴向鼓风机(风扇)循环。空气从发电机的两端进入内部(通过气隙和转子轴向通风槽。 )轴向地,然后通过芯中的通风管道沿径向扩散。 
  • 来自定子的热空气通过空气冷却器,其在空气中冷却,冷却空气再次用于下一个循环冷却。冷却空气的一部分也在无刷励磁系统和中性接地设备上循环以冷却它们。 
  • 冷却水从电站的闭循环冷却水系统供应。发电机负荷取决于操作中的空气冷却器的数量。

7.轴承

  • 具有强制外部供油的倾斜垫型轴承在发电机中使用。每个位置的轴承设置在两个半部:上部和下部。轴承被绝缘,以防止在轴上产生的涡流,从轴之间传递,从而防止轴和下方否则可能损坏轴承的轴承。 
  • 虽然上半部分与轴承保持器隔热,但下半部分使用由绝缘螺栓固定的轴承环和轴承配合表面之间的绝缘片。 
  • 绝缘材料插入其他部件,例如油封和支架之间,以防止轴电流流过这些区域。

8. EXCITER 

大型发电机的典型无刷励磁系统包括以下内容:

- 永磁型发电机(PMG)
- 交流激励器
- 旋转整流器(RR)
- avr.

9.抗冷凝加热器

  •  防冷凝空间加热器安装在发电机定子框架的底部。
  • 在激励器外壳中,空间加热器安装在励磁壳体内的墙壁上。

10.发电机控制面板(GCP)

  • 发电机控制面板(GCP)安装在T / G控制室中,以允许发电机的局部同步,AVR操作模式选择。

11.发电机主断路器

  • GMCB系统位于复合级单元中,由SF6断路器,断开开关,接地开关组成。
  • 发电机断路器是SF6类型,自然冷却和液压操作。
  • SF6气体填充在汇流罐和绝缘管中,其在框架上水平布置并通过支撑绝缘体从地绝缘。双流泵型中断器用于断路器。

 12.隔离的阶段BUSDUCT(IPB)

  • IPB用于在发电机的线路端子和发电机变压器的低压端子(16.5kV)之间进行连接。
  • IPB从发电机的三相端子进行输出电源,并在发电机变压器的端子处提供电源,然后提高用于输送到高压传输系统的电压。

13.分接换器控制

可能需要升高发电机变压器抽头位置并降低到: 

  • 在变压器在其LV侧通电时,调节发电机和电网之间的无功功率(VAR)流量。驱动器电压的HV侧的电压。
  • 当变压器从HV侧通电时升高/降低变压器的LV侧的电压。

如何计算变压器电压降


介绍

变压器电压下降是重要的,因为它是影响其安装的电气系统性能的因素之一。显然,变压器中的高压降可能导致系统的负载侧的低电压。

公式 

单相变压器:VD = I(R COS THETA + X SIN theta)
三相变压器:VD = SQRT(3)X I(R COS THETA + X THETA)

在哪里: 

VD =电压降
r =抵抗 
x =电抗
Theta =功率因数角


读: X / R比的重要性是什么?


示例1(单相变压器)

找到电动电机的单相变压器的电压降,功率因数为0.70。变压器有以下制造商评级。
  • 电压额定值= 12.7kV /  230V
  •  KVA rating = 100 KVA
  • %r =  2.24 %
  • %x = 3.34%
解决方案:

在这种情况下,变压器的电阻和电抗以其百分比形式给出,因此我们需要确定这些数量的实际值。在确定incin23g中,我们需要使用以下公式的实际值,

R实际= 10(%r)(kv次级)^ 2 
                        KVA transformer

R实际= 10(2.24%)(0.23 kV)^ 2     >>使用230 v二次作为基电压
                          100 KVA 

R实际= 0.01185欧姆>>实际阻力的价值

x实际  = 10(%x)(kv次级)^ 2
                           100 KVA

x实际= 10(3.44%)(0.23 kV)^ 2 >>使用230 v二次作为基电压
                              100 KVA

x实际= 0.0182欧姆>>实际电抗的价值

确定当前的值

p = 50 hp x  746 W = 37,300 watts
                         HP 

i = p / vl * pf

i = 37,300瓦/ 230 v * 0.7
我= 231安培

cos = 0.7 
SIN = 0.7

Vd = i(r costa + x sin theta)
Vd = 231a x [(0.01185)(0.7)+(0.0182)(0.7)]

VD = 4.85伏特或

%VD = (4.85 v)x 100 = 2.11 %
             230 Volts Base


示例2(三相变压器) 

找到提供100 kVA负载的三相变压器的电压降,功率因数为0.80。变压器有以下制造商评级。
  • 电压额定值= 12.7kV /  230V
  •  KVA rating = 150 KVA
  • %r =  1.08 %
  • %x = 1.63%
解决方案: 
该过程仍然是相同的,但我们在最终计算中仅在电流的最终计算中不同,因为我们可以得到的值是乘以SQRT(3)或1.73。

R实际= 10(%r)(kv次级)^ 2 
                        KVA transformer

R实际= 10(1.08%)(0.23 kV)^ 2     >>使用230 v二次作为基电压
                          100 KVA 

R实际= 0.0031欧姆>>实际阻力的价值

x实际  = 10(%x)(kv次级)^ 2
                           100 KVA

x实际= 10(1.63%)(0.23 kV)^ 2 >>使用230 v二次作为基电压
                              100 KVA

x实际= 0.0047欧姆>>实际电抗的价值

确定当前的值

i = s /(1.73 x vl)
i = 100,000 va /(1.73 x 230)
我= 251安培

cos = 0.8
sin = 0. 6

Vd = 1.73 x i(r costa + x sin theta)
Vd = 1.73 x 251a x [(0.0031)(0.8)+(0.0047)(0.6)]

VD = 2.30伏特或

%VD = (2.30 v)x 100 = 1.0 %
             230 Volts Base

案例研究:150 HP鼓风机的可变频率驱动装置


介绍

  • 可变频率驱动器是可以降低功耗的电气设备 由于电动机速度降低。 
  • 离心机不仅适用于鼓风机,而且还包括泵等。
  • 在这种情况下,研究适用于鼓风机风扇电机,该电机将向干燥箱提供热空气。
  • 当要干燥的产品小于干燥箱的产物时,问题出现了,因为干燥器操作员将疏散多余的热空气以补偿所需温度。
  • 由于电动机的电能要求在给定负荷下,干燥箱中的热空气的抽空表现出能量浪费。
目标
  • 本研究的目的是降低了150 HP,440伏,3相电机的能耗,该电机在干燥箱中驱动热风鼓风机风扇。
  • 确定可变频率驱动器总安装成本的投资回收期 


能源计算计算  

kwh =(pt)x(to)                                                                              <FMLA.1>
总成本= kwh x(成本/ kWh)                                              <FMLA.2>

                  Pt=总功耗
                  To=营业时间

¨      @ 15 HP,220伏,3相电动机:

Pt= 150 HP * .746
   = 112 kW.
           
¨      @ 24小时每日循环税:

kwh. D= 112 kW. * 24 h = 2688 kwh

在哪里:kwh.D=每日kWh消费

¨      @ 5.00 / kWh的费用:

总成本= 2688千瓦时* P 5.00 / kWh

总成本= P 13,440(每日能源成本)
           
¨      @ 1个月:

总成本= P 13,440.00 * 26(根据每月26个运行日)

             总成本= P 349,440(每月能源成本)

离心载荷的能量计算

Pt = KN. 3   * 生命值

            其中:k =比例常数
                        n =电机速度
                        Pt =消耗的总功率

¨      @ 150 HP电机以100%速度运行

Pt= K(100%)* 150 HP.
Pt= 150k

¨      能量计算每天24小时的每日循环税为100%速度

kwh =(pt)x(to)                                                    从<FMLA.1>

所以:

kwh. D= [k(100%)3 * 150] * 24h

kwh. D= 3600K.

¨      @ P 5.00 / kWh

总成本= 3600K * 5

总成本 FS. = p 18,000.00 k

(总成本表达式W /其他值以比例常数保持“k”用于以全速运行的离心载荷)
离心载荷的能量计算W /变速驱动。


风扇和鼓风机的功率要求与公式中描述的体积流量成比例。


 P= QwH / 33,000.

其中:Q =立方英尺/分钟的流体的体积流量。
              W= 液体密度  
               h =  FT的总头。
              P =马力的力量

 与离心载荷的速度相关的力量。

Pt = KN. 3   * 生命值
kwh =(pt)x(to)                                                                            

            其中:k =比例常数
                        n =电机速度
                        Pt =消耗的总功率

因此,功率和体积流量具有线性关系,并且可以直接相关成本。

示例:150个HP电机,每日循环税12小时以100%速度运行,8小时80%,速度为6小时,速度为6小时。

kwh =(pt)x(to)             

                Therefore:
kwh. D=     [K(100%)3  * 150HP * 12h]
               [k(80%)3  * 150HP * 8h]
               [K(60%)3  * 150HP * 6h]
                                                              
kwh. D= 1,800k + 614.4k + 194.4 k
kwh. D= 2,608.8 K.

¨      @ P 5.00 / kWh

总成本= 2,608.8 k * 5

总成本 VS = 13, 044.00 k

(总成本表达式W /其他值以比例常数保持“k”对于使用上面描述的可变速度驱动和循环占用的离心载荷)


结论



 按比例

总成本 vs.      =     13,044.00 K.
          总成本 FS.            18,000.00 K.

 将总成本与变速驱动器相关的总成本与可变速度驱动器的总成本相关联:

总成本 vs. = .724 *总成本 FS.

成本分析

从一般能量成本计算,如上所述,150 HP电机以全速运行24小时,每月总需求量为:

总成本=  P 349,440.00

通过采用上面描述的循环占空比来获得的关系:

总成本 vs. = .724 * 349,440.00   

总成本= P 253,227.52(每月成本为W / VFD)

 储蓄

节省= P 349,440.00 - P 253,227.52

储蓄= P 96,212.48(每月节省)

投资回报

总投资(1单位)= P 435,000.00

投资回收期= P 435,000.00     =    4.52个月
                                             P  96,212.48                             

参考:
  1. Pioneer Hi-Feed Seeys使用可变频率驱动器对鼓风机电机的项目提案的案例研究,由:Celestino Cole,2007 
  2. 施耐德电动手册,Altivar 61  

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