особенности и работа электрических машин переменного тока.

Из самого названия понятно, что отличительной особенностью данного рода электрических машин является то, что они функционируют на переменном токе. Если при постоянном токе электрические заряженные частицы перемещаются только в одном направлении, и могут в определённом диапазоне менять свою интенсивность (величина разности потенциалов, напряжение), то у переменного тока появляются новые характеристики — такие как частота, её форма и т.д. Что естественным образом влияет на непосредственную конструкцию и принцип действия электрической машины. В статье разберём основные особенности и работу электрических машин переменного тока.

Электромашины переменного тока представляют собой электротехнические устройства, которые являются своеобразными преобразователями электрической энергии, в основе принципа действия которых лежат силы Лоренца и явление электромагнитной индукции, работающие на переменном токе. К таким электромашинам относятся много разновидностей — электродвигатели, электрогенераторы, сельсины, трансформаторы. Итак, двигатели и генераторы по принципу действия разделяются на синхронные и асинхронные. Что бы было ясно дальнейшее объяснение хочу сказать о следующем.

Главной особенностью электрических машин переменного тока, что электрическую энергию преобразуют в механическую или наоборот, является взаимодействие магнитных полей, одно из которых является вращающимся, динамическим (получаемое в силу работы переменного тока — циклические изменения силы тока и напряжения, как по величине, так и по полюсам), а другое поле в определённом смысле статическое, постоянное. Следовательно, для получения движения ротора движущееся магнитное поле должно действовать на постоянное поле, что и порождает механическое движение вала машины. Это ближе к электродвигателям, у генераторов работа проходит по иному принципу. Есть два различных принципа работы переменных электромашин (двигателей и генераторов) — синхронные и асинхронный.

Общий принцип работы асинхронной электрической машины переменного тока заключается в следующем. Разберём классический вариант трёхфазника. Имеются на статоре три обмотки, к которым подключают три электрические фазы. Из электротехники известно, что трёхфазный ток представляет собой циклическое изменение величин тока и напряжения плавно перетекающее по кругу (обычная плавно меняющаяся синусоида). То есть, максимум электрической мощности плавно переходит из одной точки, обмотки в другую, естественно на противоположной стороне круга будет минимум мощности. Так вот при подачи трёхфазного напряжения на три обмотки статора асинхронного электродвигателя мы имеем вращающееся магнитное поле, частота которой равна 50 Гц (стандартная производственная частота).

Из электрофизики также известно, что при помещении электрического проводника в переменное магнитное поле на его концах появляется разность потенциалов, а если его замкнут (соединить концы), потечёт ток, который образует вокруг себя своё магнитное поле. Вот это и используется в асинхронных электрических машинах. Внутри машины расположен короткозамкнутый ротор (является упрощённой обмоткой). Во вращающемся магнитном поле на нём наводится ЭДС и у него появляется собственное магнитное поле, что и отталкивается от поля статора. Учтите, что поле на короткозамкнутом роторе может возникнуть только в силу некоторого отставания одного поля от другого, по этому и называются эти машины асинхронными.

У синхронных машин подобного отставания нет. Там поле индуктора (статического, постоянного магнитного поля) как бы цепляется за вращающееся поле якоря (подвижное, динамическое поле), что и ведёт к синхронной работе магнитных полей. Если в асинхронниках статическое поле является следствием работы динамического, то в синхронниках в определённом смысле причины появления вращающегося полями и поля статического независимы друг от друга, но их взаимодействие и позволяет осуществлять работу электрической машины переменного тока.

5. Структура и состав электротехнической службы.

Электротехническая служба комплектуется штатом специалистов: инженерно-технических работников (ИТР), электромонтеров, теплотехников, холодильщиков, радиотехников и других специалистов в зависимости от наличия и колличества действующих электрических, тепловых и других энергетических установок.

Состав инженерно-технических работников энергетической службы определяется по типовым штатным нормативам в зависимости от количества УЕЭ и годового потребления электроэнергии на производственные нужды. Просуммировав УЕЭ по всем объектам, и подсчитав годовое потребление электроэнергии на производственные нужды, по данным определяется штат ИТР.

Годовой фонд рабочего времени одного электромонтера определяется по формуле:

Ф = (dк-dв-dп-dо) · t · np — dnn · tnn

где: dк dв dп dо — количество календарных, выходных, праздничных, отпускных, предпраздничных дней в году;

t — средняя продолжительность рабочей смены (чистое рабочее время), которая при одном выходном дне в неделю — 6,83 ч., при двух — 8,2 ч.;

np — коэффициент, учитывающий потери рабочего времени по уважительным причинам (болезнь, выполнение государственных обязанностей и другие), который равен примерно 0,95 — 0,96;

tnn — число часов, на которое укорочен предпраздничный день, ч.

Обычно tnn (число часов, на которое укорочен предпраздничный день) равно 1 — 2 ч., а do= 15 — 18 дней для повременщиков и do= 24 дня для сдельщиков. Согласно постановлению Президента РСФСР (1992г.) dо для всех видов работ составляет 24 дня.

Общее количество электромонтеров в энергетической службе хозяйства определяется путем суммирования количества электромонтеров по группам (Nmo, Nmp, Nдеж.).

Nобщ=(NТО+NТР+Nдеж)

Тг.п. = (ТрВто + ТрВтр), чел.-ч.

Тг.п.о. = ТрВ’деж. — ТрВдеж., чел.-ч.

где ТрВ’деж — общие (годовые) трудозатраты оперативной службы при специализации работ, чел.-ч;

ТрВдеж.— общие (годовые) трудозатраты на оперативное обслуживание в случае совмещения работ, чел.-ч.

Для выбора формы электротехнической службы (ЭТС) можно воспользоваться номограммой, приведенной на странице 33.

Индивидуальную ЭТС выполняющую весь комплекс работ производственной программы, создают в пределах хозяйства. Иногда эта служба привлекает подрядные организации для выполнения работ по развитию электрификации данного хозяйства.

Централизованную ЭТС формируют в масштабах района как составную часть единой инженерной службы РАПО или на кооперативных началах в форме районных предприятий Агропромэнерго или Агропромсервис. При этом в хозяйствах создают эксплуатационные участки центральной ЭТС, которая выполняет работы на условиях типового хозяйственного договора.

В зависимости от числа обслуживаемого электрооборудования и состава выполняемых работ в конкретном хозяйстве централизованная эксплуатация может быть комплексной или сменной.

При специализированном обслуживании центральная ЭТС принимает от хозяйств на техническую эксплуатацию отдельные производственные объекты (животноводческие комплексы, зернотока и т.п.) или отдельные виды оборудования, либо выполняет специальные виды работ (контрольные измерения, профилактические испытания и т.п.). Остальную часть производственной программы выполняет ЭТС хозяйства.

При комплексном обслуживании всю производственную программу выполняет централизованная ЭТС. Производственный и инженерно-технический персонал ЭТС хозяйства, определяемый в соответствии со штатными нормативами, передается в штаты районного эксплуатационного предприятия.

Для выбора структуры ЭТС можно воспользоваться номограммой, приведенной на странице 49. ЭТС может иметь функциональную, территориальную или комбинированную (гибкую) структуру.

В основе функциональной структуры лежит распределение исполнителей и материально-технических средств службы по видам выполняемых работ (функции). Для этого создаются специализированные подразделения (участки, группы (ТО, ТР, монтажа), бригады), которые выполняют только свои работы, но на всех объектах ЭТС.

При территориальной структуре ЭТС исполнителей распределяют по объектам хозяйства (бригадам, отделениям) или по подразделениям отраслей хозяйства (фермам, зернотокам и т.п.). Выделенные группы исполнителей осуществляют все эксплуатационные работы, но только на своих участках.

Гибкая структура ЭТС предполагает возможность ее перестройки в течении года в зависимости от номенклатуры и объема работ, приходящихся на тот или иной сезон. При этом чередуют функциональную и территориальную структуры или применяют их комбинации.

Чтобы правильно выбрать структуру конкретной ЭТС, надо учесть число электромонтеров, их материально типическое обеспечение, число участков эксплуатации (бригад, отделений, хозяйств), расстояние между ними, номенклатуру и объем годовой производственной программы. Правильное обоснование состоит в том, что результаты обследования и расчета сравнивают с известными преимуществами и недостатками той или иной структуры.

* При функциональной структуре более полно используются индивидуальное мастерство исполнителей и снижается потребность в кадрах высокой квалификации. Это прогрессивное направление развития ЭТС. Но при этом появляются и недостатки: возрастает потребность в транспортных и передвижных средствах; увеличивается время на переезды от 10% при радиусе обслуживания 5 км, и до 25% — при 15 км; снижается ответственность исполнителей за состояние и использование электрооборудования.

* При территориальной структуре названные недостатки устраняются, повышается оперативность обслуживания и устранение отказов. Вместе с тем возникают другие трудности: не всегда удается добиться равномерной загрузки исполнителей и технических средств; каждый электромонтер должен иметь высокую квалификацию, так как он обязан выполнять любую операцию по обслуживанию, ремонту и испытанию электрооборудования.

Состав и роль факторов, влияющих на выбор рациональной структуры, существенно зависят от сезона сельскохозяйственных работ. Поэтому нужды хозяйства наиболее полно удовлетворяет гибкая структура ЭТС. Например, в период подготовки ферм скота к зиме ЭТС имеет функциональную структуру, в сезон зимовки территориальную. Возможный другие перестройки службы в зависимости от годовой программы и годового графика ТО и ТР электрооборудования.

6. Пути повышения эффективности использования электрической энергии.

Постоянный рост потребления энергоресурсов, связанный с увеличением объемов производства, все более интенсивное внедрение электроэнергии в различных технологических процессах определяют необходимость комплексного подхода к анализу и практической реализации основных направлений рационального использования энергетических ресурсов в промышленности. При этом важно комплексное рассмотрение системы промышленной энергетики как системы кибернетического типа в общей иерархической структуре больших систем энергетики.

Особенно целесообразен комплексный подход при рационализации режимов электропотребления. Отметим, что вопросы рационализации режимов электропотребления следует рассматривать не только применительно к действующим предприятиям (задача текущего планирования), но и в процессе проектирования предприятия, когда выбираются мощность, число технологических установок и режимы их работы.

Уровень электропотребления в часы максимума ЭЭС можно уменьшить, внедряя энергосберегающие технологические приемы на участках с непрерывным технологическим процессом.

Нормализация электро баланса и нормирование электропотребления. Нормализованными являются плановые электро балансы, составленные на основе аналитических балансов с учетом организационно-технических мероприятий. При решении вопросов нормирования электропотребления необходимо комплексно рассматривать выбор единицы нормирования и определение основных потребителей и производств, потребление электроэнергии которых подлежит нормированию.

Большое значение имеют также правильная организация учета и контроля за расходом электроэнергии, выбор необходимых приборов и условий, определяющих оптимальные режимы контроля.

Острый дефицит электроэнергии обуславливает необходимость достоверного определения нормы ее расхода. Однако, практика нормирования не учитывает современной ситуации в энергетике и остается прежней, т.е. нормы без достаточных обоснований устанавливают вышестоящие организации и, естественно, каждый эксплуатационник стремится к более высокой норме. В результате нередко возникают неоправданные и труднообъяснимые перерасход или экономия электроэнергии.

В условиях экономической реформы следует отказаться от такой порочной практики нормирования. Базовые нормы по отрасли на основании результатов исследований и эксплуатации должны разрабатывать отраслевые НИИ, а оперативные нормы, учитывающие результаты принятых, необходимо составлять на предприятиях главными энергетиками с участием технологов.

Жесткая установка норм лишь частично решает вопросы контроля и управления режимами электропотребления. Это связано с тем, что в условиях производства непрерывно меняются технологические факторы, влияющие на удельный расход электроэнергии. В настоящее время в научно-технической литературе появляются работы, посвященные этому вопросу.

Внедрение энергосберегающих технологических процессов и контроль за режимами электропотребления с помощью систем автоматизированного учета электроэнергии на основании математических моделей электропо требления дают значительную экономию электроэнергии.

Анализ графиков электропотребления. В большинстве случаев графики нагрузки имеют ярко выраженные утренний и вечерний пики, что объясняется рядом производственных факторов. Выравнивание графиков нагрузки исключительно важно для ЭЭС, так как в значительной степени определяет рациональный расход топлива и энергии. Вопросы регулирования графиков электропотребления должны решаться не только в ЭЭС, но и на промышленных предприятиях

Список литературы

1. Правила устройства электроустановок: 7-е изд., перераб. И дополн. - М.: Энергоатомиздат, 2003. - 776 c.: ил

2. Электротехнический справочник: В 3 т. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - Т.2.: Электротехнические изделия и устройства / Под. общ. ред. профессоров МЭИ (гл. ред. И.Н. Орлов) и др. 1986. - 712 с.

3. Фалилеев Н.А., Ляпин В.Г. Проектирование электрического освещения. / Учебное пособие - М.: Всесоюзн. с.-х. ин-т заоч. образования, 1989. - 97с.

4. Правила работы с персоналом в организациях электроэнергетики Российской Федерации. Госстрой России. М.: 2000

5. CD-ROMСправочник электрика

6. Кацман М.М. Электрические машины. - М.: Высшая школа, 1991.

7. Кацман М.М. Руководство к лабораторным работам по электрическим машинам и электроприводу. - М.: Высшая школа, 2000.

8. Конюхова Е.А. Электроснабжение объектов. - М.: Мастерство,

9. Нейштадт Е.Т. Лабораторный практикум по предмету "Монтаж, эксплуатация и ремонт электрооборудования предприятий и установок". - М.: Высшая школа, 1991.

10. Некленаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 608 с.

11. Постников Н.П., Петруненко Г.В. Монтаж электрооборудования промышленных предприятий. Курсовое и дипломное проектирование. - Л. - Стройиздат, 1991.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: