2. Потребители электроэнергии (нагрузка)

В качестве активной нагрузки в стенде используется ламповый реостат, состоящий из 18 ламп, соединенных в 6 групп.

В каждой группе лампы соединены в треугольник (рис. 1.3).

Рис. 1.3.

Первые три нагрузки (Гр.1…Гр.3) могут подключаться к общей шине с помощью автоматов, расположенных в СГ ГРЩ, в любом сочетании. Нагрузки Гр.4 постоянно подключены к «своему» генератору. Щитовые амперметры показывают только ток, определяемый подключенными Гр.1…Гр.3 (ГР.4 приборы не показывают). Для измерения полного тока ГА (с учетом ГР.4) необходимо подключаться к клеммам генераторного автоматического выключателя

При выборе номиналов ламп исходили из необходимости обеспечения следующих режимов: номинальная нагрузка, перегрузка и недогрузка ГА. Эти нагрузки обеспечивались реостатами Гр.1…Гр.3. Гр.4 используется для имитации режима перехода генератора в двигательный режим. При переходе генератора в двигательный режим значение обратной мощности определяется потерями в первичном двигателе, статорной обмотке и обмотке возбуждения генератора. Данные потери зависят от типа генераторного агрегата и могут находиться в диапазоне от 3 до 15 %. Учитывая это, Гр.4 была составлена из ламп мощностью 100 Вт (12 %).

В табл. 1.2 приведены номинальные значения ламп соответствующих групп и место расположения их автоматов.

Таблица 1.2

Параметр	Гр.1	Гр.2	Гр.3	Гр.4
Мощность ламп, Вт	500	300	300	100
Место расположения автомата	СГ1	СГ2	СГ3	-

Реактивная нагрузка в стенде создается управляемым дросселем. Он состоит из катушек с перемещаемым стержнем. От положения стержня зависит значение реактивного тока. Используемый дроссель позволяет регулировать реактивный ток в диапазоне от 0 до 5 А. Его подключение осуществляется на ГС1.

С ГС2 производится питание ГЭУ от ГА (220 В) – Тр (380 В) – ПЧ – АД; ГС3 – не используется

3. Распределительный щит

В РЩ находится коммутационная аппаратура, управляемый выпрямитель ADC7480, для питания независимой обмотки возбуждения ДПТ/

На лицевую панель РЩ выведены:

• сигнализация о наличии напряжения;

• ручка регулирования напряжения НОВ ДПТ и вольтметр для его измерения;

• кнопка подачи питания на компьютеры вычислительного класса.

4. Шкаф управления

В шкафу управления двигателем постоянного тока установлены:

• выпрямитель ADC7480;

• контроллер Modicon M340 для управления ДПТ;

• преобразователь напряжения ABL-7R2410, преобразующий переменное напряжение 220 В в постоянное – 24 В, используемое для питания диодных лампочек и катушек реле;

• резервный маломощный источник напряжения, кратковременно подключаемый вручную кнопкой на лицевой панели ШУ при отсутствии самовозбуждения генератора;

• сигнализация, измерительные приборы и устройства управления;

• защита от токов короткого замыкания (ТКЗ).

Вид лицевой панели шкафа управления показан на рис. 1.4.

На нее выведены:

• приборы фирмы DEIF для измерения момента и частоты в условных единицах;

• кнопки:

  • переключения управления между местным и дистанционным;

  • включения и выключения ДПТ;

  • изменения скорости вращения ДПТ;

  • проверки сигнализации;

  • подачи напряжения для возбуждения генератора;

  • запуска и сброса выполнения подпрограмм в контролере, изменяющих основную программу управления ДПТ.

• световая сигнализация, использующая следующие цвета засветки:

  • красный – авария и неисправности контроллера (формируется функцией самодиагностирования контроллера);

  • зеленый – подача питания: на шкаф управления и обмотку возбуждения двигателя, а также при готовности двигателя к приему нагрузки;

  • желтый – неправильное функционирование агрегата (формируется контроллером).

Рис. 1. 4.

Защита от ТКЗ осуществляется автоматическими выключателями с номинальным током до 10 А. Защиту ламп сигнализации от перегрузки и ТКЗ обеспечивают предохранители на 2 А.

5. ГРЩ

Генераторная секция

В генераторной секции расположены:

• устройство для автоматической синхронизации типа FAS-113DG;

• реле распределения нагрузки типа LSU-114DG, данное реле также реализует функции по запуску и остановке резервного генератора, которые в стенде используются для сигнализации о возникших перегрузках (Р>80 %) или недогрузках (Р<20 %) генераторов;

• реле защиты от обратной мощности типа RMP-121D;

• измерительные приборы и устройства управления;

• световая индикация.

Вид лицевой панели ГС представлен на рис. 1.5.

Рис. 1.5.

На лицевой панели ГС расположены:

• измерительные приборы фирмы DEIF: вольтметр, амперметр, частотомер;

• «технологический» автоматический выключатель, обеспечивающий защиту генератора от ТКЗ и переход генератора в двигательный режим;

• автоматические выключатели, обеспечивающие защиту потребителей собственных нужд (активная и реактивная нагрузки) от ТКЗ и подключение их к шинам;

• световая индикация:

• красного цвета – неисправность ГА, вырабатывается контроллером, расположенным в секции управления;

• зеленого цвета – подача питания на секцию; готовность генератора к приему нагрузки; подключение генератора к ГРЩ; подключение генератора к общей шине;

• желтого цвета – неисправности: двигательный режим, перегрузка и недогрузка генератора.

• предохранители, обеспечивающие защиту ламп индикации.

Секция управления

В состав секции управления входят:

• контроллер Modicon M340;

• операторский экран для управления (пуск – стоп ДПТ) и отображения состояния системы Magelis от компании Telemecanique;

• измерительные приборы и устройства;

• световая индикация.

Вид лицевой панели СУ представлен на рис. 1.6.

На лицевой панели СУ расположены:

• переключатели, обеспечивающие:

• подачу питания на все секции ГРЩ;

• выбор приоритетного генератора;

• выбор режима функционирования ГРЩ «ручной» или «автоматический».

• измерительных приборов в секции управления используется приборы фирмы DEIF:

• 4 вольтметра для измерения напряжения береговой сети (SH) и каждого генератора (Gi);

• амперметр для измерения тока береговой сети;

• ламповый синхроноскоп на погасание;

• 3 ваттметра для измерения активной мощности каждого генератора;

• 3 ваттметра для измерения реактивной мощности каждого генератора;

• синхроноскоп для выполнения ручной синхронизации;

• прибор для сравнения значения частоты двух генераторов ;

• прибор для сравнения значения напряжения на двух генераторах.

• световая индикация используются светодиоды:

• красного цвета – неисправность ПЛК (сигнал формируется функцией самодиагностирования контролера);

• зеленого цвета – подача питания на секцию; готовность генератора к приему нагрузки; подключение генератора к общей шине;

• желтого цвета – неисправности синхроноскопа (сигнал формируется функцией самодиагностирования синхроноскопа)

• предохранители, обеспечивающие защиту ламп индикации;

• в ручном режиме могут выполняться:

• подгонка частоты до 50 Гц и синхронизация генераторов с шинами;

• дистанционное управление работой ГА: включение и выключение их, изменение частоты вращения, подключение генераторов к общей шине.

В отчете по лабораторной работе необходимо представить развернутые ответы на следующие вопросы:

1. Какие устройства используются в качестве источников электроэнергии, их состав и технические параметры генератора: U, I_н, P_н, f, cosφ?

2. На основе значений U, P_н, cosφ рассчитать ток генератора и сравнить его с паспортным значением I_н.

3. Каким способом осуществляется регулирование частоты вращения ПД ГА?

4. Какое устройство реализует регулирование частоты вращения ПД и какие способы управления этим устройством предусмотрены в стенде?

5. Как установить на ШУ и СУ режим ручного управления частотой вращения?

6. Как установить на ШУ и СУ режимы дистанционного управления частотой вращения?

7. Какую систему возбуждения имеет СГ?

8. Каким образом осуществляется распределение реактивных нагрузок между параллельно работающими генераторами?

9. Сколько видов функциональных устройств установлено в стенде?

10. Какие функции управления и сигнализации в стенде реализуются с помощью функциональных устройств?

11. Сколько ПЛК задействовано в стенде и где они установлены?

12. Какие виды защит предусмотрены в стенде, с помощью каких устройств они реализуются и в чем состоит их действие?

13. Какие приборы установлены в РЩ?

14. Какие приборы установлены в ШУ?

15. Какие приборы установлены в СУ?

16. Какие приборы установлены в ГС?

17. Чем обеспечивается активная нагрузка СГ?

18. Рассчитать все возможные варианты значений токов, которые можно получить с помощью различных сочетаний подключаемых ламповых реостатов: ГР1…ГР3, и представить их в виде табл. 1.3.

Таблица 1.3.

Ток	Подключаемая активная нагрузка
	Гр1	Гр2(3)	Гр2+Гр3	Гр1+Г2(3)	Гр1+Гр2+Гр3
I, А

19. Рассчитать возможные варианты нагрузок при одиночной и параллельной работе генераторов для разных сочетаний подключения ламповых реостатов. Результаты расчета представить в виде табл. 1.4.

Таблица 1.4.

Ток	Подключаемая активная нагрузка
	Гр1	Гр2(3)	Гр2+Гр3	Гр1+Г2(3)	Гр1+Гр2+Гр3
I, А
Одиночная работа генераторов, Iн=7,7 А
I, о.е.
Параллельная работа 2-х генераторов, Iн=15,4 А
I, о.е
Параллельная работа 3-х генераторов, Iн=23,1 А
I, о.е

20. Показать в форме табл. 1.5 для разных режимов работы генераторов сочетания подключенных ламповых реостатов, приводящих к срабатыванию сигнализации по недогрузке и перегрузке работающих генераторов.

Таблица 1.5.

Количество работающих ГА	Подключаемая активная нагрузка
	Гр1	Гр2(3)	Гр2+Гр3	Гр1+Г2(3)	Гр1+Гр2+Гр3
1
2
3

21. Рассчитать значения полных токов I, которые необходимо получить по штатным приборам ГС ГРЩ с помощью изменения реактивной нагрузки, для обеспечения cosφ=0,8; cosφ=0,6 и cosφ=0,4 при разных сочетаниях подключения ламповых реостатов (I_а). Результаты расчета представить в виде табл. 1.6.

Таблица 1.6.

Ток	Подключаемая активная нагрузка
	Гр1	Гр2(3)	Гр2+Гр3	Гр1+Г2(3)	Гр1+Гр2+Гр3
Iа, А
Icos φ=0,8
Icos φ=0,8
Icos φ=0,4

22. Рассчитать значения реактивных составляющих токов (I_р), обеспечивающих заданный коэффициент мощности, и выделить варианты, которые могут быть реализованы на стенде с учетом характеристики установленного дросселя. Решение оформить в виде табл. 1.7.

Таблица 1.7.

Ток	Подключаемая активная нагрузка
	Гр1	Гр2(3)	Гр2+Гр3	Гр1+Г2(3)	Гр1+Гр2+Гр3
Iр cos φ=0,8
Iр cos φ=0,6
Iр cos φ=0,4

23. Сделать выводы по работе