2011-02-01 Государственный экзамен по специальности «электроснабжение» Билет №26

Задача:

В точке К произошлодвухфазное короткоезамыкание.

Требуется:

1) Для расчета токов короткого замыкания в относительных единицах привести параметры схемы к базисным условиям.

2) Построить необходимые схемы замещения.

3) Определить ток обратной последовательности в точке короткого замыкания.

Данные для расчёта приведены в таблицах:

Вариант	Система¸ С			Воздушная линия
	Uс, кв	Sк, МВА	l,км		X1, Ом/км	X0, Ом/км
1	115	5000	36		0,4	-
2	230	4000	50		0,4	-

Вариант	Трансформатор, Т			Нагрузка Н			Двигатель М
	S, МВА	Uк %	Uк %		Uн, кв	S, МВА		Uн, кв	S, МВА
1	25	112/6,3	10,5		6	8		6	2
2	40	220/10,5	10,5		10	12		10	4

Вопросы:

1. Вакуумно-дуговые и плазменно-дуговые печи, устройство, источники питания, параметрические источники тока. (Билет 23)

2. Электромеханические характеристики реверсивного тиристорного привода.

3. Методика выбора числа и мощности трансформаторов цеховой ТП. (Билет 23)

Билет №26

1.Вакуумно-дуговые и плазменно-дуговые печи, устройство, источники питания, параметрические источники тока.

Единственный путь полу­чения чистого металла - переплав в вакууме или инертном газе. Для плавки губку или порошок формуют в виде круглого или прямоу­гольного электрода. Для исключения соприкосновения с огнеупорным материалом плавка в вакуумной дуговой печи (ВДП) ведется в мед­ной водоохлаждаемом кристаллизаторе 3. Плавку ведут, как правило, на постоянном токе, который подается с помощью токоподвода 11 через шток с электрододержателем 1 на переплавляемый электрод 2. При прохождении тока дуги 12 электрод расплавляется, металл каплями стекает в жидкометаллическую ванну 4. Так как. упругость пара примесей выше, чем упругость основного металла, то примеси испаряются и удаляются из печи с помощью вакуумной сис­темы. В ВДП осуществляется глубокое рафинирование металла, глу­бокая дегазация продукта и очистка его от неметаллических вклю­чений.

Рис.3.18. Устройство ВДП для плавки в кристаллизатор.

Плавку начинают на металлзатравку 5, которую располагают на поддо­не 6. По мере наплавления слитка 7 система автоматического регу­лирования тока дуги поднимает электрод 2. Для стабилизации го­рения дуги служит соленоид 8, который крепится на кожухе печи 9. Обычно ВДП располагают в от­дельном помещении, а наблюдения за плавкой ведут с помощью пери­скопической системы через окна-гляделки 10. Это вызвано тем, что при появлении боковой дуги на кристаллизатор она может прожечь последний, на жидкий металл попа­дает вода. При этом пар разлага­ется, на кислород и водород, обра­зуя взрывоопасный "гремучий газ". Для исключения появления боковых дуг плавки ведут на коротких ду­гах, длиной 30 - 50 мм.

Плазма - ионизированный газ, состоящий из электронов, ионов и нейтральных частиц. Плазма существует при электрическом разря­де в газе. Однако плазменной дугой принято называть не обычный дуговой разряд, а дополнительно сжатую в поперечном сечении ду­гу. При этом возрастает степень ионизации газа и температура ду­ги, которая достигает 10000 - 30000 °С. Сжатие осуществляется давлением газа или магнитным полем. В качестве плазмообразующих применяются инертные газы: аргон, гелий, а также водород, азот.

Плазменно-дуговой нагрев применяется для следующих электротехнологических процессов:

а) выплавка и переплав металлов, в том числе тугоплавких к химически активных;

б) восстановление металлов из руд;

в) проведение в плазме химических реакций, требующих высо­ких температур (синтез ацетилена из природного газа; пиролиз нефти; получение азота и др.);

г) резка и сварка металлов, сплавов, графита и неэлектроп­роводных материалов;

д) атомарное напыление любых металлов с целью создания за­щитных (антикоррозионных, жаростойких износостойких) покрытий.

Плазму получают в плазмотронах. Различают два типа плазмот­ронов: струйные и плавильные (рис.3.21).

В структурных плазмотронах дуга горит в камере плазмотрона между вольфрамовым электродом-катодом 1 и анодом 2. Струя плазмообразующего газа, истекающая из трубок 3, проходит через дуговой разряд, ионизируется и выходит через сопло 4 в виде струи плазмы 5. Электромагнит служит для вращения и стабилизации дуги. Такие плазмотроны также называют плазмотронами косвенного действия.

В плавильных плазмотронах (плазмотронах прямого действия) дуга и струя плазмы занимают общий объем, слиты воедино, анодом является переплавленный металл. Дуга и струя плазмы находятся в рабочем пространстве плавильной установки, а не в камере плаз­мотрона, за счет чего повышается его долговечность.

Большинство плазмотронов работают на постоянном токе, что вызвано более стабильным горением дуги. Однако находят примене­ние и однофазные, а также трехфазные плазмотроны. В настоящее время наряду с трехфазными ДСП используются плазменно-дуговые сталеплавильные печи (ПДСП).

средних и коротких дугах (L_g = 400 : 600 мм). Выбор рациональной длины дуги может быть осуществлен на основании анализа распре­деления лучистых потоков от дуги по внутрипечному пространству.

Небольшие изменения напряжения на дуге, вызванные, напри­мер, кабельными короткими замыканиями, могут при­вести к резкому изменению тока, а следовательно и мощности дуги. Для по­лучения качественных слитков плавку необходимо вести с постоянной мощностью. Этого можно достичь используя источ­ники, обладающие крутопадаюшей характеристикой источника тока. Работа параметрического источника тока (рис. 3.20, а) основа­на на явлении резонанса напряжений, т.е.

LW= 1/CW = X.

Для параметрического источника тока (ПИТ) можно составить на основании законов Кирхгофа следующую систему уравнений:

U_ab=z_НI_Н-jxI_Д

U_ca=jxI_C-z_НI_Н

I_Н+I₁+I_C=0

Решение этой системы уравнения относительно тока нагрузки (тока дуги) имеет вид:

I_Н=jU_bc/x.

Таким образом, в ПИТ ток нагрузки не зависит от параметров нагрузки (величины сопротивления дуги, напряжения на ней) и оп­ределяется сопротивлением резонансных элементов. Этот вывод подтверждает также построение векторных диаграмм ПИТ, которые можно сделать самостоятельно для трех случаев: a) z_H = 0(R_g = 0) - короткое замыкание дуги ; б) х_c = x_l= √3R_g - симметричная нагрузка; в) R_g > x_l = x_c - несимметричная нагрузка. Построение показывают, что во всех трех случаях ток дуги не изменяется.Из трех однофазных ПИТ, соединенных вместе, получают трехфазный. Электротехнической промышленностью выпускают ПИТ на токи I_g = 12,; 25; 37,5; 50 кА. U_H = 75 В. Кроме ПИТ в качест­ве источников питания ВДП используются мощные выпрямительные агрегаты секции ВАКП, АВП на диодах и выпрямительные агрегаты на тиристорах Т серии ТВ (рис.3.20).

Рис. 3.20. Принципиальная схема ПИТ (а) и выпрямительного агрегата на тиристорах (б).

Система регулирования тока агрегатов ТВ построена по прин­ципу сравнения фактического и заданного значений токов дуги. При уменьшении тока дуги ниже заданного угол отпирания тиристоров уменьшается, напряжение увеличивается, ток возрастает до задан­ного значения. И наоборот, при увеличении тока выше заданного значения угол отпирания тиристоров увеличивается, напряжение на дуге уменьшается, ток уменьшается. Реакторы P1, P2 предохраняют источник от бросков тока при капельных коротких замыканиях. Па­раметры выпрямительных агрегатов на тиристорах: U1 = 6; 10 кВ; Uпост=75; 115 В;Р_Н = 1000 : 5750 кВт. Точность стабилизации тока + - 1%.