přednáška č. 3 Elektrárny A1M15ENY Ing. Jan Špetlík, Ph.D. Pohony vlastní spotřeby Rozběhy, oteplení, chránění

Transkript

1 Elektrárny A115ENY přednáška č. 3 ohony vlastní spotřeby Rozběhy, oteplení, chránění Ing. Jan Špetlík, h.d. ČVUT FEL Katedra elektroenergetiky spetlij@fel.cvut.cz

2 Volba vhodné odbočky u trojvinuťového trf.: Sks U 116 kv s 1515 VA Jako vztažný volíme jmenovitý výkon trf. S V U V 63 VA Vztažné napětí = žádané napětí VS: 6,3 kv Náhradní impedance trf: x 1 x3 x QL L Q SnT 63/ 31,5 / 31,5 VA 110 8x% / 6,3/ 6,3 kv u 9%, u 9%, u 18% k1 k13 k3 x 1 u u u S U.. SnT U k1 k13 k3 V nt 0, 09 0, 09 0, , ,3 0, ,3 x x3.. 0, ,3 V

3 a) Jalová složka proudu celkový / levá sekce / pravá sekce: i i j jl QL Q 3 3 0,73 u. SV 1.63 QL 3 0,365 u. S 1.63 V i j Q 3 0,365 u. S 1.63 V u 6,3 ul 1 6,3 Kvadratická rovnice pro neznámý převod: US S V U S 0 xi 1. j xi. j u. p p... ij UV Sks UV ,73 0,09.0, p p...0,73 6, ,3 0 1,0385. p 18,413. p10,9 p1 0,577 p 17, 49

4 Vyhovuje tedy druhý kořen p 17, ,6 / 6,3 kv Volíme odbočku 1x,kV, převod je tedy 107,8 / 6,3 kv b) Rovnice pro druhý případ US S V U S 0 xi 1. j xi. j u. p p... ij UV Sks UV , p p...0 6, ,3 116 p 6,3 Volíme odbočku + 3x,kV, převod je tedy 116,6 / 6,3 kv

5 Charakteristiky pohonů VS ezi nejdůležitější vlastnosti každého spotřebiče z hlediska dimenzování napájení patří - říkon (+ jmen. účiník) - Rozběhový (záběrný) proud - Doba rozběhu

6 Charakteristiky pohonů VS odle technologie: Zauhlování - ásové dopravníky (z místa těžby, ze skládky, z místa vykládky (je-li doprava po železnici), do provozních zásobníků paliva), vyhrnovací růžice, ventilátory odsávání prachu Kotelna - Napáječky, vzduchové ventilátory, kouřové ventilátory, mechanické / elektrostatické odlučovače, kompresory pro výr. tlakového vzduchu k dopravě popílku, podavače paliva (doprava paliva z provozních zásobníků), tlukadlové / ventilátorové mlýny, vynašeč + drtič strusky, bagrovací čerpadlo, čerpání topných olejů pro najíždění + pohony armatur Strojovna - ohony olejových čerpadel, natáčecí zařízení, chladící čerpadla, vývěva, kondenzátní čerpadla, čerpání surové vody, čerpání demineralizované vody + pohony armatur

7 Odsíření Charakteristiky pohonů VS - Šnekové dopravníky vápence, kompresory odvětrání zásobníků, + pohony míchadel v absorbéru, odtahová čerpadla sádrovcové suspenze, ventilátor spalin, pohon ohřívače odsířených spalin (GGH gas-gas heater) čerpadla vápencové suspenze (jde-li o mokrou vypírku) Elektroprovoz a ar + ostatní - ohony a temperování přístrojů (odpojovačů, vypínačů), napájení ochran a ŘS, CHÚV, BČOV, osvětlení u JE: - chybí pohony související se zpracováním paliva a zpracování spalin, ale navíc hlavní oběhové čerpadlo / turbokompresor (u JE s plynným chladivem), elektroohřívač kompenzátoru objemu, ochrany a doprava paliva

8 omentové charakteristiky hoblovková kalandrová K. sign K. K. K. ventilátorová navíječková suché tření K K K.. sign 3 K.

9 omentové charakteristiky Charakteristika pohonů se stálým momentem (hoblovková ch.) ohony o malých rychlostech, kde odpor vzduchu je zanedbatelný a uvažuje se pouze mechanické tření latí pro: - vodorovné dopravníky - podavače - rošty - zubová a pístová čerpadla - kompresory m z m p záběrný moment 1,3. m jmenovitý moment zařízení p

10 omentové charakteristiky Charakteristika pohonů s proměnným momentem (ventilátorová ch.) b c a ohony s vyššími otáčkami latí pro: - čerpadla - ventilátory - turbokompresory Aproximace charakteristiky: a normální zatížení pohonu b přivřené armatury, axiální čerpadlo nebo ventilátor c přivřené armatury, radiální čerpadlo nebo ventilátor 0 0. mm mp m p m záběrný moment 0,1 0,. m 0 p m p jmenovitý moment zařízení součinitel závislý na charakteru zařízení, otevření armatrur

11 Volba elektromotorů pro pohony VS Specifické požadavky související s provozem, spolehlivostí, hospodárností a údržbou: - Zajištění dostatečného výkonu při jmenovitém i přechodných stavech - omentová charakteristika umožňující plynulý rozběh - Schopnost provádět i tři déletrvající těžké rozběhy při studeném stavu (40 C) - Schopnost provádět dva rozběhy zahřátého motoru (10 C) /pozn. ŘS např. blokuje druhý start 1 min., třetí start 1 hod./ - Obecně vysoká spolehlivost při častých rozbězích ( x ročně) - onitoring životnosti a stavu zařízení - okud lze, záběrový proud do 5,5xIn - Schopnost pracovat při sníženém napětí (~0,7 Un) - aximální moment motoru více jak xn - Hlučnost do 85 db /pozn. závisí na okolnostech tj. blízkost průmyslové zóny a zástavby, synergie hluku elny a okolních komunikací apod. hlukové studie, měření hluku / => Asynchronní motory s kotvou nakrátko

12 Volba elektromotorů pro pohony VS Volba napětí elektromotoru: - ro pohony do 50 kw se používá napětí 400V (výjimečně do 350 kw napětí 500V), pro vyšší výkon se volí vn (typické 6,3 kv, ale dnes i hladiny jako 1,5 a 3 kv). Kromě provozních ztrát ještě hledisko vysokého přepětí při vypínání malých induktivních proudů na hladině vn Výkon elektromotoru: - Volí se 1,1 1,15 x příkon poháněného zařízení + zohlednění výše uvedených požadavků (doba a plynulost rozběhu). ax. výkon AS je cca 10 W, což postačí i jako napaječka u 500 W bloku

13 ro rozběh zařízení je podstatný tzv. dynamický moment: ro plynulý rozběh by mělo být splněno: To musí být splněno ale i při sníženém napájecím napětí: Tedy podmínka pro start: Rozběh elektromotoru u e 0,. n z U U u 0 0,. z z p n To lze dosáhnout: a) Správnou volbou mz (ekonomičtější) b) Větším jmenovitým výkonem z n p

14 Typické doby rozběhů: Rozběh elektromotoru

15 t d dt ro dynamiku rozběhu platí:. V poměrných jednotkách: R Doba rozběhu: S m n J m n n n d J S d d T 0 n 0 0 J. S.... m m m n Rozběh elektromotoru b) Je-li známa doběhová charakteristika: T. 0 1 d 1 T J. S n d. dt a) Je-li známo GD: J GD 4 řepočet, pokud zařízení nepracovalo při n:. T. T. A n n

16 Konstrukce momentové charakteristiky a) Je-li známo: Klossův vztah:. max m s AX s s s AX Dosadíme v bodě jmenovitých otáček/skluzu/momentu: b) Je-li známo: AX 1 sax AX, s n. m sax sn max max 1 s s sax Uk, Ik, k, Rs 1 3. U.. k Ik k Xs X r R r 3. Ik R r U. s. S R r Xs X r Rs s 3. I k k kde: R s S el. synchronní otáčky p S poč. pólpárů

17 Oteplení při rozběhu Kontrola se provádí u soustrojí s dlouhým rozběhem teplota vodiče teplota okolí R I dt m c d S dt hmotnost vinutí tepelná kapacita vinutí ochlazovací plocha ochlazovací konstanta Řešení je ve tvaru:.1 kde: RI. a. S t e. S mc. Zavedeme-li pro jmenovitý proud jmenovité oteplení: pak t t t I.1 e.1 e i.1 e n n In n RI.. S n

18 Oteplení při rozběhu ro výpočet oteplení při náhlých změnách platí: t i1 i i1.1 e n omocí těchto vztahů můžeme řešit problematiku oteplování: - ři dlouhých rozbězích (záběrný proud, jmenovitý proud) - ři krátkodobých nebo přerušovaných chodech (oteplení/zchladnutí)

19 Druhy zatížení V mnoha aplikacích je ve VS druh provozu odlišný od trvalého zatížení (rozběhy, brzdění, reverzace apod.). To má vliv i na oteplení motoru. Dle ČSN EN jsou definovány jednotlivé druhy zatížení S1-S10 např: S1: Trvalé zatížení S: Krátkodobý chod S3: řerušovaný chod Označení: S1 Označení: S, Δtp Označení: S3, Tc, Δtp (nebo %)

20 Kritické napětí při samonajíždění ři poklesu napětí na elektromotoru dochází ke snižování otáček a nárůstu proudu. Od jisté úrovně poklesu napětí se bude momentová křivka elektromotoru celá nacházet pod momentovou charakteristikou zátěže. ak dojde k brzdění a zastavení pohonu. Tuto úroveň napětí nazýváme kritické napětí a nastane když: n U U krit n. AX nebo v p.u. 1 m AX u krit ozor! I po obnovení napájení je proud podobný jako záběrný.

21 Typické hodnoty Odpovídají parametrům bloku 00 W Vysokým nárazovým proudům při rozběhu elektromotoru se předchází: - Spouštění pomocí přepínání hvězda-trojúhelník - Softstartéry (regulují napětí na svorkách, tak aby snížily proudový ráz) - Frekvenční měniče (regulují frekvenci a tím i synchronní otáčky a momentovou charakteristiku) => Rozběh je plynulejší, ale i pomalejší

22 Chránění elektromotorů enší motory na nn: Jistič nebo stykač s bimetal. relé u motorů s dlouhým rozběhem nutno nadproudovou ochranu kombinovat s tepelnou ochranou (teplotní čidlo nebo tepelný model) otory větších výkonů: Digitální multifunkční ochrany vybavené řadou dalších funkcí jako - Nesymetrie - odpětí/řepětí - Zpětná wattová - Sled fází

23 Glosa k 3. přednášce Spočítejte konstanty momentové charakteristiky elektronapaječky n [kw] 1600 Synchronní otáčky Un [kv] In [A] 185 cos fi n [-] 0,87 Naprázdno Nakrátko Ohmický odpor statoru při 0 C [Ohm] Napětí [V] ,1437 roud [A] 39,7 185 rovozní teplota [ C] říkon [kw] 7 17,5 80 ateriál vinutí: Cu