Низкочастотный RC- генератор Выбор мощности электродвигателей Рассчитать каскад транзисторного усилителя напряжения Биполярный транзисторПолупроводниковые выпрямители


Примеры выполнения курсовых, контрольных работ по электронике

Выбор погружных электродвигателей и кабелей

Проверка погружных электродвигателей по пусковому моменту. Пуск электродвигателей с точки зрения величины тока, потребляемого двигателем из сети, эквивалентен КЗ за сопротивлением, равным эквивалентному сопротивлению неподвижного двигателя

Предварительный выбор мощности электродвигателя буровой лебедки. Режим работы электродвигателей буровой лебедки в процессе спускоподъемных операций (СПО) является повторно-кратковременным

Особенности схем электроснабжения НПС Нефтеперекачивающие станции (НПС) магистральных нефтепроводов и схемы их электроснабжения по сравнению с другими потребителями электроэнергии в нефтяной промышленности имеют ряд особенностей.

Общие требования к релейной защите и автоматике на НПС Синхронные и асинхронные двигатели МНА НПС снабжаются токовой отсечкой или дифференциальной токовой защитой, максимальной токовой защитой от перегрузок, токовой защитой от однофазных замыканий на землю и защитой минимального напряжения (ЗМН)

Принципы выбора уставок по напряжению и времени ЗМН-2 Напряжение возврата ЗМН-2 следует принимать меньше, чем остаточное напряжения на шинах при самозапуске электродвигателей после включения секционного выключателя при работе АВР..

Пример. Оценить возможность асинхронного разгона СД при самозапуске после работы АВР-6(10) кВ при одном СД типа СТД-2500 на секции шин, терявшей питание, и одном рабочем СД, типа СТД-2500 на смежной секции шин, не терявшей питание.

Пример. Оценить успешность втягивания в синхронизм СТД-8000, если остаточное напряжение на шинах при самозапуске равно 0,81∙UНОМ. Для СТД-8000 из справочных данных и предыдущих расчетов известно: максимальное (критическое) значение синхронного момента при номинальном напряжении в относительных единицах МСК=1,61; постоянная времени МНА ТА= 2,64 с; остаточное напряжении на шинах при самозапуске (в начале асинхронного разгона) 0,81∙UНОМ

Выбор мощности электродвигателей для привода СК

Выбор мощности электродвигателей для привода СК можно выполнять либо по номограммам [1,2], либо расчетным путем. При расчетном пути определение мощности электродвигателя СК начинают с выбора типа СК. При этом расчеты ведут в следующей последовательности [14].

1. Исходными данными для выбора типа СК являются дебит скважины Q и глубина подвески насоса L.

По известным дебиту скважины и глубине подвески насоса по диаграммам Адонина А.Н. [14, 18] определяют диаметр d плунжера насоса, шифр СК и число качаний балансира в минуту n. В шифре станка-качалки, например, СК 12-2,5-400, указывается: первые две цифры - грузоподъемность в тоннах, через первый дефис - максимальный ход полированного штока в метрах (SМАКС =2,5м) и через второй дефис - наибольший крутящий момент на валу редуктора (400 кГ*м).

Из технической характеристики СК [14, 18] выписывают стандартные значения длины хода полированного штока S1, S2, ,...SN.

2. Определяют площадь плунжера, в метрах квадратных по выражению

  (4.11)

3. Определяют необходимую длину хода S полированного штока. Для этого выражение для дебита скважины

решают относительно S :

 , (4.12)

где Кn=0,8 - коэффициент подачи плунжера насоса; 1440 - число минут в сутках; n – число качаний балансира в минуту.

Принимается ближайшее стандартное значение S из технической характеристики СК.

4. Определяется эмпирический коэффициент К2 по выражению

 , (4.13)

где d - диаметр плунжера, мм; n - число качаний балансира в минуту; S - длина хода полированного штока, м.

5. По типу СК по [4, 13, 18] определяется значение эмпирического коэффициента K1.

6. Определяется эффективная (требуемая) мощность электродвигателя.

 , (4.14)

где   - вес столба жидкости над плунжером, кг; ρ- удельный вес жидкости, кг/м3; n - число качаний в с; ηn - КПД передачи от вала электродвигателя к валу кривошипа (0,96 ... 0,98).

7. По каталогам или справочникам выбирают двигатель серий 4А, RА, 5А, 6А или 7А нормального исполнения с ближайшей большей номинальной мощностью, Pном≥Pэ.

При выборе двигателя необходимо учитывать, что для СК применяются двигатели на 1500 об/мин. (асинхронные), отношение пускового момента к номинальному должно быть не ниже 1,8 ... 1,9, а отношение максимального момента к номинальному не ниже 2,1 ... 2.2.

При большом числе скважин, оборудованных СК, расчеты целесообразно выполнять на ЭВМ и свести в таблицу.

4.3. Исследование энергетических показателей электродвигателей СК

 В задание ряда тем курсового проектирования входит определение энергетических показателей электродвигателей СК и их исследование. Основными энергетическими показателями электродвигателей СК являются КПД и коэффициент мощности cosj. Чем выше КПД и cosj, тем меньше расход электроэнергии на тонну добываемой из скважины жидкости.

 Электродвигатель СК работает с циклически изменяющейся нагрузкой. Характерным для электродвигателя СК является периодическое чередование перегрузок и недогрузок (рисунок 4.1).

  Кривая изменения нагрузки ЭД в течение длительности одного цикла имеет два максимума и два минимума. Максимумы соответствуют средним положением балансира, минимумы – крайним (верхнему и нижнему). Максимумы, как правило, превышают номинальную мощность ЭД Pном , при этом максимальный момент нагрузки может быть близким к критическому моменту ЭД. Минимумы могут быть близкими к мощности холостого хода и определяются потерями холостого хода в СК и потерями на трение в глубинной части. При хорошо уравновешенном СК максимумы в течение цикла качаний близки по величине; при неуравновешенном СК максимумы могут существенно отличаться.

 При таком циклическом характере нагрузки на валу электродвигателя его энергетические показатели – КПД и cosj непрерывно изменяются в соответствии с рабочими характеристиками h = f (КН) и cosj = f (КН), где КН - . коэффициента нагрузки электродвигателя

 

КН = Р / РНОМ (4.15)

При этом средние (эксплуатационные) значения h и cosj  за цикл нагрузки будут отличаться от номинальных значений и могут быть существенно ниже. При неуравновешенном СК диапазоны ΔКН, а следовательно и диапазоны  изменения КПД и cosj за полуциклы качания будут отличаться. Средние значения КПД и cosj за цикл качаний называют эксплуатационными или циклическими.

Средние значения КПД и cosj  зависят от формы рабочих характеристик электродвигателей, формы нагрузочной кривой и диапазонов изменения коэффициента нагрузки электродвигателя. Для анализа влияния характера нагрузки ЭД привода СК на эксплуатационные значения КПД и Cosφ широко применяются формулы Штурмана [1, 4, 5, 13]

 ,  (4.16)

  (4.17)

где hЭ и CosφЭ – КПД и коэффициент мощности электродвигателя СК при постоянной нагрузке на валу, равной среднеквадратичной (эффективной) мощности нагрузки за цикл; Кф – коэффициент формы кривой мощности на валу ЭД, равный отношению среднеквадратичной мощности нагрузки РСК за цикл качаний к средней РСР 

.  (4.18)

 Для определения циклических значений КПД и Cosφ по формулам (4.16) и (4.17) необходимо иметь рабочие характеристики и нагрузочные диаграммы электродвигателей СК. По нагрузочным диаграммам определяются среднеквадратичная мощность нагрузки за цикл качаний и коэффициент формы. По рабочим характеристикам  определяются КПД и коэффициент мощности электродвигателя СК при нагрузке на валу, равной среднеквадратичной (эффективной) мощности нагрузки за цикл.

При исследовании энергетических показателей электродвигателей СК задаются диапазонами изменения значений среднеквадратичной мощности нагрузки за цикл качаний и коэффициента формы нагрузочной кривой.. Результаты расчеты сводят в таблицы и строят графики зависимости энергетических показателей от коэффициента формы. 

У формул (4.16) и (4.17) есть один но существенный недостаток: значения циклических КПД и коэффициента мощности не зависят от формы рабочих характеристик и от расположения нагрузочного диапазона ΔКН на рабочих характеристиках. При изменении коэффициента нагрузки электродвигателя за цикл качаний от КН = 0,5-0.7 до КН = 1 диапазон ΔКН будет целиком располагаться на мало изменяющихся, почти горизонтальных участках рабочих характеристик. При этом и КПД и коэффициент мощности электродвигателя в процессе качаний изменяться практически не будут и, следовательно, не должны зависеть от коэффициента формы. Однако в формулах (4.16) и (4.17) эта зависимость сохраняется. Причины некорректности формул (4.16) и (4.17) рассмотрены в [16].

При исследовании энергетических показателей электродвигателей СК при курсовом проектировании рекомендуется для каждого значения мощности нагрузки за цикл качаний (рисунок 4.1) найти КПД и коэффициент мощности и построить график изменения энергетических показателей за цикл качаний. По таким графикам можно определить средние значения КПД и коэффициента мощности за цикл и сравнить их с циклическими значениями, определенными по формулам (4.16) и (4.17).

ОБОБЩЁННАЯ СХЕМА АВТОКОЛЕБАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

  Рассмотрим методы генерирования электрических колебаний, т. е. получения колебаний в системах, работающих в режиме самовозбуждения, когда внешний источник колебаний отсутствует. Такие системы называются автоколебательными системами или генераторами, а возникшие в них колебания — автоколебаниями. Автоколебательная система представляет собой нелинейное устройство, преобразующее энергию источника постоянной ЭДС в энергию колебаний.

 Как в электронном усилителе, так и в генераторе указанное преобразование энергии возможно благодаря использованию электронных приборов в качестве управляемых элементов. Однако имеется принципиальное различие между обоими устройствами. В усилителе процесс управления электронным прибором осуществляет внешний входной сигнал. В генераторе этот процесс обеспечивает сама система с помощью цепи обратной связи — линейного четырехполюсника, соединяющего выход системы с ее входом. Схему, изображенную на рисунке 1, можно рассматривать как два последовательно соединенных четырехполюсника. В первом четырехполюснике (усилителе) происходит усиление колебаний в К раз, во втором (в цепи обратной связи усилителя) — ослабление в 1/β раз. Для того, чтобы случайно возникшие колебания возрастали на выходе по амплитуде, необходимо выполнение двух условий самовозбуждения.

 Первое условие называется амплитудным условием самовозбуждения (условием баланса амплитуд). Оно определяет, что потери энергии колебаний в каждом цикле должны полностью восполняться. Это условие можно отразить следующим образом:

К0 > 1/ β, (1)

где  К0 — коэффициент усиления усилителя в линейном режиме (при малой амплитуде колебаний). 

Для возникновения колебаний, кроме этого, необходимо еще выполнение фазового условия самовозбуждения (условия баланса фаз):

φК + φβ = 2πn , (2)

где φК и φβ — соответственно изменение фазы колебаний при прохождении через усилитель и цепь обратной связи.

Условия (2) вытекает из того, что для осуществления восполнения энергии потерь, колебания напряжения на выходе цепи обратной связи (Uос) и на входе усилителя (Uвх) должны совпадать по фазе. Такая обратная связь, как известно, называется положительной.

Условия самовозбуждения (1) и (2) могут быть объединены, если воспользоваться комплексной формой записи:

К0 β > 1. (3)

Таким образом, условие самовозбуждения означает, что модуль коэффициента передачи по кольцу (коэффициент петлевого усиления), образованному четырехполюсниками усилителя и цепи обратной связи должен быть больше единицы.


Электротехника и электроника