Конструкции электрических машин. Причины возникновения, основные виды и особенности переходных процессов, характеристики их протекания и влияние на работу электрической системы и отдельных ее элементов. Анализ токов короткого замыкания в трехфазных цепях.
Аннотация к работе
иметь представление о режимах работы электроэнергетических систем, знать основные понятия и определения по теории переходных процессов в электроэнергетических системах; Учебные цели сегодняшней лекции - ознакомить курсантов с целями, задачами и общим содержанием дисциплины, порядком прохождения тем, проведения текущего контроля и промежуточной аттестации (экзамена), а также уяснить основные понятия и определения по теории переходных процессов в электроэнергетических системах. Дисциплина «Переходные процессы в электроэнергетических системах» относится к блоку специальных дисциплин и имеет целью подготовить инженера, знающего сущность физических явлений, происходящих в электроэнергетических системах при возмущениях нормального режима и способного реализовать полученные знания, умения и навыки в практической деятельности при проектировании и эксплуатации систем электроснабжения военных объектов. уметь: применять положения теории переходных процессов для выполнения практических расчетов при выборе электрических аппаратов и элементов систем электроснабжения и для оценки устойчивости электрических систем; использовать нормативную, научно-техническую документацию и справочную литературу для решения практических задач по расчету и анализу характеристик переходных процессов; В свою очередь дисциплина “Переходные процессы в электроэнергетических системах” выступает основой для изучения дисциплин: “Релейная защита и автоматизация систем электроснабжения”, “Электроэнергетика”, “Надежность электроснабжения”, “Системы электроснабжения”.
План
Введение
Кстово - 2008
Введение
электрический замыкание цепь
Учебные и воспитательные цели: ознакомить курсантов с целями, задачами и общим содержанием дисциплины, порядком прохождения тем, проведения текущего контроля и промежуточной аттестации (экзамена);
иметь представление о режимах работы электроэнергетических систем, знать основные понятия и определения по теории переходных процессов в электроэнергетических системах;
на прикладных примерах воспитывать заинтересованность в добросовестном изучении материала дисциплины.
Первые конструкции электрических машин отвечали только требованиям нормальной длительной работы и не рассчитывались на аварийные режимы. Это приводило к их серьезным повреждениям, например, при коротких замыканиях в питающей или распределительной сети.
Современная электроэнергетическая система (ЭЭС) представляет собой сложный комплекс взаимосвязанных элементов - генераторов, трансформаторов, ЛЭП, электродвигателей и т.д. Ее отдельные элементы и система в целом должны обладать высокой степенью надежности и экономичности, чтобы обеспечить электроснабжение районов страны, промышленных предприятий, военных объектов, коммунальных и сельскохозяйственных потребителей, транспорта. Надежность работы ЭЭС (даже при высокой надежности ее элементов) в большой степени зависит от того, насколько полно и правильно учтены возможные опасные проявления в них переходных процессов.
Однако исследование переходных процессов не является самоцелью. Познание их необходимо инженеру, чтобы в ряде случаев предотвратить их возникновение или, по крайней мере, облегчить условия протекания и разработать эффективные меры борьбы с их последствиями. Поэтому чем глубже знания переходных процессов, тем больше возможность управления ими. (Знать, чтобы управлять!).
Учебные цели сегодняшней лекции - ознакомить курсантов с целями, задачами и общим содержанием дисциплины, порядком прохождения тем, проведения текущего контроля и промежуточной аттестации (экзамена), а также уяснить основные понятия и определения по теории переходных процессов в электроэнергетических системах.
1. Цели, задачи, предмет изучения дисциплины
Дисциплина «Переходные процессы в электроэнергетических системах» относится к блоку специальных дисциплин и имеет целью подготовить инженера, знающего сущность физических явлений, происходящих в электроэнергетических системах при возмущениях нормального режима и способного реализовать полученные знания, умения и навыки в практической деятельности при проектировании и эксплуатации систем электроснабжения военных объектов.
В результате изучения дисциплины обучаемые должны: - иметь представление: об основных режимах электроэнергетических систем; о классификации переходных процессов в электроэнергетической системе;
- знать: причины возникновения, основные виды и особенности переходных процессов, характеристики их протекания и влияние на работу электрической системы и отдельных ее элементов; сущность физических явлений при протекании электромагнитных переходных процессов в электрических системах; особенности электромеханических переходных процессов, их влияние на функционирование и устойчивость электроэнергетических систем, устойчивость нагрузки при переходных процессах;
- уметь: применять положения теории переходных процессов для выполнения практических расчетов при выборе электрических аппаратов и элементов систем электроснабжения и для оценки устойчивости электрических систем; использовать нормативную, научно-техническую документацию и справочную литературу для решения практических задач по расчету и анализу характеристик переходных процессов;
- владеть: методами инженерного расчета и анализа токов короткого замыкания в трехфазных цепях, расчета токов несимметричных коротких замыканий; методикой проверки аппаратов и токоведущих устройств в электрических установках по условиям токов короткого замыкания.
- иметь опыт: использования прикладных программ для расчета переходных процессов в электроэнергетических системах.
Дисциплина изучается в тесной взаимосвязи с естественно-научными, общепрофессиональными и специальными дисциплинами.
Обеспечивающими дисциплинами являются: “Математика”, “Физика”, “Электромеханика”, “Теоретические основы электротехники”, “Электроэнергетика”, “Электропитающие системы и электрические сети”.
Для настоящей дисциплины существенно, прежде всего, то, что переходные процессы, происходящие в отдельных элементах электрических систем, изучаются в “Электромеханике” и “ТОЭ”, а в настоящей дисциплине - в их взаимосвязи. Здесь при постановке теоретических проблем и практических задач реализуется системный подход, т.е. учитывается множество связей между элементами системы, составляющими в совокупности подсистемы, и отдельными процессами, в них происходящими.
Можно, следовательно, сказать, что выявлению особенностей и качественно новых свойств, появляющихся при количественном изменении (объединении большого числа отдельных элементов в единую электрическую систему) и обучению понимания возникающих явлений посвящена данная дисциплина.
В свою очередь дисциплина “Переходные процессы в электроэнергетических системах” выступает основой для изучения дисциплин: “Релейная защита и автоматизация систем электроснабжения”, “Электроэнергетика”, “Надежность электроснабжения”, “Системы электроснабжения”.
Предметом изучения дисциплины являются переходные взаимосвязанные электромагнитные и механические процессы в электрических системах и установившиеся режимы, как предшествовавшие переходным процессам, так и заканчивающие их.
Научной основой дисциплины являются: фундаментальные положения теории систем, теории управления, теории электрических цепей, их понятийный и аналитический аппарат, необходимый для качественно-количественного описания электромагнитных и электромеханических процессов в электроэнергетических системах и системах электроснабжения.
Назначение дисциплины состоит также в том, чтобы дать необходимые теоретические основы для решения практических задач, связанных с повышением надежности работы электрических систем. К числу этих задач, прежде всего, относятся: Выбор электрических аппаратов, проводников и проверка их по условиям работы при коротких замыканиях.
Выявление условий работы потребителей при аварийных режимах.
Проектирование и настройка устройств релейной защиты и автоматики (РЗА).
Проектирование заземляющих устройств: определение числа заземленных нейтралей трансформаторов и расположение их в системе.
Анализ аварий в электрических системах.
Выбор систем возбуждения синхронных машин.
Обеспечение всех видов устойчивости электрических систем и узлов нагрузок.
Оценка допустимости и разработка методик проведения различных испытаний.
Решения, принимаемые по указанным вопросам, существенно влияют и на экономическую сторону принятия решений, в силу чего требуют достаточных экономических обоснований.
Структура и содержание дисциплины
Дисциплина состоит из введения, двух разделов (раздел 1 “Электромагнитные переходные процессы” общим объемом 52 часа занятий под руководством преподавателя; раздел 2 “Электромеханические переходные процессы” - 28 часов) и заключения. Учебным планом на самостоятельную работу курсантам по дисциплине предусмотрено 70 часов.
Раздел 1 включает две темы. В теме 1 «Короткие замыкания в трехфазных цепях» рассматриваются общие вопросы теории переходных процессов с реализацией уровня усвоения учебного материала - «знать» (во введении и на занятиях 1.1 - 1.4). Материал темы 1 (занятия 1.5 - 1.8) и темы 2 «Несимметричные короткие замыкания» содержит специальные вопросы теории электромагнитных переходных процессов с реализацией уровней обучения “знать”, “уметь” и “владеть”, достигаемых в ходе проведения лекций, семинарских, практических, лабораторных занятий и выполнения расчетного контрольного задания № 1. Раздел 2 включает темы 3 «Статическая и динамическая устойчивость электрических систем» и 4 «Переходные процессы в узлах нагрузки», отражающие сущность электромеханических переходных процессов в электроэнергетических системах с реализацией уровней обучения “знать” и “уметь”.
Основными видами учебных занятий по дисциплине являются лекции, семинары, лабораторные и практические занятия. Лекционные занятия раскрывают наиболее сложные, узловые теоретические вопросы учебного материала. Данный вид занятий позволяет логически стройно, последовательно изложить вопросы дисциплины, создавая основу для их продуктивной проработки на семинарских, лабораторных и практических занятиях. Семинарские занятия призваны развивать творческое мышление, закрепить и углубить знания, полученные на лекциях, привить навыки поиска, обобщения и устного изложения учебной информации.
Содержание практических и лабораторных занятий тесно увязано с потребностью знаний, умений и навыков при проектировании и эксплуатации электроэнергетических систем. Практические занятия проводятся в составе учебной группы, а лабораторные занятия - в составе расчета из двух курсантов на ПЭВМ.
Основными видами текущего контроля знаний по дисциплине являются: фронтальный или выборочный опрос в ходе всех видов занятий;
тестовый контроль на семинарах и лабораторных занятиях;
проведение письменных летучек на практических занятиях;
выполнение контрольной работы по разделу 1;
выполнение индивидуального контрольного задания по расчету токов несимметричных коротких замыканий.
Промежуточная аттестация по дисциплине осуществляется в форме экзамена. К экзамену допускаются обучаемые, защитившие отчеты по лабораторным работам и получившие положительные оценки по контрольной работе №1 и контрольному заданию № 1.
Список литературы
Переходные процессы обусловлены переходом ЭЭС из одного установившегося режима к другому.
Любые переходные процессы возникают в результате изменения параметров системы, вызванного какими-либо причинами. Эти причины называются возмущающими воздействиями.
Наиболее тяжелыми являются аварийные переходные процессы, обусловленные короткими замыканиями в элементах ЭЭС.
В аварийном переходном процессе можно выделить 2 стадии: электромагнитный переходный процесс - процесс изменения во времени только электромагнитных параметров режима электроустановки без учета изменения частоты вращения роторов синхронных генераторов;
электромеханический переходный процесс - характеризуется одновременным изменением значений электромагнитных и механических величин, определяющих состояние электроустановки.
Расчет токов начального режима короткого замыкания является главной задачей на стадии электромагнитного переходного процесса, а на стадии электромеханического - оценка устойчивости системы.
Устойчивость системы бывает статической, динамической и результирующей.
Заключение
Рассмотренные на лекции цели, предмет и задачи дисциплины «Переходные процессы в электроэнергетических системах», основные понятия и определения являются основой для правильного понимания теоретических положений решения практических задач по анализу систем электроснабжения и проектированию электроустановок.
Вопросы для контроля пройденного материала: Какие задачи решаются при изучении переходных процессов?
Каковы отличия изучения переходных процессов в ЭЭС от переходных процессов, изучаемых в ТОЭ?
Какие задачи решаются на стадии электромагнитного переходного процесса?
Что такое результирующая устойчивость системы?
Задание на самостоятельную подготовку: 1. Изучить материал лекции по конспекту.
2. То же по рекомендованной литературе: [1], с. 9-10. [3], с. 8, 10. [5], с. 4-10.
Литература
1. Папков Б.В. Токи короткого замыкания в электрических системах: Учеб. пособие. - Н. Новгород: НГТУ, 2005. - С. 10-22.
2. Куликов Ю.А. Переходные процессы в электрических системах: Учебное пособие. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2003. - С. 9-10.
3. Расчет коротких замыканий и выбор электрооборудования: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / И.П. Крючков, Б.Н. Неклепаев, В.А. Старшинов и др.; Под ред. И.П. Крючкова и В.А. Старшинова. - М.: Изд. центр «Академия», 2005. - С. 8, 10.
4. Электротехнический справочник в 4-х томах. Т.З. Производство, передача и распределение электрической энергии. Под общ. ред. профессоров МЭИ В.Г. Герасимова и др. - 8 изд. перераб. и доп. - М.: Изд-во МЭИ, 2002. - С. 6-7.
5. Веников В.А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах: Учебник для электроэнергетических спец. вузов. - М.: высш. шк., 1985 - С. 9-20.
6. Крючков И.П. Электромагнитные переходные процессы в электроэнергетических системах: Учебное пособие для вузов. - М.: МЭИ, 2000. С. 4-6.