Исследование методов снижения потерь в нулевом проводнике от высших гармоник импульсных источников питания на примере цеха производства мороженого ОАО «Челны Холод»
Введение 3
Аналитический раздел 6
1.1 Краткая характеристика предприятия 6
1.2 Эффект гармоник кратных третьей: 7
1.3 Причины искажения формы синусоидального переменного
напряжения 11
1.4 Последствия присутствия высших гармоник в сети 17
1.5 Влияние гармоник в аварийных режимах 21
1.6 Влияние гармоник на измерение мощности 22
2. Теоретическая часть 24
2.1 Методы подавления высших гармоник 24
2.2 Способы ослабления гармоник 27
2.3 Основные экономические последствия гармоник для
электроустановок 33
2.4 Возмущения, влияющие на чувствительные нагрузки 35
2.5 Типы фильтров гармоник 39
2.6 Рекомендации при проектировании сетей 42
2.7 Трансформаторы со специальными соединениями обмоток 43
2.8. Импульсный блок питания. принцип работы. Достоинства и недостатки 45
3. Экспериментальная часть 53
Заключение
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Актуальность. Современное оборудование цехов хладокомбинатов использует импульсные блоки питания для питания драйверов приводов, компрессоров. Несинхронная работа оборудования приводит к нагреву нулевого рабочего проводника, которое ведет к деградации изоляции проводов, потере изоляционных свойств, которые впоследствии приводят к короткому замыкаю и аварийным ситуациям. Поэтому актуальным является создание рациональных систем электроснабжения промышленных предприятий, которое связано со следующим:
- выбором и применением рационального числа трансформаций (оптимальный вариант числа трансформаций - две-три);
- выбором и применением рациональных напряжений (в системах электроснабжения промышленных предприятий даёт значительную экономию в потерях электроэнергии);
- правильным выбором места размещения цеховых и главных распределительных (понизительных) подстанций (обеспечивает минимальные годовые приведённые затраты);
- дальнейшим совершенствованием методики определения электрических нагрузок (способствует решению общей задачи оптимизации построения систем внутризаводского электроснабжения);
- выбором рациональным числа и мощности трансформаторов, а также схем электроснабжения и их параметров, что ведёт к сокращению потерь электроэнергии и повышению надёжности;
- принципиально новой постановкой для решения таких задач, как, например, симметрирование (выравнивание) электрических нагрузок.
В настоящее время большинство потребителей получает электроэнергию от энергосистем.
По мере развития электропотребления усложняются системы электроснабжения промышленных предприятий. В них включаются сети высоких напряжений, распределительные сети, а в ряде случаев и сети промышленных ТЭЦ.
На пути от источника питания до электроприёмников на современных промышленных предприятиях электрическая энергия, как правило, трансформируется один или несколько раз. В зависимости от места расположения в схеме электроснабжения трансформаторные подстанции называют главными подстанциями понизительными или цеховыми трансформаторными подстанциями.
Цеховые сети распределения электроэнергии должны:
- обеспечивать необходимую надёжность электроснабжения приёмников электроэнергии в зависимости от их категории;
- быть удобными и безопасными в эксплуатации;
- иметь оптимальные технико-экономические показатели (минимум приведённых затрат);
- иметь конструктивное исполнение, обеспечивающее применение индустриальных и скоростных методов монтажа.
Для приёма и распределения электроэнергии к группам потребителей трёхфазного переменного тока промышленной частоты напряжением 380В применяют силовые распределительные шкафы и пункты.
Объект исследования -новый цех мороженого на предприятии ОАО «Челны Холод», которое является крупнейшим предприятием на территории Татарстана по производству мороженого и замороженных полуфабрикатов.
Предмет исследования -система для подавления помех в сети
Цель работы- уменьшение последствий использования импульсных блоков питания с наименьшими финансовыми затратами.
Поставленная цель достигается решением следующих задач:
- провести анализ существующих схем снижения гармоник в проводниках;
- выбрать самый оптимальный вариант и внедрить его в производство.
Для решения поставленных задач использовались следующие методы: теории электромеханических преобразователей энергии, теории тепловых цепей, средства симуляции в программной среде Proteus.
Научная новизна работы:
1. Внедрение системы фильтров в цеху производства мороженого
2. Использование компьютерной симуляции для проведения исследования
Практическая значимость работы состоит в разработке оптимального решения для подавления гармоник высшего порядка на предприятии для снижения потерь и уменьшения себестоимости производства.
Апробация работы. Результаты исследования внедрялись в новом цехе мороженого в ОАО «Челны Холод»
Структура и объем диссертации. Результаты изложены на 65 странице машинописного текста. Работа содержит 19 рисунок и 7 таблиц. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы, включающего 19 наименований.
В выпускной квалификационной работе были исследованы методы снижения гармоник, а именно фильтры для подавления этих гармоник.
Приведена теория возникновения гармоник, примеры использования фильтров в других производствах.
В результате эксперимента, который был проведен методом симуляции, были получены следующие результаты:
1) Самым лучшим фильтром является активный фильтр подавления помех,
2) Самым оптимальным способом подавления помех является использование гибридной системы, так как она имеет самое лучшее соотношение цена/производительность.
Задачи, поставленные в выпускной квалификационной работе, были выполнены полностью, а именно, уменьшение потерь в проводниках и трансформаторах вследствие возникающих в них гармоник высшего порядка от используемых в производстве продукции импульсных блоков питания с минимальными финансовыми затратами.
