Дипломная работа (бакалавр/специалист) на тему Модернизация лабораторного стенда для исследования характеристик трехфазного синхронного генератора

Содержание:

Введение 4
Глава 1 Характеристика лабораторного стенда 6
1.1 Устройство лабораторного стенда 6
1.2 Описание всех элементов стенда. Принцип работы 12
1.3 Описание принципа работы стенда 19
1.4 Поиск и описания аналогичных стендов для испытания 21
1.4.1 Стенд для испытания синхронных генераторов и двигателей постоянного тока мощностью до 100 кВт 21
1.4.2 Автоматизированный стенд СИГ-01 для испытания подвагонных генераторов пассажирских вагонов после ремонта 25
Вывод по 1 главе 28
Глава 2 Модернизация лабораторного стенда 29
2.1 Разработка модернизированной схемы 29
2.2 Замена элементов схемы на современные аналоги 34
2.2.1 Замена двигателя П-51 34
2.2.2 Замена генератора ПСГС 6,25 35
2.2.3 Замена средств измерения 36
Вывод по 2 главе 45
Глава 3 Расчет стоимости затрат на модернизацию стенда 46
3.1 Расчет затрат на приобретение оборудования 46
3.2 Расчет заработной платы для рабочего персонала 47
Глава 4 Оценка ожидаемой эффективности от модернизации 53
4.1 Расчет ожидаемого эффекта 53
Заключение 56
Список литературы 58

Введение:

Актуальность темы: Синхронные машины применяются во многих отраслях народного хозяйства, в частности, в качестве генераторов в передвижных и стационарных электрических станциях, двигателей в установках, не требующих регулирования частоты вращения или нуждающихся в постоянной частоте вращения.
В настоящее время синхронные генераторы являются основным источником электроэнергии. Их мощность — в пределах от нескольких киловатт до сотен тысяч киловатт. Синхронные генераторы устанавливаются в тепло- и гидроэлектростанциях, самолетах, судах, ими комплектуются различные передвижные источники электроэнергии. Об основных свойствах синхронного генератора дают представление характеристики, которые определяют зависимость между напряжением на зажимах якоря, током возбуждения, током нагрузки при номинальной частоте вращения и постоянном коэффициенте мощности в установившемся режиме.
Испытание электрической машины — задача неоднозначная, так как необходима разработка испытательного стенда, который максимально точно эмитировал бы работу генератора. Поэтому для изучения данного вопроса, необходимо изучить устройство генератора и условия его эксплуатации.
Цель работы: модернизация лабораторного стенда для исследования характеристик синхронного генератора.
Задачи:
— дать точную характеристику лабораторного стенда, его устройство, принцип работы;
— рассмотреть аналогичные стенды для испытания синхронного генератора;
— разработать схему стенда, для включения в него новых элементов и исключения старых;
— заменить старые элементы схемы на современные аналоги с более точными характеристиками;
— рассчитать ожидаемый эффект;
— рассчитать стоимость затрат на модернизацию стенда.

Заключение:

В проделанной работе по модернизации стенда для испытаний синхронных генераторов были решены следующие задачи:
Дана подробная характеристика стенда, в том числе описан его состав:
— шкафа управления подключения нагрузки с измерительными приборами;
— шкафа управления приводным двигателем и генератором с измерительными приборами
— двигатель П51;
— генератор с самовозбуждением ПСГС 6,25;
— индуктивная нагрузка Dresden DRD2;
— трехфазная активная нагрузка.
Подробно описано описание работы стенда и принцип работы всех его компонентов.
Дано описание работы самого стенда.
В работе рассмотрены ближайшие аналоги стенда для испытания синхронных генераторов.
Была разработана модернизированная электрическая схема стенда. Цепи управления были модернизированы за счет абсолютно новой их реализации на базе программируемых логических контроллеров ОВЕН ПЛК-150 и цифровых приборов учета: амперметров, вольтметров, частотомеров и киловольтметра.
Были подобраны аналоги элементов стенда, требующих модернизации:
— двигатель постоянного тока заменен на ДП 160/220;
— генератор заменен на ST/sts 5;
— измерительные приборы шкафов управления были заменены на цифровые аналоги;
— заменены реостаты на современные аналоги.
Остальные элементы схемы было решено не заменять, по двум причинам:
— имеющиеся нагрузки подлежат техническому ремонту и дальнейшей эксплуатации;
— на сегодняшний момент аналогов с лучшими характеристиками не производится.
В экономической части работы был произведен расчет затрат на приобретенное оборудование, который составил: 255840 руб., и расчет заработной платы для рабочего персонала, проводящего испытания. Основной фонд заработной платы для рабочих составит тыс.руб/год.
В итоговой части работы был произведен экономический эффект. Экономический эффект от модернизации стенда для испытания синхронных генераторов составит 2,77. Следовательно, модернизация стенда является экономически целесообразна.

Фрагмент текста работы:

Глава 1 Характеристика лабораторного стенда
1.1 Устройство лабораторного стенда

Лабораторный стенд для испытания синхронных генераторов состоит из следующих элементов:
— шкафа управления подключения нагрузки с измерительными приборами (рис.1.1.1).

Рисунок 1.1.1 – Шкаф управления подключения нагрузки с измерительными приборами

В шкаф управления подключения нагрузки встроены приборы учета, указанные в табл.1.1.1 (рис.1.1.2).

Таблица 1.1.1 – Приборы учета шкафа управления подключения нагрузки
№ п/п Наименование Тип, марка, обозначение Кол-во, шт.
1 Амперметр Э30 (0..30)А 2
2 Милиамперметр М367 2
3 Вольтметр Э378 1
4 Частотомер Э371 1

Шкаф управления подключения нагрузки позволяет оператору стенда осуществлять контроль за показателями напряжения, силы тока.

Рисунок 1.1.2 – Измерительные приборы шкафа управления подключения нагрузки

— шкафа управления приводным двигателем и генератором с измерительными приборами (рис.1.1.3);

Рисунок 1.1.3 – Шкаф управления приводным двигателем и генератором с измерительными приборами

В шкаф управления приводным двигателем и генератором встроены приборы учета, указанные в табл.1.1.2 (рис.1.1.4).
Таблица 1.1.2 – Приборы учета шкафа управления приводным двигателем и генератором
№ п/п Наименование Тип, марка, обозначение Кол-во, шт.
1 Амперметр М340 1
2 Амперметр Э30 (0..3)А 1
3 Киловаттметр Д323 1
4 Амперметр Э30 (0..30)А 2
5 Вольтметр Э367 1
6 Амперметр М366 1

Рисунок 1.1.4 – Измерительные приборы шкафа управления №2, 3

— двигатель П51 (рис.1.1.5, 1.1.6);

Рисунок 1.1.5 – Двигатели П51 и генератор ПСГС 6,25
Таблица 1.1.3 – Технические характеристики двигателя П 51
Тип Мощность, кВт Напряжение, В Ток сети, А Частота вращения, об./мин. КПД, %
П51 6 220 33,3 1500 81,5

— генератор с самовозбуждением ПСГС 6,25 (рис. 1.1.5);
Технические характеристики генератора с самовозбуждением ПСГС 6,25 указаны в табл.1.1.4.

Таблица 1.1.4 – Технические характеристики генератора с самовозбуждением ПСГС 6,25
Тип Мощность, кВт Напряжение, В Ток сети, А Частота вращения, об./мин. КПД, %
ПСГС 6,25 5 230 15,7 1500 80

— индуктивная нагрузка Dresden DRD2 (рис.1.1.6, 1.1.7);

Рисунок 1.1.6 – Индуктивная нагрузка Dresden DRD2

Рисунок 1.1.7 – Шильдик индуктивной нагрузки Dresden DRD2

— трехфазная активная нагрузка (рис.1.1.8).

Рисунок 1.1.8 – Трехфазная активная нагрузка