Министерство образования и науки, молодежи и спортаУкраины

Одесский национальный политехнический университет

Кафедра электроснабжения

Задания и методические указания

к курсовой и контрольным работам по дисциплине

"Электромагнитные и электромеханические переходные процессы"

для подготовки бакалавров по направлению 6.050701

"Электротехника и электротехнологии"

заочной формы обучения

Составили: А.Н.Бесараб, В.Н.Невольниченко, , к.т.н., доценты

Одесса 2011

Введение

Дисциплина “Электромагнитные и электромеханические переходные процессы“ является одной из профилирующих для обучения по направлению «Электротехника».

Цель преподавания дисциплины – формирование знаний в области теории электромагнитных и электромеханических переходных процессов, которые нужны для ясного представления причин возникновения и физической сути этих процессов, а также для разработки практических методов их расчетов с тем, чтобы управлять ими, предусмотреть и облегчить возможные опасные их последствия.

Обеспечение надежной работы отдельных элементов и электроэнергетической системы (ЭЭС) в целом требует количественной оценки тех или других величин во время электромеханического переходного процесса. Поэтому задачами изучения дисциплины являются: понимание исследуемых физических явлений, получение практических навыков расчетов переходных режимов, связанных прежде всего с короткими замыканиями (КЗ) в системе, изучение способов и средств управления этими режимами .

В результате изучения дисциплины студенты должны знать причины возникновения и возможные последствия переходных процессов, системы единиц, которые используются при расчетах режимов, методику составления схем замещения и расчетов их параметров, уравнения электромагнитных и электромеханических переходных процессов синхронной и асинхронной электрических машин, используемых при разработке математических моделей переходных процессов в системах электроснабжения (СЭС) и реализуемых в виде программного обеспечения персональных компьютеров (ПК), инженерные методы расчетов токов при коротких замыканиях, нормативные материалы по методам расчетов токов КЗ.

Необходимо уметь составлять схемы замещения системы электроснабжения для расчетов токов КЗ и устойчивости системы, рассчитывать их параметры, преобразовывать их к элементарному виду относительно точки КЗ, рассчитывать токи КЗ в системе электроснабжения без использования и с использованием ПК, пользоваться нормативными материалами при расчетах токов КЗ.

Дисциплина состоит из двух частей:

● электромагнитные переходные процессы,

● электромеханические переходные процессы .

Электромагнитные переходные процессы изучаются в 8-м семестре. В течении 8-го семестра студенты выполняют первую контрольную работу. Электромеханические переходные процессы изучаются в 9-м семестре. В течении 9-го семестра студенты выполняют вторую контрольную работу и курсовую работу. Задания для контрольных и курсовой работ содержатся в настоящих методических указаниях.

К числу важнейших задач, для практического решения которых производятся расчеты токов КЗ, относятся выбор и проверка электрических аппаратов и проводников по условиям коротких замыканий а также выбор параметров и проверка действия релейной защиты и системной автоматики при их эксплуатации и проектировании.Основной расчетной величиной как для выбора электрических аппаратов и проводников, так и для выбора параметров устройств релейной защиты и системной автоматики является начальное действующее значение периодической составляющей тока короткого замыкания - начальный сверхпереходный ток, расчеты которого как при трехфазных, так и при несимметричных коротких замыканиях выполняются в контрольной работе №1 и курсовой работе. Кроме начального сверхпереходного тока рассчитываются ударные токи КЗ а также значения апериодической и периодической составляющей тока КЗ в заданный момент времени практическим (инженерным) методом.

.

Рекомендуемая литература

О с н о в н а я

1. Переходные процессы в электроэнергетических системах : учебник для вузов / И.П. Крючков, В.А. Старшинов, Ю.П. Гусев, М.В. Пираторов; под ред. И.П. Крючкова. М. : Издательский дом МЭИ, 2008 – 416 с.

2. Перехідні процеси в системах электропостачання: Підручник для вузів/Г.Г. Півняк, В.М. Винославський, А.Я. Рыбак, Л.І. Несен / За ред. ак. Г.Г. Півняка. – Дніпропетровськ, 2002. 597 с.

3. Переходные процессы в в системах электроснабжения: Учебник для вузов / Г.Г. Пивняк, В.М. Винославський, А.Я. Рыбалко, Л.И. Несен/Под ред. ак. Г.Г. Пивняка. - Москва: Энергоатомиздат; Днепропетровск, 2003. – 548 с.

4  Веников В.А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах. – М.: Высш. шк., 1985. – 536 с .

Дополнительная

5. Ульянов С.А. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах. - М.: Энергия, 1970. - 518 с.

6.  Невольниченко В.Н. Составление схем замещения для расчета токов короткого замыкания. Тексты лекций, - Одесса: ОПИ, 2011. - Ч.1. - 53 с.

7 Невольниченко В.Н. Электромагнитные переходные процессы в электроэнергетической системе при трехфазных коротких замыканиях и практические методы их расчета. Тексты лекций, - Одесса: ОПИ, 1985. - Ч.2. - 59 с.

8  Невольниченко В.Н. Электромагнитные переходные процессы в системе электроснабжения при нарушении симметрии трехфазной цепи. Тексты лекций, - Одесса: ОПИ, 2011 - Ч.3. - 71 с.

9.  Справочник по проектированию электроснабжения. Под ред. Ю.Г.Барыбина и др. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 578 с.

10. Правила устройства электроустановок.Х. : Изд – во «Форт», 2009. – 704 с.

11. Ульянов С.А. Сборник задач по электромагнитным переходным процессам в электрических системах. - М.: Энергия, 1968. - 496 с.

12.  Сыромятников И.А. Режимы работы асинхронных и синхронных двигателей. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 240 с. 

13. Методические указания к лабораторным работам по дисциплине“ Электромагнитные и электромеханические переходные процессы в системах электроснабжения “ Составили А. Н. Бесараб, В.Н. Невольниченко, – Одесса: ОНПУ, 2011. -56с.

1 ПРОГРАММА И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ

Ч а с т ь 1. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ

Тема 1. Введение. Задачи дисциплины, ее роль в формировании бакалавра электротехники. Основные сведения об электромагнитных переходных процессах

1.1. Цель и задачи дисциплины. Виды коротких замыканий, поперечная и продольная несимметрия. Причины возникновения и следствия электромагнитных переходных процессов. Назначения расчетов и требования к ним ( [1], c.10-13; [2], c.17-28; [6], c.3-6 ).

1.2. Основные допущения при расчетах токов КЗ ( [1], c. 13-14; [2], c. 28-31; [6],c. 45-46.

Тема 2. Система относительных единиц . Составление схем замещения

2.1. Система относительных единиц. ( [1], c.20-23; [2], c.39-43; [6], c. 14-17).

2.2. Составление схем замещения при приведении параметров элементов системы к одной ступени напряжения. Точное и приближенное приведение в именованных единицах ([1], c. 24-26 ; 28 – 30; [2], c. 35-39 ; 41-42 ; [6], c. 17-22) .

2.3. Точное и приближенное приведение в относительных единицах.

([1], c. 26-28; 30-31; [6] , c. 22-25).

2.4. Приближенный учет системы. ( [1], c. 155 – 158; [2], c. 129 – 130; [6] , c. 34-42).

2.5. Составление схем замещения в случаях, когда в расчетной схеме есть параллельные ветви с неодинаковыми значениями результирующих коэффициентов трансформации. ( [1], c. 31; [2], c. 43-44).

Электромагнитные переходные процессы при сохранении симметрии трехфазной цепи.

Тема 3. Переходные процессы в простейшей трехфазной цепи

3.1. Трехфазное короткое замыкание в неразветвленной цепи. Условия возникновения максимально возможного значения апериодической составляющей тока КЗ и мгновенного полного тока КЗ. Ударный ток, ударный коэффициент.([1] ,c. 52-59; [2] ,c. 93-103; [6], c. 7-13 ).

3.2.Определения эквивалентной постоянной времени в сложной разветвленной схеме.

( [1], c59-62; [2], c100-101; [6], c13-14).

Тема 4. Установившийся режим трехфазного короткого замыкания .

4.1.Основные характеристики и параметры синхронной машин. ([1], c. 97-99; [2], c.116-117; [5], c. 91-99; [6], c. 25-30).

4.2. Упрощенный учет нагрузки ([5], c. 99-101; [6], c. 31).

4.3. Влияние автоматического регулирования возбуждения (АРВ). Расчет установившегося тока КЗ в схеме с несколькими генераторами с АРВ. ([5], c. 102-112; [2] , c. 117-118; [6], 31-33).

Тема 5. Начальный момент внезапного нарушения режима

5.1. Переходные и сверхепереходные ЭДС и индуктивные сопротивления синхронной машины .

([1], c. 100-112; [2], c. 75-90; [6], c. 34-43).

5.2. Характеристики двигателей и обобщенной нагрузки в начальный момент КЗ.([1], c. 112-114; [2], c. 90-92; [6]c.43-45.

5.3. Практический расчет начального действующего значения периодической составляющей и ударного тока трехфазного КЗ без использования и с использованием персональных компьютеров. ([1],c.110; 113; 155-158; [2],c.109-113; [6] c. 45-52.

Тема 6. Уравнения переходных процессов синхронных и асинхронных машин

6.1. Исходные уравнения в фазных координатах. Индуктивности обмоток синхронной и асинхронной машин.([1], c.71-78; [2], c.57-63;[5], c. 144 - 150).

6.2. Обобщенный (изображающий) вектор трехфазной системы. ([1], c. 78 - 86; [2], c. 63 - 68 ;[5], c. 150 - 156).

6.3. Уравнения Парка-Горева синхронной машины во вращающейся системе координат d,q,0. Взаимная система относительных единиц. Уравнения асинхронной машины в системе координат α, β, 0. ([1], c. 86-96; [2], c. 63-73; [3], c.156 - 164).

6.4. Алгоритмы и программы для расчетов переходных процессов путем численного решения дифференционных уравнений системы электроснабжения. ([13] , c. 3-10 ).