Электрооборудование автомобиля

Казанский государственный  технический университет  им. А.Н.Туполева

Кафедра электрооборудования 
 
 
 
 
 

Реферат

на  тему

«Электрооборудование  автомобиля» 
 
 
 
 

                                                                               Выполнил:

                                                                       студент гр.3206

                                                                              Азаров А.И.

                                                                                Проверил:

                                                               проф. Терещук В.С. 
 

Казань, 2009 
Устройство и принцип действия источников электроэнергии.

  Виды  генераторов

          Гидрогенератор- генератор электрического тока, приводимый во вращение гидротурбиной. Обычно гидрогенератор является явнополюсный синхронный генератор, ротор которого соединён с валом рабочего колеса гидротурбины. Конструкция гидрогенератора в основном определяется положением оси его ротора, частотой вращения и мощностью турбины. Мощные тихоходные гидрогенераторы обычно изготовляются с вертикальной осью вращения (за исключением капсульных гидроагрегатов ), быстроходные гидроагрегаты с ковшовой гидротурбиной— с горизонтальной осью вращения. Существуют также опытно-промышленные образцы гидрогенераторов оригинальной конструкции (с фазным ротором, контрроторные, проточные и др.). В СССР из-за топологических и геологических особенностей рек большинство быстроходных генераторов устанавливают с вертикальной осью вращения.

         При конструировании и монтаже гидрогенератор особое внимание уделяют креплению вращающихся частей гидроагрегата и охлаждению обмоток ротора и статора. По расположению и конструкции опорного подшипника (подпятника) различают подвесные и зонтичные гидрогенераторы. В подвесном гидрогенераторе опорный подшипник, воспринимающий все вращающихся частей гидроагрегата, а также осевое давление воды на рабочее колесо турбины, расположен выше ротора генератора, на верхней крестовине агрегата. В зонтичном гидрогенераторе подпятник располагается под ротором генератора, на нижней крестовине или на крышке турбины; вал генератора вращается в двух или трёх направляющих подшипниках. Мощные тихоходные гидрогенераторы обычно велики по размерам; для уменьшения их габаритов и снижения веса целесообразно зонтичное исполнение. Пример гидрогенератора зонтичного типа — гидрогенератор Красноярской ГЭС (рис. 1): частота вращения 93,8 об/мин, диаметр ротора 16 м и масса 1640 т. Для быстроходных гидрогенератор меньших габаритов предпочтительна конструкция подвесного типа, которая по сравнению с зонтичной обладает большей устойчивостью к механическим колебаниям ротора, имеет меньший диаметр опорного подшипника и проще в монтаже. Примером может служить гидрогенератор Братской ГЭС (рис. 2): частота вращения 125 об/мин, диаметр ротора 10 м, масса 1450 т.

           Возбуждение гидрогенератора обычно осуществляется от вспомогательного генератора постоянного тока, установленного на валу; на крупных гидрогенераторах имеется дополнительно подвозбудитель для возбуждения вспомогательного генератора. В некоторых случаях для этой цели используется синхронный генератор с выпрямителями, который одновременно служит и вспомогательным генератором.

          Рис. 1. Гидрогенератор (508 Мвт), установленный на Красноярской ГЭС.

          Рис. 2. Гидрогенератор (225 Мвт), установленный  на Братской ГЭС.

      Турбогенератор  -- генератор электрической  энергии, приводимый во вращение  паровой или газовой турбиной. Обычно турбогенератор — это неявнополюсный синхронный генератор, непосредственно соединённый с турбиной тепловой электростанции  (ТЭС). Так как турбины, используемые на ТЭС, работающих на органическом топливе, имеют наилучшие технико-экономические показатели при больших частотах вращения, то турбогенератор, находящиеся на одном валу с турбинами, должны быть быстроходными. Частота вращения n турбогенератора определяется из условия f = р (n) где f — частота переменного тока, р — число пар полюсов турбогенератора. В СССР промышленная частота тока f = 50 гц, поэтому наивысшая частота вращения турбогенератора составляет 50 сек- –1 (при р = 1).

  Турбогенератор. — электромашина горизонтального  исполнения. Обмотка возбуждения  турбогенератора расположена на роторе с неявно выраженными полюсами, трёхфазная рабочая обмотка — на статоре. Ротор, испытывающий наиболее сильные механические напряжения, выполняют из целых поковок высококачественных сталей. По условиям прочности,  линейная скорость точек ротора V не должна превышать 170—190 м/сек, что ограничивает его диаметр при n = 50 сек –1 величиной D = v/πn = 1,2—1,3 м. Относительно малый диаметр ротора обусловливает его сравнительно большую длину, которая, однако, ограничена допустимым прогибом вала и не превышает 7,5—8,5 м. На поверхности ротора профрезерованы продольные пазы, в которые укладывают витки обмотки возбуждения. Обмотку крепят клиньями, закрывающими пазы, и массивными бандажами из немагнитной стали, охватывающими лобовые (торцевые) части обмотки. Питается обмотка от возбудителя электрических машин.

  Статор  турбогенератора состоит из корпуса  и сердечника с пазами для обмотки. Сердечник изготовляют из нескольких пакетов, набираемых из листов электротехнической стали толщиной 0,35—0,5 мм, покрытых слоем  лака. Между отдельными пакетами оставляют вентиляционные каналы шириной 5—10 мм. В пазах обмотку крепят клиньями, а её лобовые части укрепляют на специальных кольцах, расположенных в торцевой части статора. Сердечник помещают в стальной сварной корпус, закрываемый с торцов щитами.

  Турбогенератор  мощностью до 30 Мвт имеют замкнутую систему воздушного охлаждения; при мощности свыше 30 Мвт воздушную среду заменяют водородной (с избыточным давлением около 5 кн/м2). Использование водорода в качестве теплоносителя позволяет увеличить съём тепла с охлаждаемых поверхностей (так как теплоёмкость водорода в несколько раз превышает теплоёмкость воздуха) и соответственно повысить мощность турбогенератора при заданных размерах. Циркуляция теплоносителя обеспечивается вентиляторами, расположенными на одном валу с турбогенератором. Тепло снимается с поверхностей изолированных проводников и стальных сердечников. Нагревшийся теплоноситель поступает в специальный охладитель (при водородном охлаждении он встраивается в турбогенератор и вся система охлаждения тщательно герметизируется). Для интенсификации охлаждения при мощности турбогенераторы свыше 150 Мвт давление водорода в системе повышают до 300—500 кн/м2, а при мощности свыше 300 Мвт используют внутреннее охлаждение проводников обмотки водородом или дистиллированной водой. При водородном охлаждении проводники обмотки делают с боковыми вырезами-каналами, а при водяном охлаждении применяют полые проводники. В крупных турбогенераторах охлаждение обычно комбинированное: например, обмотки статора и ротора охлаждаются водой, а сердечник статора — водородом. 

  Турбогенератор  мощностью 1200 Мвт (напряжение 24 кв, частота  вращения ротора 50 сек —1, кпд 99%).

  Источники электроэнергии.

  Типы  электростанций 

  Тепловая  электростанция (ТЭС), электростанция, вырабатывающая электрическую энергию в результате преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сжигании органического топлива. Первые ТЭС появились в конце 19 века и получили преимущественное распространение.  В середине 70-х годов 20 века ТЭС — основной вид электрической станций.

  На  тепловых электростанциях химическая энергия топлива преобразуется  сначала в механическую, а затем  в электрическую. Топливом для такой  электростанции могут служить уголь, торф, газ, горючие сланцы, мазут.

  Тепловые  электрические станции подразделяют на конденсационные (КЭС), предназначенные для выработки только электрической энергии, и теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), производящие кроме электрической тепловую энергию в виде горячей воды и пара. Крупные КЭС районного значения получили название государственных районных электростанций (ГРЭС).

  Простейшая  принципиальная схема КЭС, работающей на угле, представлена на рисунке. Уголь  подается в топливный бункер 1, а  из него — в дробильную установку 2, где превращается в пыль. Угольная пыль поступает в топку парогенератора (парового котла) 3, имеющего систему трубок, в которых циркулирует химически очищенная вода, называемая питательной. В котле вода нагревается, испаряется, а образовавшийся насыщенный пар доводится до температуры 400—650 °С и под давлением 3—24 МПа поступает по паропроводу в паровую турбину 4. Параметры пара зависят от мощности агрегатов.

Тепловые  конденсационные электростанции имеют невысокий кпд (30— 40%), так как большая часть энергии теряется с отходящими   топочными газами и охлаждающей водой конденсатора. Сооружать КЭС выгодно в непосредственной близости от мест добычи топлива. При этом потребители    электроэнергии могут находиться на значительном расстоянии от станции.

  Теплоэлектроцентраль  отличается  от  конденсационной станции установленной на ней специальной теплофикационной турбиной с отбором пара. На ТЭЦ одна часть пара полностью  используется в турбине для выработки электроэнергии в генераторе 5 и затем поступает в конденсатор 6, а другая, имеющая большую температуру и давление, отбирается от промежуточной ступени турбины и используется для теплоснабжения. Конденсат насосом 7 через деаэратор 8 и далее питательным насосом 9 подается в парогенератор. Количество отбираемого пара зависит от потребности предприятий в тепловой энергии.

  Коэффициент полезного действия ТЭЦ достигает 60—70%. Такие станции строят обычно вблизи потребителей — промышленных предприятий или жилых массивов. Чаще всего они работают на привозном топливе.

  Значительно меньшее распространение получили тепловые станции с газотурбинными (ГТЭС), парогазовыми (ПГЭС) и дизельными установками.

  В камере сгорания ГТЭС сжигают газ  или жидкое топливо; продукты сгорания с температурой 750—900 ºС поступают в газовую турбину, вращающую электрогенератор. Кпд таких ТЭС обычно составляет 26—28%, мощность — до нескольких сотен МВт. ГТЭС обычно применяются для покрытия пиков электрической нагрузки. Кпд ПГЭС может достигать 42 — 43%.

  Наиболее  экономичными являются крупные тепловые паротурбинные электростанции (сокращенно ТЭС). Большинство ТЭС нашей страны используют в качестве топлива угольную пыль. Для выработки 1 кВт-ч электроэнергии затрачивается несколько сот граммов угля. В паровом котле свыше 90% выделяемой топливом энергии передается пару. В турбине кинетическая энергия струй пара передается ротору. Вал турбины жестко соединен с валом генератора.  

  Современные паровые турбины для ТЭС —  весьма совершенные, быстроходные, высокоэкономичные  машины с большим ресурсом работы. Их мощность в одновальном исполнении достигает 1 млн. 200 тыс. кВт, и это не является пределом. Такие машины всегда бывают многоступенчатыми, т. е. имеют обычно несколько десятков дисков с рабочими лопатками и такое же количество, перед каждым диском, групп сопел, через которые протекает струя пара. Давление и температура пара постепенно снижаются.

  Из  курса физики  известно, что КПД тепловых двигателей увеличивается с ростом начальной температуры рабочего тела. Поэтому поступающий в турбину пар доводят до высоких параметров: температуру — почти до 550 °С и давление — до 25 МПа. Коэффициент полезного действия ТЭС достигает 40%. Большая часть энергии теряется вместе с горячим отработанным паром. 
 
 
 

  Гидроэлектрическая  станция (ГЭС), комплекс сооружений и оборудования, посредством которых энергия потока воды преобразуется в электрическую энергию. ГЭС состоит из последовательной цепи гидротехнических сооружений, обеспечивающих необходимую концентрацию потока воды и создание напора, и энергетического оборудования,   преобразующего энергию движущейся под напором воды в механическую энергию вращения, которая, в свою очередь, преобразуется в электрическую энергию.

  Напор ГЭС создается концентрацией  падения реки на используемом участке  плотиной, либо деривацией, либо плотиной и деривацией совместно. Основное энергетическое оборудование ГЭС размещается в здании ГЭС: в машинном зале электростанции — гидроагрегаты, вспомогательное оборудование,   устройства  автоматического управления и контроля; в центральном посту управления — пульт оператора-диспетчера или автооператор гидроэлектростанции. Повышающая трансформаторная подстанция размещается как внутри здания ГЭС, так и в отдельных зданиях или на открытых площадках. Распределительные устройства зачастую располагаются на открытой площадке. Здание ГЭС может быть разделено на секции с одним или несколькими агрегатами и вспомогательным оборудованием, отделённые от смежных частей здания. При здании ГЭС или внутри него создаётся монтажная площадка для сборки и ремонта различного оборудования и для вспомогательных операций по обслуживанию ГЭС.

  По  максимально используемому напору ГЭС делятся на высоконапорные (более 60 м), средненапорные (от 25 до 60 м) и низконапорные (от 3 до 25 м). На равнинных реках напоры редко превышают 100 м,  в горных условиях посредством плотины можно создавать напоры до 300 м и более, а с помощью деривации — до 1500 м. Подразделение ГЭС по используемому напору имеет приблизительный, условный характер.