Учебная работа. Проектирование судовой электрической станции

Учебная работа. Проектирование судовой электрической станции

Проектирование судовой электронной станции

1. Выбор рода тока, величин основного напряжения и частоты для данного проекта судна

На судах речного флота РФ (Российская Федерация — ток, потому род тока в общем случае следует выбирать на базе технико-экономических сравнений разных вариантов. Решающим фактором для выбора рода тока являются требования, предъявляемые судовыми приемниками электроэнергии: электроприводами, электронагревательными устройствами, электроосвещением, устройствами управления и т.д.

Род тока СЭС определяется родом тока подавляющего большинства приемников. Немногие приемники другого рода тока в этом случае будут получать питание через преобразователи. Для электронагревателей и освещения с внедрением ламп накаливания род тока не имеет значения. Для работы устройств управления судном — машинных и управляющих указателей, использующих сельсины — нужен переменный ток. Его также удобнее применять для питания радиостанции и радионавигационных устройств. Электродвигатели неизменного тока с асинхронными электродвигателями при одном и том же токе развивают большенный пусковой момент, и дозволяет наиболее ординарными методами регулировать частоту вращения. Эти движки обычно употребляют для привода устройств с частыми запусками при большенном исходном сопротивлении. В этом случае основное число электродвигателей на судне составляют движки неизменного тока. Неизменный ток имеет не только лишь положительные свойства, да и свои недочеты. В критериях влажности неизменный ток понижает свойство электроизоляции. В сетях, где протекает неизменный ток, возникают блуждающие токи и токи утечки, предвещающие коррозию.

При переменном токе полную характеристику рода тока определяют по его частоте, а время от времени и по форме кривой напряжения. Кроме этого нужно знать систему напряжения на выводах источников электроэнергии.

В истинное время на судах речного флота употребляется в главном переменный ток, частотой 50 Гц (единица частоты периодических процессов в Международной системе единиц СИ), это дозволяет унифицировать оборудование. На высокоскоростных судах обширно применяется неизменный ток, но внедрение переменного тока с частотой 400 Гц (единица частоты периодических процессов в Международной системе единиц СИ), очень перспективно, т.к. дозволяет уменьшить габаритные размеры и массу электрооборудования и стоит дешевле, а это принципиально для судов на подводных крыльях и воздушной подушечке.

Что касается формы и кривой напряжения, то судовые источники электроэнергии обычно вырабатывают ее при синусоидальном напряжении. Но на выводах неких тиристорных преобразователей напряжение быть может и иной формы, к примеру прямоугольной.

Переменный ток на СЭЭС можно получить при однофазной и многофазной системах напряжения. Многофазная система по сопоставлению с однофазной имеет преимущество, что дозволяет получить крутящееся магнитное поле, положенное в базу работы асинхронных электродвигателей. На речных судах, также как и в индустрии, используются трехфазные симметричные системы синусоидальных напряжений.

Номинальное напряжение на выводах источников электроэнергии создано для питания судовой сети, не обязано превосходить последующие значения: 0,4 кВ (400В) — при трехфазной системе переменного тока; 0,23 кВ (230В) — при однофазной системе переменного тока; 230В — при неизменном токе. На неких особых судах и судах технического флота для электроприводов большенный мощности допускается применение трехфазной системы напряжения до 10 кВ.

Напряжение до 1000В фактически не оказывает воздействия на габаритные размеры: массу, стоимость и КПД источников и приемников электроэнергии. В этом просто убедиться на примере трансформаторов, у каких при переводе на другое напряжение магнитная система не изменяется, меняется число витков и площадь поперечного сечения проводников. При всем этом переходе на наиболее высочайшее напряжение число витков необходимо прирастить пропорционально росту напряжения, площадь поперечного сечения проводников, обмотку уменьшать (для сохранения плотности тока) в том же отношении. Это приведет к тому, что размер и масса материала проводника при изменении напряжения фактически не изменяется, также не поменяется толщина изоляционных материалов. Огромное воздействие сеть, ее массу, стоимость. Масса и стоимость судовой кабельной сети находится в прямой зависимости от площади поперечного сечения их токопроводящих жил. А площадь поперечного сечения зависит от тока, который нужно передать по кабелю. Эта зависимость нелинейная, т.к. площадь поперечного сечения вырастает резвее, чем ток, из-за необходимости понижения плотности тока в жиле по условию остывания. Ток кабеля при модифицированной передаваемой мощности назад пропорционален напряжению. При малой мощности СЭЭС существенную роль играют различного рода ограничения, к примеру, очень допустимая площадь поперечного сечения жилы кабеля по условию механической прочности, дискретность обычных значений площадей и т.д. Габаритные размеры, масса и стоимость электронной аппаратуры также зависят от напряжения. В особенности это при уравнении аппаратуры, выпускаемой на напряжение 24В и выше 24В до 400В. Аппаратура, рассчитанная на 24В, имеет наименьшие габаритные размеры, из-за существенно наименьших зазоров меж контактами. Но в ряде всевозможных случаев при применении наиболее высочайшего напряжения удается применять аппаратуру, которая рассчитана на небольшой ток. Таковым образом, главным параметром выбора напряжения является масса кабельной сети, но в неких вариантах значения напряжения определяются и иными аспектами, к примеру, при неизменном питании с берега, напряжением береговых установок и т.д. Руководящий технический материал (РТМ) советует для СЭЭС речных судов последующие значения напряжения. Для силовых приемников: 220 (230) В. Для основного освещения: переменного тока 12В, неизменного тока 24В. Для переменного освещения: РТМ просит сети освещения отделить от силовой сети трансформаторами.

В собственном курсовом проекте я выбираю переменный ток из-за того, что СЭЭС дает возможность: конвертировать напряжение при помощи трансформаторов, делить СЭЭС при помощи трансформаторов на отдельные электронные не связанные друг с другом части силовой и осветительной сети, получать электроэнергию от береговой сети без преобразователей, повысить уровень унификации судового электрооборудования с электрооборудованием общего внедрения.

2. Выбор количества, типов и характеристик главных и стояночного генератора. Режимы работы главных генераторов. Проверка загруженности главных генераторов по режимам. Устройство и принцип деяния избранных генераторов

Для определения мощности и числа генераторов судовой электростанции нужно высчитать суммарные мощности, потребляемые пользователями электростанции в последующих режимах работы:

ходовом;

стоянке без грузовых операций, производимых судовыми средствами;

стоянка с выполнением грузовых операций;

маневренном;

аварийном.

Режимы нужны для выбора количества и мощности генераторов судовой электростанции лишь исходя из убеждений сохранности мореплавания.

Начальными данными для табличного способа является список потребителей энергии судовой электростанции, подразделяемых на последующие главные группы:

палубные механизмы;

механизмы машинно-котельного отделения;

механизмы систем и устройств;

радиооборудование и навигационные приборы;

судовое освещение;

бытовые механизмы;

механизмы холодильной установки;

остальные пользователи.

Перегрузка судовой электростанции зависит от мощности и числа сразу включенных приемников электроэнергии, от степени их загрузки и режимов работы судна.

Существует два способа расчета мощности СЭЭС — аналитический и табличный. В моем курсовом проекте употребляется табличный способ. Строится таблица нагрузок, в которую вносятся все пользователи, их номинальные данные и на основании данной для нас таблицы выбирается число и мощность генераторов.

Для того чтоб высчитать таблицу нагрузок берем пользователи, по данным из справочника избираем тип электродвигателя определенного пользователя, выписываем его данные — номинальную мощность (Рн); КПД (з), cosцн. дальше,

Определяем коэффициент одновременности:

ko = ;

Определяем коэффициент использования:

.

Обычно коэффициент использования меньше единицы, т.к. движок выбирают с неким припасом.

Определяем активную мощность электродвигателя:

Определяем реактивную мощность электродвигателя

Определяем коэффициент загрузки

Определяем мощность для всякого режима работы судна Pреж и Qреж

Определяем суммарную мощность потребителей работающих повсевременно, временами и эпизодически ?Рпост; ?Рпер; ?Рэл.; ?Qпост; ?Qпер; ?Qэл

Определяем эти же суммарные мощности с учетом общего коэффициента одновременности

; ; ;

; ; ;

Находим общие мощности, потребляемые всеми приемниками электроэнергии в данном режиме работы судна

Находим мощность СЭЭС для данного режима работы судна

(кВт)

(кВар)

Коэффициент — 1,05 учитывает 5% утраты мощности в судовой сети.

Определяем полную мощность:

И так для всякого режима работы судна.

По техническому условию у нас уже есть данные нагрузок при различных режимах работы судна (стоянка на якоре — 34,2 кВт, съемка с якоря — 84 кВт, ходовой режим — 33 кВт, аварийный ходовой — 80,5 кВт). Выбирая источники либо преобразователи электроэнергии, нужно подразумевать, что если средневзвешенный коэффициент мощности, приобретенный в итоге расчета, оказался меньше номинального коэффициента мощности генератора, то генераторы следует выбирать по полной мощности, т.е. если cosцн>cosцср.взв., ?Sном>Sоб, если же cosцср.взв> cosцн, то генераторы следует выбирать по активной мощности ?Рн>Роб.

При выбирании числа и мощности генераторных агрегатов нужно учесть последующие советы Регистра:

Генераторы должны быть однотипными;

Коэффициент загрузки генераторов для самого загруженного режима не должен превосходить значения 0,85;

Повышение количества генераторов за счет усовершенствованного их использования по мощности не лучше. Наилучшее количество три. Полное количество генераторных агрегатов установленных на судне обязано быть равно n=nмах+1 (один запасный).

Руководствуясь правилами речного регистра нужно выполнить ряд требований, а конкретно, на любом судне обязано быть предвидено не наименее 2-ух главных источников питания электроэнергией.

Мощность главных источников обязана быть таковой, чтоб при выходе из строя хоть какого из их оставшиеся могли обеспечить обычный ходовой и аварийный режимы работы судна.

Для данного судна я выбираю (Справочник судового электротехника Том 2 под редакцией Г.И. Китаенко стр. 18) три главных генератора типа МСС 83-4 и один МСС 83-4 на АДГ (предусмотрена параллельная работа главных генераторов).

свойства генератора МСС 83-4: Мощность — 50кВт, частота вращения — 1500 о/мин, КПД ?=88,5%, cosц=0,8

Проверим загруженность главных генераторов по режимам по формуле

Если Кз = (60 — 90)%, то загрузка генераторов будет обычной, генераторы работают экономно. При Кз < 60% резко миниатюризируется КПД генератора и получиться значимый расход горючего.

Стоянка на якоре (работает 1 генератор)

Кз=34,2/50*100%=68,4%

Съемка с якоря (работает 2 генератора в параллели)

Кз=84/100*100%=84%

Ходовой режим (работает 1 генератор)

Кз=33/50*100%=66%

Аварийный ходовой (работает 2 генератора в параллели)

Кз=80,5/100*100%=80,5%

Из расчетов видно, что избранные генераторы будут работать в обычном, экономном режиме.

Свойства СГ. Главными чертами СГ принято считать наружные и регулировочные. Наружная черта — это зависимость напряжения на выводах обмотки статора генератора от тока перегрузки при номинальной частоте вращения и неизменных значениях тока возбуждения и

коэффициента мощности, т.е. U(I) при п = nном = const, /в = const, cos ф = const (рис. а). Наклон наружной свойства, либо статизм (%), определяется конфигурацией напряжения при переходе от режима холостого хода к номинальному:

где Uxx и Uном — напряжения соответственно холостого хода и номинального. При активной перегрузке (см. рис. а, кривая 1) повышение тока перегрузки от / = 0 до / = /ном приводит к уменьшению напряжения, что разъясняется повышением падения напряжения в обмотке статора и усилением размагничивающего деяния реакции якоря по поперечной оси. При активно-индуктивной перегрузке (см. рис. а, кривая 2) уменьшение напряжения при набросе перегрузки наблюдается в основном, потому что с повышением тока усиливается размагничивающее действие реакции якоря по продольной оси. В случае активно-емкостной перегрузки (см. рис. а, кривая 3) повышение тока вызывает повышение напряжения вследствие усиления подмагничивающего деяния продольной составляющей реакции якоря.

Из сопоставления проведенных наружных черт следует, что напряжение СГ зависит не только лишь от значения, да и от нрава тока перегрузки. Изменение напряжения U при переходе от режима холостого хода к номинальному положительно при активной и индуктивной отягощениях и негативно при емкостной.

Для равномерного распределения реактивной перегрузки при параллельной работе СГ нужно иметь возможность изменять наклон черт и перемещать их параллельно самим для себя. Наклон наружной свойства устанавливается в процессе опции АРН и при работе не меняется. Параллельное перемещение свойства обеспечивается установлением новейшего фиксированного значения тока возбуждения Iв с помощью реостата возбуждения при ручном регулировании либо автоматического регулятора напряжения. При увеличении тока возбуждения наружная черта {перемещается} ввысь, при уменьшении — вниз.

стояночный автомат генератор контакт

3. Расчет и выбор генераторных автоматов и контакторов. Виды защит генераторов и устройства, выполняющие эти защиты

Требования, предъявляемые к защите.

· Селективность (избирательность) защиты.

защита обязана отключать лишь повреждённый участок сети либо эл. машинку, а всю остальную схему, бросить в рабочем состоянии. Тем обеспечивается надёжность эл. снабжения. Селективность защиты в сочетании с резервированием генераторов и остальных частей схемы, в принципе, исключает повреждение эл. снабжения.

· Быстрота деяния защиты.

Она увеличивает устойчивость СЭС. Сохраняет работоспособность приёмников эл. энергии при краткосрочных снижениях напряжения. Уменьшаются повреждения при К.З. (деформация шин в ГРЩ, деформация обмоток в генераторе и т.д.)

· Надежность защиты.

защита срабатывает изредка, но возможность срабатывания обязана быть близка к 100%. Для этого система защиты обязана быть очень обычный, а так же целенаправлено резервирование неких участков.

Для надёжности срабатывания требуется повторяющийся контроль её работоспособности.

· 4. Чувствительность защиты.

Она характеризуется коэффициентом чувствительности: К = Iк/Iсз, где Iсз-ток срабатывания защиты; Iк — первичный ток К.З. Этот коэффициент охарактеризовывает динамические свойства защиты.

Устройства плавких вставок.

Плавкие вставки изготовляют из нержавеющих материалов, чтоб при коррозии их сечение, как следует, и сопротивление, не изменялись.

Система НПН и ПН-2 однообразная, лишь у ПН-2 корпус не глиняний, а стеклянный. Плавкая вставка специальной конструкции из весьма тонких проводников; из-за этого время срабатывания миниатюризируется в 10-12 раз. Используются ПНБ-2 для защиты преобразователей (VS, VD, VT). У быстродействующих плавких вставок с взрывным патроном tсраб.= 0,03 мс. Есть также предохранители для защиты А.Д. с большенными пусковыми токами. Для защиты А.Д. используются так именуемые инерционные предохранители (инсталлируются на щитке поблизости самого А.Д.).

температура размягчения припоя 60-70 С задержка 15-20 сек., т.е. если не состоялся запуск и ток остаётся на уровне пускового (обрыв фазы, заклинивание механизма). Термическая волна добивается пространство припоя, пружина отдёргивает недвижный контакт и движок отключается от сети.

В случае К.З. фазы на корпус либо междуфазного замыкания ток превосходит пусковой (I = 8-10 Iн), при всем этом перегорает узкая часть плавкой вставки. При перегрузке мотора также перегорает плавкая вставка (через 15-20 мин). Преимуществом плавких вставок является простота обслуживания.

Недочеты:

1. Невозможность использования предохранителей в качестве коммутационных аппаратов.

2. Невозможность отключения сходу 3-х фаз при трагедии.

3. Неудовлетворительная защита потребителей (движков) при малых перегрузках.

4. Зависимость температуры плавления вставки от окружающей среды.

Плавкие вставки используются на судах, как правило лишь для защиты осветительных сетей.

Автоматические выключатели.

Для автоматического отключения сразу 3-х фаз при превышении тока в хоть какой фазе и нечастых коммутаций силовой сети. Последующие типы АВ используются на судах: А — 3100; АК; А — 3300; АМ; А — 3700; АП; АС и др. Независимо от типа АВ, они все имеют:

1. контактную систему;

2. дугогасительное устройство;

3. механизм вольного расцепления;

4. автоматическое расцепляющее устройство.

Контактная система АВ состоит из последующих контактов.

1. Главные контакты — несут основную токовую нагрузку.

2. Подготовительные контакты.

3. Дугогасительные контакты.

При замыкании контактов сначала срабатывают (2), которые принимают на себя бросок тока и дугу при включении. Потом замыкаются главные контакты (1). При выключении поначалу размыкаются (1), ток перебегает на (2), а потом на (3). Это изготовлено для защиты основных контактов от обгорания (эл. дуга). Дугогасительное устройство: индуктивность, находящаяся в цепи, возникает Е самоиндукции, которая в несколько раз превосходит Uпит. Дуга, возникающая в АВ, гасится последующим образом в дугогасительной камере (ДК): ответное магнитное поле от токов Фуко втягивает её в ДК разрезая при всем этом её на части. У всякого АВ своя система ДК.

Автоматическое расцепляющее устройство может срабатывать от разных причин:

1. Превышение либо понижение напряжения.

2. Токовая перегрузка.

3. Сверхтоки при КЗ (5-10,12?Iн)

4. Оборотная мощность.

Автоматические включающие устройства.

Это различного рода реле. Любой автоматический судовой выключатель имеет моторный привод.

4. Предпосылки конфигурации напряжения генераторов при изменении перегрузки. Выбор АРН, его электрическая схема и принцип деяния

Холостой ход. Э. д. с, индуцированная в каждой фазе обмотки якоря синхронного генератора, при холостом ходе

E0 = cEФвn

cE — неизменная величина, зависящая от конструкции машинки (числа витков обмотки якоря, числа полюсов и др.);

Фв — магнитный поток, создаваемый обмоткой возбуждения.
Регулирование напряжения и частоты. Из формулы следует, что регулировать э. д. с. (напряжение генератора) можно 2-мя методами: конфигурацией частоты вращения n либо конфигурацией магнитного потока возбуждения Фв. Для конфигурации потока возбуждения в цепь обмотки возбуждения включают регулировочный реостат либо автоматом работающий регулятор напряжения, которые разрешают поменять ток возбуждения, поступающий в эту обмотку, а как следует, и создаваемый ею поток. Регуляторы напряжения обширно используют для регулирования возбуждения генераторов, работающих при переменной частоте вращения,

т.е. генераторов, приводимых во вращение от дизеля. При изменении частоты вращения n и перегрузки машинки они автоматом изменяют ток возбуждения Iв, т.е. поток Фв, так, чтоб напряжение генератора было размеренным либо изменялось по данному закону. Регулирование частоты f1 осуществляется конфигурацией частоты вращения ротора.

Работа машинки при перегрузке. При увеличении перегрузки синхронного генератора напряжение его меняется. Это изменение происходит по двум причинам. При протекании тока перегрузки по обмотке якоря создается так же, как и в асинхронной машине, крутящееся магнитное поле, т.е. собственный магнитный поток якоря Фя. Поток якоря Фя и поток возбуждения Фв вращаются с схожей частотой и делают, как следует, некий результирующий поток Фрез = Фя+Фв. В итоге э. д. с. машинки Е = сЕФрезn, т.е. будет различаться от э. д. с. Е0 при холостом ходе.

действие потока якоря на результирующий поток синхронной машинки именуется реакцией якоря. Потому что под действием реакции якоря меняется результирующий поток в машине, то и напряжение генератора будет зависеть от тока, проходящего по обмотке якоря, и его сдвига фаз относительно напряжения.

Когда ток в обмотке якоря совпадает по фазе с э. д. с. холостого хода Е0 (см. рис. а), поток Фя действует по поперечной оси машинки q — q; он размагничивает одну половину всякого полюса и под-магничивает другую. Результирующий поток Фрез в этом случае из-за насыщения магнитной цепи машинки несколько миниатюризируется по сопоставлению с Фв.

В случае когда ток в обмотке якоря отстает от Е0 на 90° (см. рис. б), поток якоря Фя действует по продольной оси машинки против Фв, т.е. уменьшает результирующий поток (размагничивает машинку); если ток в обмотке якоря опережает Е0 на 90° (см. рис. в), поток Фя совпадает по направлению с Фв, т.е. наращивает поток Фрез (подмагничивает машинку). Если ток якоря отстает либо опережает э. д. с. Е0 на угол, наименьший 90°, то это можно разглядывать как сочетание рассмотренных случаев. В общем случае если ток якоря отстает от напряжения, то реакция якоря действует размагничивающим образом. Она уменьшает результирующий поток и напряжение генератора. Когда ток опережает напряжение, то реакция якоря наращивает результирующий поток и напряжение генератора.

2-ой предпосылкой конфигурации напряжения генератора при его перегрузке являются внутренние падения напряжения в обмотке якоря — активное и реактивное. Эти падения напряжения появляются в синхронной машине по этим же причинам, что и в асинхронном движке и трансформаторе.

Отдаваемая генератором мощность при одних и тех же значениях тока зависит от коэффициента мощности cosц, при котором работает генератор, т.е. от нрава его перегрузки. Но проводники генератора рассчитываются на определенный ток, а его изоляция и магнитная система — на определенное напряжение и магнитный поток независимо от cosц перегрузки. По данной для нас причине номинальной мощностью генератора считается его полная мощность S в киловольт-амперах (кВ*А), на которую рассчитана машинка по условиям нагревания и долговременной безаварийной работы. Регулировать активную мощность синхронного генератора при работе его на какую-либо нагрузку можно методом конфигурации сопротивления перегрузки либо напряжения машинки.

Так, как мы избрали генераторы типа МСС, то для их уже существует схема СВАРН (система возбуждения и автоматического регулирования напряжения).

Система показала себя надежной в эксплуатации. Главные элементы, входящие в систему: синхронный генератор G; трансформатор компаундирования ТК; блок силовых выпрямителей UZ1 (включен на напряжение суммирующей обмотки wc и подает питание на обмотку ОВГ); генератор исходного возбуждения ГНВ с выпрямителем UZ2; управляемый дроссель с рабочими обмотками wn и обмоткой управления wy; компенсатор реактивной мощности (ТА, R3) с выключателем SA; резистор термокомпенсации RK; автоматический выключатель QF генератора; выключатель тока возбуждения QS; доп резисторы Rl, R2, R3.

Вторичная обмотка iv трансформатора компаундирования и выпрямитель UZ3 образуют цепь питания обмотки управления дросселя насыщения. Все 3-фазные обмотки ТК размещены на 3-стержневом магнитопроводе. У стержня, на котором размещена обмотка wH, установлен магнитный шунт, который наращивает индуктивное сопротивление этих обмоток. Векторы тока и магнитного потока Фн обмоток wH отстают от вектора напряжения на угол приблизительно 90°.

В режиме исходного возбуждения генератора ГНВ через выпрямитель UZ2 обеспечивается устойчивое изначальное возбуждение. В номинальном режиме работы СГ большее напряжение на выходе выпрямителя UZ1 запирает выпрямитель UZ2 и ГНВ оказывается отключенным. часть энергии суммирующих обмоток wc поступает в рабочие обмотгиwp управляемого дросселя. При увеличении тока в обмотке управления w сердечник дросселя подмагничивается, потому индуктивное (полное) сопротивление обмоток wp миниатюризируется. Возрастает ток в этих обмотках (ток отбора), а значение тока в ОВГ и напряжение генератора уменьшаются. Через управляемый дроссель происходит регулирование ЭДС генератора по напряжению и изменению температуры (температурная компенсация), также распределение реактивных нагрузок при параллельной работе СГ. При уменьшении напряжения СГ миниатюризируется напряжение на обмотках w и выпрямителе UZ3. Уменьшению тока в обмотке wy будет соответствовать размагничивание магнитопровода дросселя и уменьшение тока в обмотках wЈ. Как следует, ток выпрямителя UZ1 возрастет и напряжение СГ будет увеличено до стабилизируемого значения. При нагреве СГ падение напряжения на его обмотках возрастает и при постоянной ЭДС генератора напряжение уменьшится. При нагреве сопротивление резистора RK, встроенного в корпус СГ, возрастет, ток в обмотках wy уменьшится, индуктивное сопротивление обмоток wp возрастет, что приведет к повышению тока возбуждения и напряжения СГ. При одиночной работе генератора выключатель SA замкнут и ЭДС трансформатора тока ТА не влияет на работу регулятора. При параллельной работе СГ выключатель SA разомкнут и ЭДС трансформатора ТА делает ток через резистор R3, на нем возникает падение напряжения UR3. На выпрямитель UZ3 поступает напряжение управления Uy = UCB + UR3.

5. Общие принципы параллельной работы СГ. Обоснование необходимости и последовательность выполнения четкой синхронизации и распределения перегрузки

Под параллельной работой соображают работу 2-ух либо наиболее генераторов на общую сеть. Необходимость в параллельной работе может появиться в последующих вариантах:

· если мощность 1-го генератора недостаточна для обеспечения данного эксплуатационного режима работы судна;

· при проходе узкостей, когда включение запасного генератора увеличивает живучесть СЭС и сохранность плавания;

· при переводе перегрузки с 1-го генератора на иной с целью остановки 1-го из генераторных агрегатов для ТО, ремонта и др.

В истинное время параллельная работа генераторов является главным режимом работы СЭС.

Отметим главные индивидуальности параллельной работы генераторов:

· обеспечивается бесперебойность в снабжении электроэнергией приемников методом включения запасного генератора взамен вышедшего из строя;

· достигается более полная загрузка генераторов методом своевременного отключения 1-го либо нескольких из их при уменьшении общей перегрузки СЭС;

· растут токи КЗ, в связи с чем увеличиваются требования к электродинамической и тепловой стойкости коммутационно — защитной аппаратуры;

· усложняется система управления СЭС вследствие внедрения узлов синхронизации, распределения активных и реактивных нагрузок, защиты от перехода СГ в двигательный режим и др.

Регистр СССР (Союз Советских Социалистических Республик, также Советский Союз — работы:

· отношение номинальных мощностей генераторов не обязано превосходить 3:1 (в неприятном случае параллельная работа генераторов будет неуравновешенной);

· степень неравномерности активных и реактивных нагрузок генераторов не обязана превосходить 10% номинальных активной и реактивной мощностей наименьшего из параллельно работающих генераторов.

Пропорциональное распределение активной перегрузки параллельно работающих генераторов обеспечивается применением функционально специализированных устройств распределения мощности (к примеру, типа УРМ в системе «Ижора») либо регуляторами частоты вращения ПД, а реактивной перегрузки — системами самовозбуждения и автоматического регулирования напряжения вместе с устройствами статизма и уравнительными связями.

Условия синхронизации.

Подготовка СГ к включению на параллельную работу и сам процесс включения именуются синхронизацией. Перед включением СГ на параллельную работу нужно выполнить последующие условия синхронизации:

1. Равенство напряжения U сети и ЭДС Јг подключаемого генератора,

т.е. | Ј/J = |Јг|;

2. Совпадение по фазе одноименных векторов фазных напряжений обоих генераторов, либо, по другому, равенство нулю угла сдвига по фазе обозначенных векторов, т.е. ф = 0°;

3. Однообразный порядок чередования фаз 3-фазных генераторов, т.е. Ас-Вс-Сс и Аг-Вг-Сг.

Если все условия синхронизации выполнены (способ четкой синхронизации), то включение генератора на шины ГРЩ будет безударным, а сам генератор опосля включения остается работать в режиме холостого хода.

6. Выбор видов и количества секций ГРЩ. Расчет и выбор сборных шин. Выбор электроизмерительных приборов ГРЩ. Структурная схема ГРЩ

Судовые электрораспределительные щиты — это электроустановки для приема и распределения электроэнергии на судне. Их систематизируют на последующие типы: по уровням распределения электроэнергии и главным функциям — первичные, распределяющие электроэнергию источников по всему судну; вторичные, распределяющие принимаемую от первичных щитов электроэнергию меж отдельными ПЭ либо их группами, и особые, имеющие личное предназначение; по конструктивному выполнению — каркасные, собираемые на железных каркасах, и блочные, располагаемые в всепригодных ящиках для групповой компоновки; по способу установки — приставные, прислонные, утапливаемые, и подвесные.

В качестве конструкционных материалов используют сталь и дюралевые сплавы. Корпуса и детали из стали фосфатируют, а из дюралевых сплавов оксидируют, грунтуют и окрашивают в зеленовато-желтый цвет. Изоляционный материал для панелей — гетинакс, покрытый слоем лака (для погодных критерий М), либо стеклотекстолит, покрытый слоем лака в местах механической обработки (для критерий ОМ). Крепежные изделия пичкают антикоррозийным покрытием.

Габаритные размеры щитов либо их отдельных секций не должны превосходить 2 м по высоте, 1,2 м по длине и 0,9 м по глубине. Щиты массой наиболее 25 кг пичкают приспособлениями для подъема и перемещения. Силовые цепи делают медными шинами и проводами сечением до 16 мм2; цепи вторичной коммутации — проводами сечением 1,5 мм2, а цепи сигнализации и связи — проводами сечением 1 и 0,75 мм2. Шины лудят и маркируют различительными цветами: красноватым и голубым — положительный и отрицательный полюса; желтоватым, зеленоватым и фиолетовым — фазы А, В и С; голубым — нейтральные и зелено-желтым (поперечные полосы) — заземляющие провода. Обоюдное размещение полюсов либо фаз в границах щита соблюдают схожим. Изоляторы для крепления шин делают из гетинакса либо стеклотекстолита.

Пожаробезопасность электрораспределительных щитов обеспечивают применением негорючих, трудногорючих либо нераспространяющих горение материалов; надежных контактных соединений и стопорных устройств в резьбовых соединениях, хороших электронных зазоров и проведением грамотной технической эксплуатации. Для электробезопасности щиты пичкают защитным заземлением, защитными оболочками и кранами, блокировками и т.п. Не считая того, заземляют все электротехнические изделия, доступные при оперативном обслуживании.

Дверцы щитов пичкают фиксацией в открытом положении. При наличии смонтированного электрооборудования их заземляют. На щитах, установленных в местах, доступных сторонним лицам, дверцы пичкают запорами, открывающимися схожим для всех щитов судна ключом.

Щиты укрепляют агрессивно либо на амортизаторах, устанавливаемых в горизонтальном и вертикальном направлениях. В местах установки обязана быть исключена возможность попадания вовнутрь щита масел, воды, пара, также концентрация газов, водяных и кислотных испарений, пыли и т.п.

Щиты рассчитаны на непрерывную надежную работу без ТО периодами по 3000 ч, межремонтный период составляет не наименее 12 лет, а срок службы — не наименее 25 лет.

Первичные щиты управляют работой источников, принимают вырабатываемую ими электроэнергию и распределяют ее по судовой электронной сети.

Основной судовой электрораспределительный щит (ГРЩ) является частью СЭС и предназначен для присоединения главных и запасных источников электроэнергии и силовой судовой электронной сети и для управления работой этих источников. Он имеет каркасную систему из отдельных секций шириной 600-1200 мм, глубиной 650 мм и высотой 2000 мм. Электроизмерительные приборы располагают на высоте 1500-1850 мм, АВ и плавкие предохранители — на высоте 200 — 1800 мм от уровня палубы (настила). Лицевые панели секций ‘ штампуют из листовой стали. Панели электроизмерительных устройств и их переключателей делают открывающимися, другие — съемными. Доступ к плавким предохранителям предугадывают через открывающиеся дверцы с лицевой стороны ГРЩ, к предохранителям поддержки (всем предохранителям при неизменной вахте) — с задней стороны. На лицевой и задней сторонах ГРЩ устанавливают горизонтальные либо вертикальные поручни из изоляционного материала (расстояние не наиболее 1100 мм).

ГРЩ располагают в одной главной вертикальной противопожарной зоне с генераторами на открытой платформе либо в специальной выгородке машинного помещения судна — центральном посту управления (ЦПУ), устанавливая перпендикулярно диаметральной плоскости либо вдоль борта судна на амортизированной фундаментной раме с подводкой кабелей снизу. Для защиты от капежа с подволока помещения ГРЩ сверху накрывают железным листом.

Впереди и сзаду ГРЩ предугадывают проходы соответственно шириной не наименее 800 и 600 мм — при длине щита до 3 м; не наименее 1000 и 800 мм — при большей длине. место сзади ГРЩ открытой конструкции выгораживают и пичкают сдвигающейся либо открывающейся наружу дверью, стопорящейся в открытом положении. При длине ГРЩ не наименее 3 м устанавливают две и наиболее удаленные друг от друга двери. ГРЩ закрытой конструкции сзаду на секциях пичкают открывающимися панелями и устанавливают без выгородки.

По многофункциональному признаку в составе ГРЩ выделяют последующие секции: генераторную, питающую сборные шины, управляющую работой генератора и распределяющую электроэнергию меж ответственными ПЭ; управления, обеспечивающую параллельную работу генераторов, секционирование сборных шин и соединение ГРЩ с АРЩ и ЩПБ; распределительную, управляющую распределением электроэнергии меж ее приемниками; берегового электроснабжения, управляющую приемом электроэнергии с берега и ее распределением меж ПЭ электроснабжением потребителей электроэнергии, подключаемых к судну; контроля, осуществляющую информационные функции. Число генераторных секций обычно соответствует числу генераторов. Секции управления (одну либо две) предугадывают лишь в ГРЩ переменного тока. Число распределительных секций определяется числом и нравом судовых ПЭ и принятой системой распределения электроэнергии. Секцию контроля используют при отсутствии пульта управления. Функции берегового электроснабжения могут делать секция управления либо распределительная секция. В средней части ГРЩ обычно располагают секции управления и контроля, к ним примыкают генераторные секции, последними являются распределительные секции и секции берегового электроснабжения.

На генераторной секции (III и V) установлены электроизмерительные приборы генератора (РА, PV, PW и PF) и амперметр ответственного ПЭ, переключатели устройств измерительные трансформаторы ТА и TV, ГВ QF с сигнальными лампами HL, автоматический регулятор напряжения АРН, корректор напряжения КН с регулятором уставки и реактивным компенсатором, переключатели скорости дизеля НСД, устройства защиты генератора УЗ, устройство разгрузки генератора УРГ и устройство включения резерва УВР, сетевые АВ ответственных ПЭ; на секции управления (IV) — электроизмерительные приборы для управления синхронизацией (РV, PF и PS) и ламповый синхроноскоп SL с переключателями на разные генераторы, амперметр РА электроснабжения с берега, измерительные трансформаторы ТА и TV, селективные АВ QF (секционирующий и перемычек АРЩ и ЩПБ с сигнальными лампами HL, устройства типов УЗ и защиты от неполнофазного режима ЗОФН и устройство автоматической синхронизации УСГ.

Генераторный судовой щит (ГСЩ) — предназначен для передачи электроэнергии от генератора к ГРЩ и местного управления генератором в тех вариантах, когда генераторы и ГРЩ переменного тока расположены в разных отсеках либо помещениях судна.

Аварийный судовой электрораспределительный щит (АРЩ) — является частью аварийной СЭС и предназначен для присоединения аварийного источника электроэнергии к аварийной электронной сети и управления его работой.

В данном курсовом проекте я избрал 3 ДГ, а означает мне необходимо 3 секции для генераторов, 1 секция — панель управления, 1 секция — пользователи (секция неответственных ПЭ), 1 секция — секция освещения, 1 секция — силовая секция.

Сборные шины выбираются по последующей методике при параллельной работе генераторов на общие шины:

по этому току избираем из справочника Роджеро Н.И. (стр. 187) размеры (b и h) и сечение (S) шин, где Iдоп.ш. — допустимый ток шины.

Выбор шин произведем с учетом 20% припаса =400А, отсюда h=25 мм, b=4 мм.

По просьбе Регистра для всякого генератора переменного тока должны устанавливаться на ГРЩ и АРЩ последующие приборы:

· амперметр с переключателем для измерения тока в каждой фазе Iном.ген.+30% ;

· вольтметр с переключателем для измерения фазных либо линейных напряжений Uном+20% ;

· частотомер (допускается применение сдвоенного частотомера для параллельно работающих генераторов fном±10% );

· ваттметр Рном+30% — 15%

В цепях ответственных потребителей с током от 20А и наиболее — управляющее устройство, брашпиль, шпиль, пожарный насос, трансформатор — ставят отдельные амперметры. Эти амперметры допускается устанавливать на ГРЩ либо у постов управления. Для синхронизации генераторов на панели управления ГРЩ располагают синхроноскоп вкупе с вольтметром, частотомером с переключателями.

Избираем из «Справочника судового электрика» Китаенко Г.И. стр. 454:

1. Вольтметр Д1600 с пределом измерения 0 — 450 В, класс точ. 1,5

2. Амперметр Д1600 с пределом измерения 0 — 200 А, класс точ. 1,5

3. Частотомер Д1606 с пределом измерения 45 — 55 Гц (единица частоты периодических процессов в Международной системе единиц СИ), класс точ. 2,5

4. Ваттметр Д1603 с пределом измерения 0 — 80 кВт, класс точ. 2,5

5. Синхроноскоп Э1605, класс точ. ±3%

7. Принципы и структурная схема питания с берега

При электроснабжении судов в портах от береговых сетей следует управляться действующими в данных портах инструкциями, Правилами техники сохранности, Правилами пожарной сохранности, также Правилами устройства электроустановок (ПУЭ).

Не допускается электроснабжение от береговых сетей судов всех типов во время проведения на их операций по приему либо сливу нефтепродуктов. Снабжение судов электроэнергией в этом случае делается от судовых генераторов.

Прием электроэнергии от береговых сетей надлежит создавать лишь через судовой распределительный щит питания с берега (ЩПБ). На судах с электроэнергетическими системами малой мощности при отсутствии на судне ЩПБ допускается принимать электроэнергию от береговых сетей конкретно на ГРЩ.

Питание судов напряжением до 400 В от береговых сетей переменного тока обязано выполняться через установленные на причалах особые электроколонки. Электроснабжение судна от береговой сети обязано производиться средством штатного шлангового кабеля. В случае использования трехжильного кабеля заземление допускается производить с помощью одножильного гибкого кабеля. Оба кабеля должны прокладываться в одном жгуте с механическим скреплением меж собой.

Подготовка кабеля берегового питания к работе и его подключение на судне делается судовым электротехническим персоналом с ролью остальных членов экипажа. Подключение кабеля к электроколонке обязано осуществляться службой головного энергетика порта.

Кабель берегового питания, находящийся под напряжением, при электроснабжении от береговой сети запрещается держать намотанным на вьюшку. Судовые силовые сети неизменного тока допускается подключать к береговым сетям переменного тока лишь через надлежащие преобразователи электроэнергии. Судовые однофазные сети переменного тока допускается подключать к береговым сетям переменного тока лишь через трансформаторы с питанием первичной обмотки линейным либо фазным напряжением береговой сети. При электроснабжении судна от сети трехфазного тока запрещается подключать отдельные приемники меж фазами и заземляющей жилой кабеля. Запрещается электроснабжение от береговой сети судов, стоящих у причала дальше второго корпуса (для малых и средних судов допускается не дальше третьего корпуса).

Перед включением электроэнергии в судовую сеть нужно проверить на ЩПБ либо ГРЩ:

1. наличие напряжения на клеммах подключения кабеля от береговой сети при помощи штатного вольтметра либо сигнальных ламп;

2. совпадение следования фаз береговой и судовой сети штатным фазоуказателем;

3. исправность устройства защиты от обрыва фаз и сигнализации о снижении напряжения (ЗОФН);

4. сопротивление изоляции сети и отключить устройство непрерывного контроля сопротивления изоляции на ГРЩ.

В период электроснабжения судна от береговой сети около ЩПБ должны находиться нужные диэлектрические защитные средства (перчатки, коврики, инструменты с изолированными ручками). В нужных вариантах надлежит воспользоваться указателями напряжения, защитными очками и т.д. Для обеспечения пожаробезопасности судна нужно проверить возможность пуска судового пожарного насоса от береговой сети с отключением, по мере необходимости, остальных приемников в целях уменьшения потребляемой мощности.

Схема подключения ФУ

Мвр=К*Iл*Iф*cos Шi

8. Расчет, выбор и проверка на утрату напряжения кабелей для 2-ух потребителей П1 и П2 по данному варианту. Расчет и выбор автоматов для данных потребителей

Пользователи:

П1 — брашпиль — Р=28кВт, ?=0,81, cosц=0,76, kз=0,7

П2 — сепаратор — Р=1,3кВт, ?=0,84, cosц=0,81, kз=0,9

Для того, чтоб высчитать и избрать кабель соединяющий эти пользователи с ГРЩ, исходя из размерений судна L и B и места нахождения этих потребителей, рассчитывается длинна кабелей П1 и П2 и определяется тип кабеля.

Расчет и выбор кабелей произведем по последующей последовательности:

1. по мощности потребителей рассчитаем их рабочий ток с учетом коэффициента загрузки и коэффициента полезного деяния для трехфазных потребителей:

По рассчитанным токам выбирается сечение жил кабелей по условию: Iр ? Iдоп, где Iдоп — допустимый ток для данного сечения, при котором кабель не будет греться выше нормы, установленной для данного типа кабеля. Из «Справочника судового электрика» Китаенко Г.И. Том 1 стр. 181 избираем сечение жил кабеля для П1 и П2:

SП1 = 35 мм2

SП2 = 1 мм2

Избранный кабель проверяем на утрату напряжения для того, чтоб к пользователям подавалось напряжение не ниже номинального. Для этого рассчитаем относительные утраты напряжения в кабелях по формуле для трехфазных потребителей:

тут используем всю длину т/х l = 110 м, т.к. брашпиль находиться на баке судна

тут используем ширину т/х B = 13 м, т.к. сепаратор находиться в машинном отделении по левому либо правому борту судна.

где = 48,1 m/(Om*mm2) — удельная проводимость меди при 65 0С.

Согласно нормам Регистра для силовых кабелей Ер% ? Е% ? 7%. Избранный нами кабель удовлетворяет нормам Регистра.

Из «Справочника судового электромеханика» Роджеро Н.И. стр. 111 и стр. 113 избираем автоматический выключатель по рабочим токам потребителей:

1. П1 — А3114Р с наибольшим током расцепителя 100А;

2. П2 — АК50-3М с наибольшим током расцепителя 5А.

9. Расчет, выбор и проверка на утрату напряжения кабелей, также расчет и выбор предохранителей для сети основного освещения

Так, как пользователи (осветительные приборы) рассредоточены, то рекомендуется определять суммарную мощность P?=P2+P3+P4+P5+P6+P7 и общую длину L?=L2+L3+L4+L5+L6 и по сиим суммарным характеристикам создают расчет и выбор S и инспектируют на утрату напряжения:

P?=P2+P3+P4+P5+P6=60+60+60+60+60=300 Вт

L?=L2+L3+L4+L5+L6=6+7+8+5+7=33 м

Определим рабочий ток Ip для однофазных потребителей (освещение):

для сетей освещения принимают ?=1, cosц=1

Избираем сечение кабеля S=1 мм2. Проверим на утрату напряжения для однофазных потребителей (освещение):

Удовлетворяет нормам установленных Регистром для сетей основного освещения (220В) Ер% ? Е% ? 5%.

Для первого участка I1 = I2 + I7

I1 = I2 + I7=1,2+0,98=2,2 А

По условию Iр ? Iдоп избираем плавкую вставку и соответственный тип предохранителя:

1. FV1, FV2 и FV3 — предохранители ПР2 с плавкой вставкой на I=6А.

10. Расчет, выбор и схема соединения аккумуляторной батареи для аварийного освещения. Устройство и виды зарядок щелочных аккумов

Как понятно, что расчет аккумуляторной батареи для сетей аварийного освещения делается по мощности потребителей и их номинальному напряжению. Общая мощность ламп P?=1,2 кВт. Расчет и выбор произведем по последующим формулам:

1. Определим количество блоков, которые нужно соединить поочередно, что бы получить 24В

2. Расcчитаем емкость батареи, которая нужна для работы сети освещения в течении данного времени t=3 ч.

Выберем аккумулятор 10КН-100 у которого Сбл=100Ач

3. Определим количество параллельных веток, при котором батарея имеет емкость, не ниже расчетной:

Расcчитаем и выберем кабель для сети аварийного освещения:

Избираем одножильный кабель с сечением жилы S=25 мм2.

Для сетей неизменного тока:

Удовлетворяет нормам установленных Регистром для сетей аварийного освещения (24В) Ер% ? Е% ? 10%.

11. Расчет, выбор и схема соединений блоков кислотных аккумов для запуска главных ДГ

Расчет, выбор и соединения аккумуляторной батареи для запуска дизель-генераторов произведем в последующей последовательности:

1. Определим количество поочередно соединяемых блоков кислотных аккумов для получения напряжения стартера (для избранного нами генератора МСС 84—3 используют дизель 6ч12/14 со стартерным запуском, стартер СТ-25 расчитанный под напряжение 24В)

2. Раcсчитаем емкость батареи, нужная для обеспечения данного количества пусков от одной зарядки батареи

Выберем аккумулятор 6СТК-180М у которого Сбл=43Ач

3. Определим количество параллельных веток, при котором батарея имеет емкость, не ниже расчетной:

.

Перечень литературы

1. Сухарев Е.М. «Судовые электронные станции, сети и их эксплуатация»

2. Сергиенко Л.И., Миронов В.В. «Судовые электроэнергетические системы морских судов»

3. Роджеро Н.И. «Справочник судового электромеханика и электрика»

4. Магаршак «Справочник по электроизмерительным устройствам»

5. Китаенко Г.И. «Справочник судового электрика» Том 1,2.

]]>