Род тока, уровни напряжения и частоты

Род тока, уровни напряжения и частоты во многом определяют особенности энергосистемы.

2.1. Род тока

История строительства судов показывает, что в начале развития электрификации предпочтение отдавалось постоянному току, затем переменному, который в настоящее время является основным, но в перспективе, с развитием новых источников электрической энергии можно ожидать вновь расширения использования постоянного тока.

Сравним СЭЭС постоянного и переменного тока по следующим критериям:

- надежность работы;

- вес, габариты и стоимость оборудования;

- обеспечение регулирования частоты вращения электроприводов.

Сравнение будет проводиться применительно к следующим видам электрооборудования:

- электрическим машинам;

- распределительным устройствам;

- электрическим сетям.

Надежность электрооборудования во многом зависит от качества изоляции. Качество изоляции характеризуется сопротивлением изоляции (R _из), определяемым отношением напряжения постоянного тока к значению установившегося тока утечки . Сопротивления изоляции отдельных видов электрооборудования нормируются. Нормы для разветвленных сетей определяются на основе эмпирических формул, отражающих основной физический смысл нормирования R _из – с увеличением числа элементов сети сопротивление изоляции уменьшается. В целях пожаро и электробезопасности считается, что разветвленные сети на судах не могут иметь R _из < 10 кОм. Экспериментальные данные показывают, что R _из сетей переменного тока после длительной эксплуатации составляет 1…5 МОм, а сетей постоянного тока – 20…50 кОм. Объясняется это, в частности, тем, что в системах постоянного тока сеть освещения не имеет гальванической развязки от силовой сети, поэтому плохая изоляция этой наиболее разветвленной сети непосредственно влияет на общее состояние изоляции судовой сети. В системах переменного тока эти сети разделены трансформатором. В судовом электрооборудовании применяются изоляционные материалы классов A, E, B, F, H, C. Класс изоляции определяет допустимую температуру нагрева, которая для класса A составляет 105 °С, для С – 180 °С. Надежность электрических машин (генераторов и двигателей) переменного тока из-за отсутствия у них коллектора выше, чем у машин постоянного тока. Надежность распределительных устройств на переменном токе оценивается несколько ниже, чем на постоянном токе, причиной этого является их трехполюсное исполнение.

Вес, габариты, стоимость. Приводы на переменном токе (из-за отсутствия коллектора) компактнее и легче, чем на постоянном токе - так вес асинхронных двигателей меньше веса двигателей на постоянном токе на 30…40%, а габариты на 20…30%. Стоимость их из-за простоты конструкции и меньшего содержания цветных материалов также ниже в 2…3 раза. Небольшое преимущество в весах и габаритах имеют распределительные устройства на постоянном токе; стоимости распределительных устройств для разных родов тока оцениваются одинаково.

Регулирование частоты вращения электроприводов. Характер изменения частоты вращения зависит от назначения привода: лебедки, грузоподъемные механизмы значительной мощности требуют плавного изменения; шпили, брашпили – ступенчатого; насосы, вентиляторы, компрессор работают с постоянной частотой вращения. Особенности работы привода определяют выбор типа двигателя и способа регулирования егочастоты вращения. Основными показателями, характеризующими различные способы регулирования электроприводов, являются: диапазон или пределы регулирования; плавность; экономичность; стабильность работы на заданной частоте вращения; направление, по отношению к основной, в котором осуществляется регулирование (больше, меньше); допустимая нагрузка при различных частотах вращения. Существующая практика показывает, что во многих случаях, когда нужно получить глубокое и плавное регулирование частоты вращения, применяют электроприводы постоянного тока.

Именно эта особенность определяет то, что на мелких судах и судах специального назначения, где мощность грузовых механизмов превышает 60% установленной мощности всех потребителей применяется постоянный ток.

Есть суда (буксиры, подводные лодки) где используется два рода тока. Для сетей «двойного рода тока» характерно наличие гальванической связи между сетями переменного и постоянного токов, что может приводить к «выносу» потенциала постоянного тока на токоведущие части переменного тока, и наоборот. Результатом этого является нарушение функционирования систем автоматического управления и контроля. Такие явления происходят в сетях независимо от мощности и количества полупроводниковых элементов, достаточно наличия хотя бы одного диода с номинальным током соизмеримым с током в цепи какого-либо измерительного преобразователя в системе контроля.

Основным родом тока на судах является – переменный, при этом приводы, требующие глубокого и плавного регулирования, питаются от сети через преобразователи разного рода и могут использовать как двигатели постоянного тока, так и АД. К преимуществам переменного тока также следует отнести простоту преобразования уровней напряжения, возможность питания от береговой сети, унификацию с промышленным оборудованием.

Самостоятельная работа

Задание №1, тема №2

Анализ и сравнение возможностей регулирования частоты вращения в электроприводах постоянного и переменного токов.

Задание №2, тема №2

В чем проявляются и на что влияет скин-эффект и эффект близости.

Литература:

1. Д2, стр. 198-221, 563-577;

2. Д7,стр. 76-81

ЛЕКЦИЯ №2

Дата добавления: 2014-01-20