Выбор рода тока

ВЫБОР РОДА ТОКА, ЧАСТОТЫ И НАПРЯЖЕНИЯ СЭЭС

Темы для повторения

1. Классификация современных судов.

2.Характеристика судов по районам плавания.

3. Архитектурные особенности судов.

4.Материалы корпусов и надстроек судов.

5.Типы судовых силовых установок.

6.Судовые движители и их применение.

7. Основные части корпуса судна.

8. Назначение судовых (палубных) устройств.

9.Назначение общесудовых систем.

10.Основные части судовых силовых установок.

11.Системы, обеспечивающие работу силовых установок.

12.Классификация судов по уровню автоматизации.

13.Судовая электроэнергетическая система и ее составные части.

14.Расположение основных частей СЭЭС.

15.Классификация СЭЭС.

16.Особенности СЭЭС, состоящей из одной основной и одной аварийной электростанций.

17.Особенности СЭЭС, состоящей из двух основных и двух аварийных электро­станций.

18. Особенности СЭЭС, в составе которой имеется основная электростанция с валогенератором.

19. Особенности СЭЭС, в составе которой имеется основная электростанция с паровым утилизационным турбогенератором.

20.Особенности единой СЭЭС.

21.Качество судов, систем и их основные показатели.

22.Показатели технологичности, стандартизации и унификации.

23.Патентно-правовые, эргономические и эстетические показатели.

24.Экономические показатели.

25.Определение установившихся и переходных режимов.

26.Определение качества электрической энергии.

27.Идеальные и реальные показатели качества электроэнергии.

28. Влияние показателей качества электроэнергии на работу электрооборудования.

29. Определения сложной или большой системы.

30. Значимость показателей качества при системном проектировании.

31.Судно-система и его подсистемы.

32.СЭЭС и ее подсистемы.

33. Принятие решений при вариантном проектировании.

34. Зависимость между приведенными затратами, капитальными вложениями и эксплуатационными расходами.

35. Составные части капитальных вложений и эксплуатационных расходов.

36.Стадии разработки конструкторской документации.

37.Объем документации на стадиях эскизного и технического проектирования.

38. Характерные особенности условий эксплуатации судового электрооборудования.

Глава 2

Существует два рода тока: постоянный и переменный. Постоянным является ток, напряжение которого теоретически не зависит от времени, переменным, — напряжение которого зависит от времени. Наибольшее рас­пространение в настоящее время имеет переменный (периодический) ток, значение которого в зависимости от времени изменяется по синусоиде с частотой, равной 50 Гц (50 колебаний в секунду при длительности пе­риода 1/50 =0,02 с).

Электроэнергетические системы народного хозяйства СССР (общего назначения) вырабатывают и распределяют по приемникам трехфазный переменный (периодический) ток частотой 50 Гц. На предприятиях, где требуется постоянный ток, осуществляется выпрямление переменного тока в постоянный.

Суда представляют собой автономные сооружения, которые имеют собственные электроэнергетические системы. Поэтому проектирование СЭЭС всегда начинается с решения вопроса о выборе рода тока системы.

В начале развития электрификации судов предпочтение отдавалось постоянному току, затем на ряде из них был использован трехфазный пе­ременный ток и значительный период времени велось строительство судов с использованием как постоянного, так и переменного тока. В настоящее время предпочтение отдается переменному току. Постоянный ток находит ограниченное применение. Однако в перспективе, когда промышлен­ностью будут освоены новые источники электроэнергии без механических двигателей, такие как магнитогазодинамические генераторы, топливные элементы, вероятно, постоянный ток найдет более широкое применение.

Сравнивая отдельные составные элементы СЭЭС постоянного и трех­фазного переменного тока, можно отметить следующее. Надежность, мас­са, габариты, стоимость и другие показатели дизель-генераторов и турбо­генераторов постоянного и переменного тока примерно одинаковы.

Электрораспределительные щиты переменного тока по сравнению со щитами постоянного тока имеют несколько большую массу, габариты и стоимость, так как в первом случае щиты выполняются трехполюсными, а во втором — двухполюсными.

Линии электропередачи постоянного тока выполняются одножильны­ми или двужильными кабелями. Линии электропередачи переменного то­ка выполняются, в основном, трехжильными кабелями. При этом суммар­ная масса, стоимость и объем, занимаемый линиями электропередачи на переменном токе, несколько больше, чем аналогичные показатели линий передач на постоянном токе. Надежность и другие показатели электрорас­пределительных щитов и линий электропередачи на постоянном и пере­менном токе примерно одинаковы.

Любая электроэнергетическая система предназначена для „обслужива­ния" приемников электроэнергии. Основными приемниками электроэнер­гии на судах являются электроприводы механизмов и устройств. Каждый электропривод состоит из электродвигателя и системы управления.

В качестве электродвигателей трехфазного переменного тока наи­более широко применяют асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, реже — асинхронные двигатели с фазным ротором и синхронные двигатели.

В качестве электродвигателей постоянного тока используют двигатели смешанного, параллельного и независимого возбуждения.

Любой двигатель постоянного тока имеет обмотку якоря, уложенную на роторе и подключенную к коллектору. Электрическая энергия сети подводится к этой обмотке через устройство, щетки которого скользят по поверхности коллектора. Такой способ передачи электроэнергии свя­зан с интенсивным износом щеток и коллектора, загрязнением двигателя угольной пылью, т. е. является ненадежным и требует постоянного вни­мания обслуживающего персонала. Поэтому двигатели постоянного тока по сравнению с асинхронными имеют очень низкую надежность. Имея более простую конструкцию, асинхронные короткозамкнутые двигатели обладают меньшими массой, габаритами и стоимостью, чем дви­гатели постоянного тока. В среднем масса двигателей постоянного тока больше массы асинхронных двигателей на 30-40 %. Габариты двигателей постоянного тока больше габаритов асинхронных двигателей на 20—30 %. Стоимость двигателей постоянного тока в 2—3 раза больше стоимости асинхронных двигателей.

Двигатели постоянного тока имеют КПД на несколько процентов ни­же, чем асинхронные, создают сильные радиопомехи (из-за искрения ще­ток) и более высокий уровень шума.

Система управления асинхронным двигателем, как правило, значи­тельно проще по сравнению с системой управления двигателем постоян­ного тока. В первом случае она состоит из магнитного пускателя или не­скольких контакторов, во втором из пускового реостата с рядом реле и контакторов. Поэтому система управления асинхронным двигателем имеет меньшую массу, габариты и стоимость и большую надежность.

Главным достоинством двигателей постоянного тока перед двигате­лями переменного тока является возможность плавного и в широких пре­делах регулирования частоты их вращения.

Как следует из формулы

Регулирование изменением числа пар полюсов возможно только для двигателей, в статоре которых укладываются несколько обмоток с раз­личным числом полюсов или обмотка, допускающая ее переключение на различное число полюсов. Такие асинхронные двигатели называются мно­госкоростными и обеспечивают регулирование частоты вращения ступе­нями с соотношением, например, 2:1; 3:1; 4:2:1.

Снижение напряжения, подводимого к асинхронному двигателю, про­тив номинального значения не рекомендуется, так как пропорционально квадрату напряжения снижается вращающий момент двигателя, увеличи­ваются потребляемый ток, температура нагревания двигателя и др. Таким образом, обычные асинхронные двигатели практически являются не регу­лируемыми по частоте вращения, а многоскоростные двигатели обеспе­чивают регулирование долями от номинальной.

Опыт проектирования современных судов показывает, что большин­ство электроприводов, устанавливаемых на судах, не требует регулирова­ния частоты вращения. К ним относятся электроприводы вентиляторов, насосов, компрессоров и других механизмов. Небольшая часть электро­приводов может быть выполнена со ступенчатым регулированием часто­ты вращения (шпили, брашпили, некоторые вентиляторы). Очень не­большая часть электроприводов требует широкого и плавного регулиро­вания частоты вращения (буксирные, траловые, глубоководные лебедки, грузоподъемные механизмы и устройства). Поэтому на большинстве со­временных судов применяют СЭЭС трехфазного переменного тока. При этом электроприводы, не требующие плавного регулирования частоты вращения, выполняются с применением асинхронных двигателей, а электроприводы, требующие плавного регулирования — с применением двигателей постоянного тока по системе управляемый выпрямитель—двигатель (УВ—Д) или генератор—двигатель (Г—Д).

На судах технического флота обычно устанавливают большое количе­ство технологических механизмов, электроприводы которых требуют широкого регулирования частоты вращения, что осуществляется посредством двигателей постоянного тока. Суммарная мощность этих электро­приводов составляет иногда больше половины мощности генераторов основной электростанции. Раньше в таких случаях применялась СЭЭС постоянного тока с регулированием частоты вращения упомянутых электроприводов по системе Г—Д. В настоящее время более рациональна СЭЭС переменного тока с использованием управляемых полупроводнико­вых выпрямителей для регулирования частоты вращения электроприводов постоянного тока. Если судно является самоходным, то рациональна единая СЭЭС переменного тока.

Необходимо отметить, что СЭЭС переменного тока по сравнению с СЭЭС постоянного тока позволяет:

преобразовывать напряжение с помощью трансформаторов;

разделять СЭЭС с помощью трансформаторов на отдельные, электри­чески не связанные друг с другом части (например, силовой и осветительной сети);

получать электроэнергию от береговой сети без преобразователей;

применять более высокое напряжение;

повысить уровень унификации судового электрооборудования с элек­трооборудованием общепромышленного назначения.

Применение СЭЭС постоянного тока оказывается рациональным на небольших современных судах, где в качестве источников электроэнергии используются аккумуляторные батареи, работающие параллельно с зарядными генераторами постоянного тока.

Дата добавления: 2014-01-05