Транспортные системы

Всё об автомобильном, ЖД и авиатранспорте в России

Судовые электроэнергетические комплексы: основные параметры оборудования

СУДОВЫЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ

 

В пособии рассматривается электрооборудование судовых электро-энергетических установок переменного и постоянного тока: схемы электрических соединений, генераторы, распределительные устройства, электрические сети, информационно-измерительные системы и приборы. Изложены методы выбора и расчета судового электрооборудования, коммутационной и защитной аппаратуры. Описаны статические преобразователи электрической энергии. Приведены энергосберегающие мероприятия для судовых электроэнергетических комплексов.

Пособие предназначено для студентов механических специальностей по эксплуатации и ремонту «Судовых электроэнергетических установок»

 

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ СУДОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ И ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

 

ВИДЫ СУДОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Потребители электрической энергии на судах по своему на­значению подразделяются на следующие группы:

1) палубные и грузоподъемные механизмы;

2) вспомогательные механизмы машинных отделений и судо­вых систем;

3) прочие механизмы и устройства;

4) освещение, бытовые и электронагревательные приборы.

В связи с тем, что преобладающей нагрузкой судовых электро­станций являются силовые приемники электрической энергии, выбор рода тока электроэнергетических систем обусловлен обычно режимом работы электроприводов, установленных на судне.

При работе судовых электроприводов вспомогательных меха­низмов машинных и котельных отделений и других механизмов момент и скорость вращения, как правило, остаются постоянными или закономерно изменяющимися. К этой группе относятся на­сосы, вентиляторы, сепараторы, компрессоры и другие механизмы.

Учитывая режим работы первой и второй групп механизмов, а также технико-экономические преимущества переменного тока, для них выбираются короткозамкнутые асинхронные элек­тродвигатели переменного трехфазного тока.

Для машинных и палубных механизмов, требующих широкой регулировки скорости вращения, применяются многоскоростные асинхронные электродвигатели, а в случае их отсутствия, двигатели постоянного тока. Последнее относится главным образом к грузовым электриче­ским лебедкам и кранам, при незначительном проценте их установленной мощности по отношению к суммарной мощности судовых потре­бителей.

1.1.1. Выбор рода тока

Рекомен­дуется:

- переменный трехфазный ток для грузопассажирских и пассажирских судов, для мощных морских и пор­товых буксиров, танкеров, сухогрузных судов.

Если установлен­ная мощность грузоподъемных механизмов превышает 60% сум­марной установленной мощности всех потребителей электроэнер­гии, то на сухогрузных самоходных судах допускается примене­ние постоянного тока.

- постоянный ток — для катеров и портовых бук­сиров.

Для портовых буксиров могут применяться оба рода тока.

1.1.2. Выбор напряжения для судовых электрических установок

Правилами Морского Регистра РФ на судах допускается применение постоянного и переменного одно- и трех­фазного тока.

Номинальное напряжение на зажимах источника тока не дол­жно превышать:

230 В — для постоянного и переменного однофазного тока;

400 В — для переменного трехфазного тока.

Указанные величины напряжений не распространяются на генераторы специального назначения и на электрические машины гребных электрических установок. Для них значения напряже­ний не регламентированы, но установлен только предел:

- для постоянного тока - 1200 В,

- для переменного - 6300 В.

Примечание. Напряжение цепей управления электроприводами палубных и других механизмов, установленных в особо сырых местах, не должно превышать 127 В. 

При выборе величины напряжения учитываются технико-экономические показатели. Вес пусковой и коммутационной аппаратуры для электродви­гателей и генераторов одинаковой мощности уменьшается с уве­личением напряжения.

Особенно важное значение имеет вес кабеля судовой сети, составляющий значительный процент общего веса электрооборудования, при повышении напряжения, как при по­стоянном, так и при переменном токе, происходит изменение диаметра жил в кабеле, т.е. экономия за счет снижения расхода меди в электротрассах. Если принять вес кабеля при 220 В за 100%, то при 127 В он равен 165…182%, а при 380 В 72…75%. Следовательно, по соображениям экономии веса кабеля на судах целесообразно при напряжении 220 В применять постоян­ный ток, а при напряжении 380 В — переменный.

Для сети освещения при постоянном токе принимают напряже­ние, соответствующее напряжению силовой сети. При переменном токе его можно понизить с помощью трансформаторов 220/127 или 380/127 В. Понижающие трансформаторы осуществляют электро­магнитную связь между силовой и осветительной сетью, вслед­ствие чего исключается контакт силовой сети с осветительной; сопротивление изоляции силовой сети повышается.

Рекомендуемое напряжение судовой сети:

- на сухогрузных самоходных и несамоходных судах используется трехфазный ток – 380 В для силовой сети и 127 В  для сети освещения, а при постоянном токе – 220 В для силовой и осветительной сетей;

- на грузопассажирских, пассажирских судах и танкерах при трехфазном токе – 380 В для силовой и 127 В для осветитель­ной сети;

- на морских буксирах при постоянном токе – 220 В для силовой и осветительной сети, а при трехфазном – 220 В для силовой сети и 127 В для осветительной;

- на наливных баржах используется трехфазный ток – 220/127 В при на­личии электрифицированных механизмов, а при и их отсутствии используется постоянный ток - 24 В для освещения;

- на катерах, оборудованных только осветительной сетью используется постоянный ток 24 В от аккумуляторных батарей или от дизель-генератора.

Правилами Морского Регистра РФ рекомендуется: постоянный ток напряжением - 220 В и переменный - 380 В.

 

1.1.3. Выбор частоты судовой сети

 

Судовые электроэнергетические установки переменного тока имеют в России номинальную частоту (f) - 50 Гц.

 Питание устройств радиолокации, гироскопии производится через электромагнитные или электростатические преобразователи частоты- 400 Гц.

Для синхронных генераторов увеличение частоты до 400 Гц дает следующие преимущества:

1. Уменьшение габаритов и веса синхронных генераторов при увеличении частоты.

2. Увеличение быстродействия в зависимости - clip_image002, которое облегчает пуск асинхронных двигателей от генераторов соизмеримой мощности.

3. Снижение габаритов и веса генераторов.

Электродвигатели с частотой 400 Гц по сравнению с частотой 50Гц имеют:

- при недогрузках боль­ший cos φ;

- пониженные значения веса и габаритов.

В целом повышение частоты дает следующие преимущества:

1. Уменьшение (до 60%) веса электрических машин, транс­форматоров, выпрямительных устройств и механизмов, связанных с электродвигателями.

2. Использование вместо преобразовательных агрегатов, си­стемы статического преобразования переменного тока в постоянный для судовых потребностей.

3. Ограничение токов короткого замыкания и улучшение условий безопасности работы установки.

Вывод: повышение частоты 400 Гц является наиболее перспективным.