Химические источники тока

Генераторные агрегаты (ГА).

Источники электроэнергии на судах.

Источники электроэнергии классифицируются по следующим признакам:

1) по роду тока (постоянного и переменного),

2) по характеру преобразования энергии:

Ø первичные источники – преобразователи рода энергии,

Ø вторичные источники – преобразователи параметров электроэнергии.

Первичные источники.

Генераторный агрегат включает в себя первичный двигатель и генератор.

В качестве первичного двигателя используются дизель или турбина (паровая или газовая).

Первичный двигатели:

Дизель характеризуется внешними и энергетическими характеристиками:

1) Внешние характеристики (регулировочные):

, где:

n – обороты,

h – положение рейки топливного насоса,

h_m – предельная характеристика,

h_п – перегрузочная (между номинальной и предельной),

h_н – номинальная характеристика,

h<h_н – частотные характеристики.

2) Энергетические характеристики:

η – КПД,

g – удельный расход энергоносителя (кг/кВт),

N/N_н – относительная мощность двигателя.

Для турбины энергетические характеристики примерно такие же.

3) Внешняя характеристика турбины (с точки зрения регулирования):

У газовой и паровой примерно одинаковые.

Электрик определяет только одно:

Дизель:

Ø Время пуска: до 100 кВт – меньше 30 сек.

более 100 кВт – меньше 2 мин.

Ø Ресурс: при n_ном=1500 об/мин – 4..6 тыс. часов

при n_ном=500..750 об/мин – 10000 часов

Турбина:

Ø Время пуска: более 5 мин.

Ø Ресурс: 30000 часов.

Для сравнения: ресурс СГ до первого ремонта 30000 часов, полный 100000.

Достоинства дизеля:

Ø Быстрота пуска,

Ø Более высокий КПД (на 20% больше турбины).

Недостатки дизеля:

Ø Низкий ресурс,

Ø Большая масса и габариты.

У турбины – все наоборот.

Из-за быстроты пуска, в аварийных электростанциях используются ДГ.

В основных СЭЭС – ПД такой же, как главный двигатель.

Генераторы:

· Генератор постоянного тока.

В СЭЭС постоянного тока используются следующие серии П и ПГ. Это компаундные ГПТ с саморегулированием (как правило это дизельгенераторы).

Серия П: могут работать как в двигательном, так и в генераторном режиме.

Серия ПГ: только генераторный режим, так как в режиме двигателя большие потери.

U_ном=115, 230 В.

за счет Ф (компаундной обмотки) идет регулирование.

Для более точного регулирования используют угольный регулятор (для увеличении/уменьшения оборотов).

· Синхронный генератор.

Используют БЩСГ и ССГ. Особенности СГ в том, что у него внешняя характеристика – это семейство:

Все СССГ выпускаются на cosφ=0,8. СГ не может работать без АРН, потому поставляются вмести с ним (АРН на самом СГ, корректор – на ГРЩ или пульте).

Используются ССГ основных серий: МСК, СН, ГПМ, МСС, ГСС и др.

На напряжение: U_ном=230, 400 В

На частоту: f_ном=50 Гц

На обороты n=500..1500 об/мин.

Все они с воздушным принудительным охлаждением.

На частоту f_ном=400 Гц – серия ГПЧ.

Применяются так же СГ с водяным охлаждением, например ТМВ (турбогенератор морской с водяным охлаждением)

ТМВ 3-2 (“3” – 3000кВт, “2” – система охлаждения водяная):

f_ном=50 Гц,

n=3000 об/мин.,

U_ном=400 В Это турбогенератор.

Наилучшие показатели весового исполнения g(Вт/кг) имеют СГ с водяным охлаждением, так же и габаритного исполнения b(кВт/м³).

Для ТМВ: g=260..300 Вт/кг

b=220..260 кВт/м³

Для МСК (зависит от номинальной мощности, как и для других серийгеенраторов):

g=180 Вт/кг Лучшие показатели для

b=200 кВт/м³ генераторов МСК (2000 кВт)

МСК Р=50 кВт g<100 Вт/кг

· Бесщеточный синхронный генератор.

ОС – обмотка статора БЩСГ.

В – выпрямитель.

ОВ – обмотка возбуждения.

ВБ – рабочая обмотка возбудителя.

На практике либо вариант “а” либо “б”.

а) обмотка возбуждения возбудителя (ОВВ) в случае синхронного возбуждения.

б) ОВВ – асинхронного возбудителя.

Синхронный возбудитель – обращенный СГ (или машина постоянного тока с «выдранным» коллектором) – полюса неподвижны, обмотка вращается на роторе.

в) стабилизация напряжения может обеспечиваться через управление по ОВВ.

г) или через выпрямитель В (но тогда вентили выпрямителя управляемые).

Главный недостаток “в” – инертность (большая постоянная времени ОВВ).

Для “г” – быстродействие такое же, как и в ССГ, то есть такой вариант лучше, так как к тому же надежность БЩСГ выше.

Химические источники тока – это преобразователи химической энергии в электрическую.

В зависимости от циклов преобразования различают:

· Гальванические элементы.

W_р – энергия разряда.

· Аккумуляторные элементы.

Процесс разряда и заряда разделены во времени.

· Топливные элементы (электрохимические генераторы).

W_т – энергия топлива.

В СЭЭС используются аккумуляторные и топливные элементы, гальванические элементы используются в отдельных видах электрооборудования (то есть не как источники питания в СЭЭС).