double arrow

Аналитический метод расчёта

Расчёт производят исходя из косвенных показателей нагрузки СЭС в режиме работы судна, из них - число и вид потребителей обычно работающих в рассматриваемом режиме, и исходя из статистических данных эксплуатации типа судна. Для него устанавливают зависимости числа и вида устройств от режима работы судна. Так, например, для ходового режима - это группа механизмов обслуживающих движение судна и Р ход. – мощность потребляемая этой группой = 65 + 0,0238 N кВт где N – мощность главного двигателя.

0,0238 – коэффициент установленный опытным путем в процессе эксплуатации однотипного судна, а формула подобрана в соответствии с реально получаемым результатом.

Для маневрового режима Р манн. = Р ход = 0,8 (Р бр. + Р ком.) кВт. где Р бр – мощность потребляемая брашпилем, Р ком. – мощность компрессора пускового воздуха.

Стоянка без грузовых операций Р ст.б.гр. = 43 + 0,003 D кВт. Где D – водоизмещение судна в тоннах.

-14-

Стоянка с грузовыми операциями Рст.с.гр. = Р ст.б.гр. + Р гр.леб. кВт. Где Р гр.леб. мощность грузовых лебёдок в кВт.

Аварийный режим Рав. = Р ход.мин. + Р пож. + Р ос. Где Р ход.мин – мощность ходового режима с отключёнными вентиляцией, камбузом, климатической установкой и т.п. Р ос. – потребляемая мощность балластных и осушительных насосов. Р ав. Не должна превышать

Р ход.

ЛЕКЦИЯ № 6 Тема: Выбор источников и преобразователей электрической энергии.

Исходя из расчёта мощности и числа генераторов, по каталогам выбирают подходящие генераторы из числа отечественных и зарубежных образцов, для формирования генераторных агрегатов, после чего заполняют строку v11 таблицы расчёта мощности СЭС.

При выборе аккумуляторов и других преобразователей исходят из таких же соображений.

Сначала определяют необходимую мощность преобразователей, соответственно режимам работы, за тем выбирают типы преобразователей из производимых промышленностью образцов.

Выбор генераторов. При выборе генераторов необходимо учитывать:

Тип судна 1-я группа потребителей 2-я группа потребителей 3-я группа потребителей 4-я группа потребителей
Пассажирские, специальные и промысловые неограниченного района плавания. При наличии аварийной электростанции. АБ возможный источник электропитания. Потребители: Средства внутренней связи и сигнализации; радионавигационное оборудование; Пожарная сигнализация; привод противопожарных дверей и его сигнализация; звуковая сигнализация и лампы дневной сигнализации. tзад = 36 часов. При наличии АДГ с автоматическим пуском. АБ - кратковременный источник питания. Потребители: Аварийное освещение; Сигнально-отличительные огни; + то же что в группе 1. tзад = 0,5 часов При наличии АДГ без автоматического пуска. АБ – кратковременный источник питания. Номенклатура потребителей не оговорена. tзад = 8 часов. АДГ отсутствует. АБ – основной источник питания. Потребители как во 2-й группе. tзад = 36 часов
Пассажирские, специальные и промысловые ограниченного 2 района плавания. Потребители те же. tзад = 18 часов. То же tзад = 0,5 часа. Не оговорено То же что в группе 2 tзад = 18 часов
То же для судов ограниченного района 3 плавания. То же. tзад = 12 часов То же. tзад = 0,5 часа. Не оговорено. То же. tзад = 12 часов.
Для грузовых судов вместимостью более 300 регистровых тонн, неограниченного района плавания. Потребители: Авральная сигнализация; радио и навигационное оборудование; Пожарная сигнализация; Звуковая сигнализация и лампы Дневной сигнализации. tзад = 18 часов Не оговорено. Потребители: Аварийное освещение; сигнально-отличительные огни; авральная сигнализация ии внутренние средства связи; пожарная сигнализация; звуковые сигналы ии лампы дневной сигнализации. tзад = 0,5 часа. Потребители те же что в 3 группе tзад = 18 часов
Те же суда, но районов ограниченного плавания 2 и 3. То же. tзад = 12часов Не оговорено. То же. tзад = 0,5 часа То же. tзад = 12 часов
Грузовые суда вместимостью менее 300 регистровых тонн, неограниченного района плавания. То же. tзад = 6 часов. Не оговорено. То же. tзад = 0,5 часа. То же. tзад = 6 часов.
То же, но районов ограниченного плавания 2 и 3 То же. tзад = 3 часа. Не оговорено То же. tзад = 0,5 часов То же. tзад = 3 часа.

1. В состав действующей СЭС должны входить работающие и резервные генераторы, поэтому генераторы должны быть однотипными,

2,Генераторы выбирают для конкретного режима работы СЭС по активной мощности при

COS φ до 0,8. Если COS φ меньше 0,8 то то выбор производят по полной мощности.

3. Учитывая длительность срока эксплуатации генераторов и возможность за это время изменений в составе электрооборудования судна рекомендуется выбирать генераторы по мощности на 10-15% больше расчётной.

4. Загрузка генераторов в наиболее длительном- ходовом режиме-должна быть 75 -85% от их номинальной мощности для обеспечения максимального КПД и вращающегося резерва.

5. Мощность одного генератора должна позволять запустить самый мощный электродвигатель, это значит что мощность генератора должна быть в 3 – 3,5 раза больше мощности такого двигателя. Эти рекомендации касаются генераторов для судов оборудованных подруливающими, или им подобными по мощности, устройствами

Которые должны иметь специальные системы их запуска.

-15-

Выбор аккумуляторов и формирование их батарей.

Судовые аккумуляторы применяют для питания электроэнергией потребителей различного назначения. На транспортных судах они используются преимущественно как аварийные источники электропитания. Обычно возможно три варианта использования аккумуляторов:

1. Питание приёмников не имеющих стартерного пуска.

2. Обеспечение стартерного пуска ДВС.

3. Обеспечение стартерного пуска и питания аварийных приёмников электроэнергии.

Для 1-го варианта, в основном, применяют щелочные аккумуляторы. С начала определяют количество электроэнергии необходимое для работы потребителей в предполагаемых режимах.. За тем формируют батареи нужного напряжения и ёмкости.

Количество необходимой энергии определяют по формуле А= Рп. Х t р.зад. где Р п. - суммарная потребляемая мощность приёмников; t р.зад. – заданное время разряда (работы) батареи. Это время зависит от типа и размеров судна так как от этого и наличия автоматически запускаемого аварийного дизельгенератора зависит мощность потребителей энергии.

Требуемая ёмкость батареи находится по формуле Ап

Qп = ------- А.Ч.

При токах больше номинальных, при которых может происходить разряд аккумулятора, фактически отдаваемая ёмкость будет меньше номинальной. ХХХ

Аф

Qф = ---------- Вт.часов

Чем больше разрядный ток, тем меньше энергоотдача и это отражается формулой

Аф = Uср. Iр tр., подставив это выражение в формулу Qф видим что снижается и фактическая ёмкость.

 
 

Рис.6.1

Зависимость ёмкости аккумулятора от режима разряда.

Функции снижения ёмкости Фф и энергоотдачи Аф в зависимости от режима разряда кислотного и щелочного аккумуляторов на рис.6.1.

-16-

На основании характеристик заряда – разряда аккумуляторов рассчитывают функции Qф = f(tр), I= f(tр), Аф = f(tр), Графики этих функций изображены на рис 6.1

Номинальным режимом разрядки аккумулятора считается 20-ти часовый режим.

Из графиков видно, что с изменением режима разряда выбранного аккумулятора его ёмкость изменяется от номинальной до фактической.

Когда аккумулятор находится в режиме ожидания, т.е. он не стоит на подзараде, происходит его саморазряд который учитывается по формуле Qп

Qрасч. = ---------

КI

Где КI - коэффициент снижения ёмкости при саморазряде. Этот коэффициент для разных аккумуляторов различен в зависимости от конструктивных особенностей конкретного аккумулятора, от качества его содержания, от срока службы и др.

и, в среднем, составляет 0,95- 0,9 от номинальной ёмкости за месяц. При этом К1 = 0,9 относится к аккумуляторам содержащимся без автоматического подзаряда.

Для расчёта параллельно работающих аккумуляторов используют формулу

где Nпар - число параллельно включаемых аккумуляторов; Qрасч.-

расчетная ёмкость; Qф – фактическая ёмкость аккумулятора.

Если при этом получается дробное число, то Nпар принимают ближайшее целое. Полное напряжение аккумуляторов принимают равным напряжению питаемой от батареи сети. В случае когда напряжение сети и аккумуляторов разные, то составляют батарею из соединяемых последовательно аккумуляторов. При последовательном соединении аккумуляторов общее напряжение равно сумме напряжений соединяемых элементов. При параллельном соединении - общий ток равен сумме токов аккумуляторов. Общее напряжение параллельно соединённых аккумуляторов равно напряжению одного аккумулятора, поэтому составляя батарею, группы параллельно соединенных аккумуляторов рассматривают,относительно напряжения, как один аккумулятор, а группу параллельно

-17-

соединённых аккумуляторов относительно тока рассматривают как один аккумулятор с суммарным током. Батарею рекомендуется составлять из однотипных аккумуляторов одинаковой ёмкости. Число аккумуляторов в батарее определяют по

Формуле: где Nбат - число аккумуляторов в батарее;

Uн – напряжение питаемой сети; Uн.ак. – напряжение одного аккумулятора; Nпар –

число групп аккумуляторов соединённых параллельно.

ВАРИАНТ 2. Применяют для расчёта аккумуляторов для стартерного пуска ДВС.

При этом потребляемая энергия определяется по формуле:.

Ап.ст. = Uср.ст. х Iст. х t пуск. Где Ап.ст. - требуемая энергия для стартерного пуска; Iст. – ток потребляемый стартером; t пуск. - время работы стартера. При большом токе стартера резко снижается выходное напряжение батареи из-за большого падания напряжения на внутреннем сопротивлении батареи. При этом наибольшее снижение напряжения происходит в конце стартерного цикла.

Среднее выходное напряжение определяется по формуле:

Ап.ст. = Uср.ст. х Iст. х t пуск. Где Ап.ст. - требуемая энергия для стартерного пуска; Iст. – ток потребляемый стартером; t пуск. - время работы стартера. При большом токе стартера резко снижается выходное напряжение батареи из-за большого падания напряжения на внутреннем сопротивлении батареи. При этом наибольшее снижение напряжения происходит в конце стартерного цикла.

Среднее выходное напряжение определяется по формуле:

Где - Uн батареи; Uн - напряжение в конце стартерного цикла. Uкон для

стартерного цикла при 1000 А.,

при + 30 , пуск должен продолжаться не более 2 минут, при этом, конечное напряжение для стандартного 5-ти минутном режиме разряда 12-ти вольтового аккумулятора, принимается равным 9-ти вольтам.

Где Qп.ст. - количество электричества

(заряд) потребляемый от батареи за время пуска; КI = 0,8 – 0,9; Qрасч.- расчётное количество электричества необходимое для пуска ДВС стартером.

По каталогу выбирают аккумулятор подходящей номинальной ёмкости, которая потом используется для определения Qф - фактической ёмкости.

Таб 6.3.

Зависимость плотности электролита от степени заряженности аккумулятора.

-18-

Qф- фактическая ёмкость в процессе разрядки аккумулятора снижается т.к. при протекании химической реакции первыми реагируют поверхностные слои пластин и доступ электролита в глубинные слои затрудняется. Это снижает плотность электролита в глубине пластин относительно остального объёма электролита и химическая реакция замедляется. С увеличением отбора энергии от аккумулятора

в единицу времени (т.е. отбора ёмкости). приводит к опаздыванию ёё производста внутренними слоями пластин аккумулятора и сила тока снижается, а с ним снижается и фактическая ёмкость отдаваемая аккумулятором за стартерный цикл. ХХХ

Из графика на рисунке 6.1 можно определить, что при стандартном 5-титминутном режиме разряда Qф = 0,2Qн. При формировании аккумуляторной батареи надо учитывать, что при параллельном соединении растёт их общий ток отдаваемый в сеть. Это значит, что группу параллельно соединённых аккумуляторов можно заменить одним аккумулятором с ёмкостью равной сумме ёмкостей всех аккумуляторов группы.

ВАРИАНТ 3. Этот вариант расчёта используют для судов где одни аккумуляторы используют как для пуска ДВС, так и для питания других потребителей электроэнергии. Это суда на подводных крыльях, на воздушной подушке, на маломерных судах.

Сначала здесь определяют количество энергии необходимое для работы судна в аварийном режиме, а за тем для пуска ДВС и, полученные данные, суммируют.

Где Qп.ав.- ёмкость необходимая для питания потребителей в аварийном режиме; Qп.ст. - ёмкость необходимая для стартерного пуска ДВС.

По Qп - по каталогу выбирают подходящий аккумулятор и по его ёмкости определяют где коэффициенты, определяемые по кривой рис. 6.1. в зависимости от времени разряда (tp). соответственно для аварийного и стартерного режимов. На этом расчет аккумуляторных батарей для питания потребителей заканчивается.

Согласно Правил Морского регистра конечное напряжение разряда не должно быть менее 88% от номинального напряжения батареи, это относится так же и одиночно работающему аккумулятору.

Поскольку от величины напряжения зависит энергоотдача аккумулятора то её моно определить по формуле:

А доп. = Uср.доп. х Iф х tр.зад. где

Iф можно определить после вычисления Nпар. и Qф Допустимая энергоотдача сравнивается с потребным количеством электроэнергии и, если батарея (или аккумулятор работающий единично), выбраны правильно, то Адоп А пот.

Выбор преобразователей электрической энергии.

-19-

Выбор трансформаторов осуществляют по входному и выходному напряжениям и по мощности питаемых потребителей. Если потребители одноимённые то их мощность

выбирается из таблицы расчёта электростанции. При разноимённых потребителях для определения мощности трансформатора составляют таблицу нагрузок подобно таблице для расчёта электростанции. При выборе трансформаторов учитывается так же место его установки и степень защиты от влияния окружающей среды на трансформатор и степень защиты персонала от поражения электрическим током.

Вращающиеся и статические преобразователи выбирают по входным и выходным параметрам и по мощности. Вращающиеся преобразователи обычно поставляются в комплекте с потребителями (гирокомпасы, радиолокаторы и т. д., в этих случаях выбор преобразователей не производят.

Выбор выпрямителей, например для зарядки аккумуляторов, производят после выбора аккумуляторов из расчёта зарядного тока батарее. Наиболее целесообразно выбирать такие выпрямители которые обеспечивают автоматическую стабилизацию тока и отключение аккумуляторов в конце заряда.

ЛЕКЦИЯ № 7 Тема: Системы возбуждения генераторов и принципы их построения.

Возбуждением электрической машины, и генератора в частности, называют создание магнитного поля для получения электрического напряжения на выходных зажимах путём использования явления электромагнитной индукции. Величина этого напряжения зависит от величины магнитного потока создаваемого постоянным током, пропускаемым по специальной обмотке, называемой обмоткой возбуждения и скорости вращения генератора, т.е. от скорости пересечения магнитного поля с витками обмотки с которой это напряжение снимается - рабочей обмотки. В процессе работы генератора его напряжение должно поддерживаться неизменным с допустимой точностью - это называют качеством этого параметра. Изменять напряжение можно изменяя ток в обмотке возбуждения. Для обеспечения заданной величины напряжения применяют автоматические устройства его регулирования.

Напряжение будет изменяться под влиянием изменения нагрузки генератора, частоты его вращения, характера нагрузки, т.е. от изменения коэффициента мощности. Для компенсации этих влияний применяют автоматические регуляторы изменяющие ток обмотки возбуждения генератора. Изменения напряжения в сети приводят к нарушению работы потребителей, особенно электродвигателей. Например, момент вращения асинхронного двигателя с уменьшением напряжения уменьшается в квадратичной зависимости, что может привести к остановке приводимого механизма. Нарушение работы навигационного оборудования грозит серьёзными авариями судна. Поэтому Правилами Морского Регистра предъявляются жесткие требования к качеству регулирования напряжения генераторов. При плавном изменении нагрузки генератора переменного тока от нуля до максимума и наоборот при Косинусе фи 0,8 допускаемое отклонение напряжения составляет 2,5% от номинального, а при косинусе фи 0,6 - до 3,5 %. При внезапном набросе нагрузки на генераторы переменного тока уменьшение напряжения кратковременно допускается не более чем на 15%, а сбросе – повышение не более чем на 20 %. Автоматические регуляторы (АРН) должны восстанавливать первоначальное напряжение за 1,5 секунды с точностью плюс минус 3%.

Генераторы переменного тока должны иметь запас регулирования напряжения плюс минус 10% для поддержания номинального напряжения в течении 2 – х минут при перегрузке генератора до 150% от номинальной нагрузки и при снижении косинуса фи до 0,6 от номинального.

Причины изменения напряжения и меры по его стабилизации.

-20-

Когда ток протекает по рабочей обмотке статора то он создаёт магнитное поле направленное встречно полю создаваемому обмоткой возбуждения и результирующее

магнитное поле уменьшается. Это равнозначно снижению тока возбуждения генератора и его напряжение уменьшается. Это явление, в машинах постоянного тока, называют

реакцией якоря. В машинах переменного тока это размагничивание током нагрузки. .

ЭДС генератора зависит от величины магнитного потока, скорости вращения генератора и числа витков рабочей обмотки. От числа витков рабочей обмотки, сечения её токопроводящей жилы и удельного сопротивления проводника зависит сопротивление рабочей обмотки. Протекающий рабочий ток на этом сопротивлении приводит к падению напряжения в ней, т.е. к уменьшению напряжения на клеммах

генератора т.к. это падение напряжения вычитается из ЭДС.

нагрузка генератора может быть активной Z = R н, индуктивной Z н = jwL,

или ёмкостной . При активной нагрузке вектор потока реакции якоря Фря будет горизонтальным относительно вектора потока возбуждения Фов.

При индуктивной нагрузке Фря будет продольно встречным, а при ёмкостной –

- продольно согласным относительно Фов. ХХХ При индуктивной нагрузке генератор будет размагничиваться, а при ёмкостной - подмагничиваться, что показано на диаграммах 7.1

При неизменной скорости вращения напряжение генератора будет изменяться от изменений тока возбуждения, и от тока и характера нагрузки.

Рис. 7.2.Внешние характеристики генераторов: а) постоянного тока. а) переменного тока. Uо напряжение идеального холостого хода. Uн напряжение при номинальной нагрузке. Iн - номинальный ток нагрузки.

Характеристики обозначенные 1- 2- 3-4 отображают следующие условия:

-21-

Гдне Iв.хх. - ток возбуждения идеального холостого хода генератора. Задача регулирования напряжения генератора заключается в том, что бы при случайных изменениях напряжения, изменять ток возбуждения таким образом что бы изменения напряжения генератора оставались в допустимых пределах.

В современных электроэнергетических системах эта задача решается автоматически.

В автоматической системе регулируемой величиной является напряжение генератора Uг через ток возбуждения Iв, а регулирующей - ток нагрузки I и тока нагрузки при n = const.

Созданные системы автоматического регулирования напряжения (САРН) бывают прямого и косвенного действия Рис 7.3 и Рис. 7.4.

Из рисунков 7.3 и 7.4 видно, что управляющий сигнал формируется блоком АРН по двум каналам - напряжения (Iu) и тока (Ii). В теории автоматического управления выделяется три принципа управления по отклонению, по возмущению и комбинированный. И, если ток Ii и cosф являются возмущениями по нагрузке и её характеру, то Iu это ток сигнала напряжения - сигнал по отклонению. АРН - это устройство в состав которого входит полупроводниковый или магнитный усилитель, но управлять током возбуждения синхронного генератора можно за счет процесса компаундирования (одновременного воздействия) сигналов по возмущению и по отклонению. На постоянном токе это достигается применением сериесной (противокомпаундной) обмотки, включаемой последовательно с рабочей обмоткой таким образом, что ток нагрузки подмагничивает машину и, тем самим, поддерживает напряжение генератора в заданных пределах.

-22-

На рисунке 7.5. изображена система прямого амплитудно – фазового регулирования - ПАРФ. Здесь регулирующий сигнал подаётся в виде тока в обмотку возбуждения генератора WG. Дроссель D необходим для сдвига Iu- тока регулирования по отклонению напряжения от заданного. Токовый трансформатор даёт сигнал по величине тока нагрузки и его сдвига относительно напряжения, т.е. по COSф.

Оба сигнала регулирования -ток по напряжению Iu и по нагрузке – Ii подаются на выпрямитель, где векторно складываются и результирующий ток Iв с выпрямителя, через

Установочный потенциометр, подаётся в обмотку возбуждения генератора.

На рис. 7.6 изображена векторная диаграмма поясняющая работу системы ПАРФ изображённую на рис. 7.5. Вектор U отображает величину напряжения генератора.

Векторы I1 и I2 – отображают токи нагрузки 1 и 2 с их разными характерами, т.е. углами отставания по времени от напряжения U. Ток Iu отображает ток подаваемый на выпрямитель D от линии напряжения U через дроссель D. Токи Ii1 и Ii2 подаваемые на выпрямитель D от трансформаторов тока ТА по линии токов нагрузки, на рис 7.6 они параллельны токам нагрузки I1 и I2. Результирующие токи Iв1 и Iв2 - подаваемые на обмотку возбуждения от выпрямителя D при разных нагрузках. Потенциометр Rв служит для установки заданного напряжения. Кнопка SB и батарея GB служат для начального возбуждения генератора при его полном размагничивании. На диаграмме рис. 7.6 видно, что при увеличении напряжения или изменении угла между напряжением и током нагрузки происходит изменение результирующего тока возбуждения. Таким образом,

-23-

автоматический регулятор поддерживает заданное напряжение генератора как при отклонении напряжения так и при изменении величины и характера нагрузки. ХХХ

ЛЕКЦИЯ № 8 Тема: Системы регулирования напряжения генераторов.

Рассмотренная на предыдущем занятии система регулирования напряжения прямого действия по отклонению или по возмущению имеет существенный недостаток. При регулировании по отклонению система реагирует когда изменение напряжения уже произошло, т.е. воздействия на причину отклонения величины не происходит. В этом случае имеется какая-то степень недорегулирования (нет отклонения – нет регулирования). Регулирование по возмущению страдает противоположным недостатком – отклонения напряжения нет, а регулирование производится. В этом случае происходит перерегулирование напряжения так как не учитывается следствие отклонения напряжения. При значительном увеличении отклонения напряжения требуется и увеличение тока возбуждения – это потребовало введения корректора напряжения в систему регулирования. Однако, недостатки такой системы не устранили. Для совершенствования работы системы регулирования напряжения синхронных генераторов разработали систему автоматического регулирования напряжения (САРН) которую назвали комбинированной. Принцип работы такой системы поясняется её структурной схемой Рис. 8,1

Рис. 8.1 Структурная схема САРН с фазовым компаундированием и корректором напряжения.

Рис 8.1. Если сравнить схему рис 8.1. со схемой рис. 7.3, 7.4. то бросается в глаза в последней схеме наличие дополнительного устройства – корректора напряжения-(КН). КН осуществляет обратную связь по напряжению и следит за его отклонением от заданного значения. Без КН колебания напряжения могут быть 5%, а с КН 2,5%. При тщательной наладке схемы, точность поддержания напряжения может достигать 1,0 %. В состав корректора входят такие элементы как усилители, выпрямители, трансформаторы.

-24-

Рис8.2 Принципиальная схема комбинированной САРН.

AL - магнитный усилитель. L- дроссель. ОТ- токовая обмотка. ОН - обмотка напряжения. ВО вторичная обмотка. TV – Компаундирующий трансформатор. РО и ОУ обмотки рабочая и управления магнитного усилителя. КН корректор напряжения. ОВ - обмотка возбуждения генератора. G- генератор.

VD1 и VD2 – выпрямители.

Изображённая на рис.8.2 система работает следующим образом. При разгоне генератора в рабочих обмотках генератора, за счет остаточного намагничивания магнитопровода индуктора, индуктируется небольшая ЭДС. При скорости около

50 герц в цепи обмоток напряжения компаундирующего трансформатора возникает всплеск напряжения за счёт резонанса напряжений в контуре обмоток напряжения и блока конденсаторов входящих в контур.

Рис 8.3

Диаграммы изображённые на рис 8.3 поясняют работу системы САРН.

При активной нагрузке IiА, IiВ, IiС, токи по каналу тока, совпадают с векторами напряжения UA UB UC, а векторы токов IUAB, IUBC, IUCA, по каналу напряжения, опережают векторы линейного напряжения UAB, UBC, UCA, это происходит из-за включения конденсаторов в канал регулирования по напряжению.

Эти же конденсаторы обеспечивают и резонанс напряжений для начального возбуждения генератора. На рис 8.3-б показаны векторы результирующих магнитных потоков Фрез,

-25-

которые индуктируют ЭДС и токи возбуждения во вторичных обмотках компаундирующего трансформатора TV, и чем больше результирующий магнитный поток - тем больше магнитный поток возбуждения. При увеличении индуктивной ХХХ составляющей в нагрузке увеличивается и поток возбуждения. Это показано на рис 8.3-б , поворачиваясь на угол, (поток ) даёт результирующий поток . .Таким образом осуществляется токовое и фазовое компаундирование. Предназначение корректора напряжения является повышение точности регулирования напряжения и его основной элемент - магнитный усилитель AL. Рабочие обмотки РО усилителя питаются от вторичных обмоток компаундного трансформатора TV и являются нагрузкой для его обмоток ВО. ОУ – обмотки управления усилителя включены на напряжение генератора, которое они контролируют. Если с увеличением нагрузки напряжение генератора уменьшится то уменьшится и ток управления (подмагничивания) усилителя - уменьшится его насыщение – уменьшится и ток в рабочих обмотках РО –

увеличится напряжение на обмотках ВО - увеличится ток возбуждения IBO - напряжение генератора возрастёт. Дроссель насыщения L в составе, корректора, обеспечивает резкое

изменение тока управления Iу в магнитном усилителе при небольшом изменении напряжения генератора, это показано на рис. 8.4. На рисунке 8.5 показаны характеристики выпрямителя и холостого хода генератора. Здесь видно, сто выпрямитель включается в работу только при при достижении некоторого критического напряжения U кр. В комбинированной САРН превышение критического напряжения получают за счёт резонанса в контуре обмоток компаундирующего трансформатора и конденсаторов. В этом случае наличия устройств подмагничивания в системе не требуется. И так, системы регулирования напряжения синхронных генераторов можно классифицировать по нескольким направлениям.: по виду передачи элекроэнергии в обмотку возбуждения - через

.

-26-

Рис. 8.5.

контакты и бесконтактные; системы прямого действия и косвенного; регулирования по отклонению и по возмущению; по применению способа регулирования - с магнитным усилителем, с угольным регулятором, с тиристорами, с дросселем с магнитным шунтом, и с конденсаторами; комбинированные САРН.

ЛЕКЦИЯ № 9 ТЕМА: Регулирование частоты генераторов переменного тока.

Частота переменного тока является одним из важнейших показателей качества электроэнергии. При отклонении её в меньшую сторону снижается скорость вращения электрических машин, перегреваются трансформаторы и устройства содержащие элементы с катушками, так как уменьшается индуктивное сопротивление в

электрических цепях и увеличивается ток в них. Нарушается работа регуляторов напряжения генераторов и это ведёт к их перегреву. Отклонение частоты в большую

сторону увеличивает скорость вращения электродвигателей и повышению потребляемой мощности различными агрегатами. Повышаются ёмкостные токи утечек, что увеличивает опасность поражения персонала электрическим током. В связи с этими проявлениями отклонения частоты тока от номинальной величины Морским Регистром Р.Ф. установлены следующие требования:

!. При мгновенном духкратном набросе по 50% нагрузки на генератор - до 100% - скорость вращения приводного двигателя не должна уменьшиться более чем на 10% от номинальной, а автоматический регулятор должен восстановить ёё с точностью до 5% в течении 5 секунд;

2 колебания установившейся частоты при плавном изменении нагрузк5ии от 25 до 100% не должны превышать + 1%;

3. Регулятор должен обеспечивать изменение частоты, с местного и дистанционного постов управления, в пределах 10%.

-27-

. 9.1. Скоростные характеристики генератора: 1- Астатическая; 2- статическая.

Рис.9.2. Изменение частоты вращения при 100% набросе нагрузки

Из графиков рисунков 9.1 и 9.2. наглядно видно, что по характеристике 1 генератора, с изменением нагрузки частота вращения приводного двигателя не меняется. Такая характеристика называется статической. Однако, большинство двигателей работает по характеристике 2, где с изменением нагрузки меняется и частота вращения двигателя это астатическая характеристика. И колебания частоты,

при плавном изменении нагрузки, находятся в пределах + 1%,

При мгновенном набросе нагрузки частота вращения возрастает на величину

ли в процентах Через 5 секунд автоматический

регулятор установит частоту п2 с отклонением

При создании системы автоматического регулирования частоты (САРЧ), так же как и в САРН, используют два принципа регулирования - по отклонению и по возмущению. В связи с этим различают системы САРЧ по отклонению, по возмущению и комбинированные. Наиболее распространенными являются комбинированные САРЧ. ХХХ

Для любого двигателя регулятор будет одинаков, но регулирование будет осуществляться воздействием, через передаточное звено, на подачу топлива на дизелях, или пара на турбинах.

-28-

Рис. 9.3. Функциональная схема комбинированной САРЧ.

Сигнал по отклонению частоты вращения воспринимается центробежным датчиком 1 и передаётся суммирующему электрогидравлическому усилителю 2. На агрегатах малой мощности гидроусилитель отсутствует и сигнал от датчика передаётся непосредственно на передающее звено 5 изменяя подачу топлива или пара. Тем самим, поддерживается постоянная частота вращения двигателя с изменением момента на его валу. При изменении напряжения на серводвигатель 6, который ослабляет или увеличивает нажатие пружины центробежного механизма, при этом характеристика 2 двигателя смещается параллельно вверх или вниз и выполняется требование Регистра о пределах изменения частоты при изменении нагрузки.

Рис 9.4. Комбинированная система автоматического регулирования частоты

(САРЧ).

Однако, для регулирования частоты вращения механизма, при изменении характера нагрузки, одного центробежного регулятора недостаточно. Поэтому для регулирования частоты с учётом характера нагрузки была разработана комплексная система САРЧ, она

представлена на Рис. 9.4. Такая система применяется в атоматизированных судовых электростанциях для управления генераторными агрегатами в автоматическом режиме. Работает эта система следующим образом.

При отклонении скорости вращения генератора грузики 1 центробежного регулятора

Изменяют своё положение относительно его оси 4, это меняет положение муфты 2, её перемещение через механическую связь перемещает шток золотникового клапана 1.

-29-

При этом золотник открывает слив масла по одному из патрубков 5, и одному из патрубков Рс 4, в тоже время по патрубку Рн и одному из патрубков 5 масло поступает в цилиндр гидроусилителя 2 и его поршень перемещается в сторону с меньшим давлением на поршень, через шток 7 гидроусилителя передаётся движение топливной рейке дизеля или паровому регулирующему клапану турбины, таким образом переводя двигатель на другую характеристику работы. При изменении характера нагрузки меняются величина и фаза тока в рабочей цепи генератора.

Первичная и вторичная двухсекционная обмотки трансформатора TV1 представляют датчик активного тока, формирующий сигнал для управления золотниковым клапаном при изменении величины и фазы тока нагрузки генератора. Этот датчик представлен на рисунке 9.5.

Рис. 9.5 Датчик активного тока.

При прохождении тока по первичной обмотке трансформатора TV1 в двухсекционной его обмотке индуктируются ЭДС которые подаются на резистор R1, и если ЭДС обеих секций одинаковы по величине, то результирующее напряжение Ui на резисторе будет равно нулю. На этот же резистор подаётся ток формируемый трансформаторами тока ТА1 и ТА2. В зависимости от величины и фазы тока в рабочей цепи генератора, на резисторе R1 происходит сложение напряжений создаваемых током по линии тока нагрузки и по цепи обмоток трансформатора TV1 U1 или U2. Суммарный ток секции вторичной двухсекционной обмотки подаётся на выпрямитель VD4 или VD3 и выпрямленный ток подаётся в одну из управляющих обмоток магнитного усилителя AL. В одной из вторичных обмоток трансформатора TV1 индуктируется ЭДС создающая напряжение Uро в рабочую обмотку магнитного усилителя AL, которая будет будет менять своё сопротивление в зависимости от намагниченности магнитопровода усилителя. Ток цепи этой обмотки подаётся на выпрямитель VD2 и, после выпрямления, на электромагнит ЭМ на линии механической связи между муфтой 2 центробежного регулятора и золотниковым клапаном. Резистор R2, в цепи электромагнита, необходим для настройки САРЧ по действию нагрузки генератора. Схема датчика активного тока представлена на рисунке 9.5 где резисторы R3 и R4 - соответствуют сопротивлениям обмоток управления магнитного усилителя. Положение золотникового клапана устанавливается под действием тока электромагнита и пружины 3 центробежного регулятора. Посредством серводвигателя СД устанавливается заданное нажатие пружины 3 при ручном управлении скоростью вращения машины. Приведенная система САРЧ является примером принципа построения схемы и работы регуляторов. В настоящее время существуют различные САРЧ включающие в свой состав различные корректирующие и исполнительные элементы, позволяющие осуществлять регулирование частоты с точностью до 0,6 % от номинальной. В качестве исполнительных устройств

могут использоваться гидроусилители, пневмоусилители, электродвигатели, электрические фильтры и др.- различной конструкции. Такие САРЧ используют не только для

генераторных агрегатов, но и для регулирования скорости вращения главных двигателей судна ХХХХ

-30-

ЛЕКЦИЯ № 10. Тема: Судовые электрораспределительные щиты.

Электрораспределительные щиты предназначены для приёма электроэнергии и передачи её к потребителям. На щитах устанавливается аппаратура управления и защиты питаемого от них оборудования от ненормальных параметров процессов, измерительные приборы и устройства сигнализаций. В зависимости от условий эксплуатации щиты могут быть разного исполнения согласно принятой системы

защиты судового электрооборудования, которая предусматривает степень защиты от проникновения внутрь твёрдых предметов и влаги, и обозначаемой двумя буквами IP и двумя цифрами - первая - от 0 до 6, - для твердых частиц, - и вторая - от 0 до 8 - для влаги.

По назначению щиты делят на главные (ГРЩ), аварийные (АРЩ), распределительные (РЩ), питания с берега (ЩПБ) и другие.


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



Сейчас читают про: