Требования к качеству электроэнергии в ГЭУ

В главных генераторах ГЭУ при номинальном напряжении допускаются перегрузки по току до 10% в течении 2 часов и до 25% в течении 5 мин.

Генераторы постоянного тока должны выдерживать в маневренных режимах перегрузки по току до 2Iн -5с и 1, 6Iн -60с. Генераторы переменного тока – перегрузки по току до 4Iн -3с.

Главные генераторы постоянного тока мощностью более 600кВт должны допускать форсироровку возбуждения до 25%, а генераторы переменного тока 3,5 кратную от номинального значения 30с при пониженной на 20% частоте.

ГЭД постоянного тока допускают форсировку возбуждения до 25% в течение часа в швартовом режиме, а ГЭД переменного тока – длительно до 15% для обеспечения работы установки при волнении моря.

Главные машины ГЭУ снабжаются принудительной вентиляцией. КПД главных генераторов д.б. 91% при Р 300кВт и не меньше 95% при Р >2500кВт на постоянном токе и на переменном токе 95% при P <1000кВт и 97,5% при Р > 5000кВт.

КПД ГЭД д.б. 92-94% при Р 5000кВт на постоянном токе и при переменном токе 95-97% при Р 4000кВт.

Системы возбуждения главных генераторов постоянного тока должны иметь резерв по мощности не менее 20% мощности обмоток возбуждения и запас по напряжению не менее 50% от номинального.

Возбудители генераторов переменного тока должны обеспечивать кратковременную форсировку мощности генераторов в 3,5 раза при пусках и реверсах ГЭД, а также длительную форсировку до 15% сверх номинального значения при движении судна в условиях волнения моря.

При использовании ЭМУ с поперечным или продольным полем предусматривается их работа на ненасыщенном участке кривой намагничивания. При применении магнитных усилителей (МУ) в системах возбуждения целесообразно использовать двухтактные схемы, в которых обмотка возбуждения главных машин делится на две равные части и включается по схеме электрического моста.

Быстродействие системы возбуждения определяется скоростью нарастания напряжения возбуждения и величиной его форсировки. Величина постоянных времени цепей возбуждения составляет 1-2с. Величина коэффициента форсировки находится в пределах 0,7-2,8 при однократной форсировке, в зависимости от величины постоянной времени возбудителя.

 

 

Пример расчета мощности ГЭД и главных генераторов

 

 

Дано: Тип судна – плавбаза.

Длина L=165,4м.

Ширина В=21,8м.

Осадка Т=8,08.

Водоизмещение V=16800г; 1025кг/м .

Скорость V s=15узлов.

1. Рассчитать буксировочную мощность ;

.

V =16390м (16800:1,025); =15·0.515=7.725м/c = V s 0,515м/c.

С =68 по диаграмме Пампеля при

; .

;

х =1,05 для двух валов;

.

.

2. Полезная тяга: .

3. Коэффициент попутного потока для двухвинтовых судов

.

4. Коэффициент засасывания: .

5. Полная сила упора, создаваемая гребными валами .

6. Осевая скорость винта .

7. Диаметр гребных винтов в кормовом подзоре .

8. Угловая скорость винта «Vв», определяем величину коэффициента и К₁:

Принимаем Vв =2рад/с.

; об/с.

.

9. КПД изолированного винта определяем по вспомогательной диаграмме Пампеля в зависимости от и К₁:

.

10. Пропульсивный КПД:

,

где i - множитель Фруда = 0,97-1, учитывающий неравномерность потока

.

11. Мощность, подводимая к гребному винту: .

12. Мощность на валу ГЭД:

где η_в = 0,95 -КПД валопровода.

13. Выбираем 2 двигателя по 2350кВт, т. ПГ150, U =1000В, , Iя =2500А, с независимым возбуждением.

14. Определяем мощность генераторов: .

Вопросы для самоконтроля.

1. Требования к качеству электроэнергии в ГЭУ
2. Пример расчета мощности ГЭД и главных генераторов.

Гребные электродвигатели, генераторы и вентильные

Преобразователи тока и частоты

 

Общие положения

 

 

Электромашины и аппаратура для ГЭУ либо создаётся специально, либо общепромышленного типа приспосабливается к судовым условиям. Исполнение машин, как правило, защищенное. ГЭД имеет обычно небольшую частоту вращения порядка 100-120об/мин, но в зависимости от конструкции судна, винта и его диаметра обороты могут достигать до 700об/мин. При больших оборотах электродвигатель соединяется с валом через редуктор. Вентиляция ГЭД осуществляется по замкнутому циклу с воздухоохладителем. Вентиляторы устанавливают, как правило, на корпусе ГЭД. Движители делают на двух стояковых подшипниках с принудительной смазкой и охлаждением. Станины и подшипники со стороны гребного вала заземляются для защиты от блуждающих токов, а с противоположной стороны изолируются.

ГЭД постоянного тока обычно двухякорные, и каждый якорь имеет самостоятельную систему охлаждения. Двухякорное исполнение уменьшает диаметр и момент инерции машины, повышает надёжность и даёт возможность получать большую мощность. Имеют изоляцию обмоток класса «В» с применением стекловолокнистых материалов во влагостойком исполнении. Снабжаются компенсационными обмотками.

Генераторы постоянного тока имеют частоту вращения 500-1000 об/мин и защищенное исполнение с принудительной вентиляцией.

Напряжение ГЭУ выбирается в зависимости от мощности электрических машин. В установках большой мощности применяют более высокое напряжение с целью уменьшения сечения кабеля, токоведущих частей аппаратов в главной цепи и якорных обмоток электрических машин.

Напряжение электрических машин постоянного тока ограничивается предельно допустимым напряжением между коллекторными пластинами (не более16-18 В во избежание кругового огня), расстоянием между разнополярными щётками, условиями коммутации, диаметром коллектора и якоря. Поэтому обычно напряжение не превышает 1200 В.

В ГЭУ переменного тока используются двигатели синхронные и асинхронные (короткозамкнутые, с фазным ротором и с переключением пар полюсов). Асинхронные двигатели (АД), особенно с короткозамкнутым ротором просты и надёжны, обладают хорошими пусковыми характеристиками, но имеют сравнительно низкий , а у тихоходных даже до 0,7, т.к. по условиям сборки у них большой воздушный зазор, увеличивающий реактивный ток намагничивания.

Синхронные двигатели (СД) имеют пусковую короткозамкнутую обмотку, создающую достаточно большой пусковой момент. В конце асинхронного пуска обмотка возбуждения ротора подключается к возбудителю постоянного тока.

Основное преимущество СД – высокий = 1. Поэтому размеры СД меньше, чем АД при той же активной мощности. КПД СД выше, чем у АД из-за уменьшения тока статора и меньших потерь в роторе. Благодаря большому воздушному зазору в СД уменьшается индуктивное сопротивление по продольной оси «», так как в этом случае снижается влияние МДС реакции статора. При этом возрастает перегрузочная способность

. (5.1)

СД менее чувствителен к колебаниям напряжения, т.к. его пропорционален первой степени напряжения, а у АД - второй.

Некоторые иностранные фирмы используют быстроходные АД, соединяя их с гребным валом через редуктор, что даёт возможность применения АД на подшипниках качения, с малым воздушным зазором, с повышенным (>0,83) и КПД. Иногда один гребной вал приводится во вращение двумя АД. При мощностях порядка 1000 кВт выгоднее применять быстроходные АД, хотя и с редуктором или тихоходные СД без редуктора. При единой электростанции для ГЭУ и судовых потребителей применяют переменный ток, что значительно выгодней.

Генераторы переменного тока применяют защищённого исполнения с одним подшипником (второй общий с приводным двигателем), с принудительной или самовентиляцией. Для дизель-генераторов (ДГ) обороты обычно 750-1500об/мин, а для тахогенераторов (ТГ)-3000об/мин. В ГЭУ в несколько тысяч киловатт применяют повышенное напряжение от 2 до 6,3 кВ. Частота рекомендуется 50 Гц. В ГЭУ постоянного тока для питания ГЭД используются неуправляемые выпрямители, присоединённые непосредственно к зажимам генератора и управляемые выпрямители, присоединённые к сборным шинам электростанции, которая может быть единой для ГЭД и судовых потребителей. Обычно используются трёхфазные выпрямители. Среднее выпрямленное напряжение управляемость трёхфазного выпрямителя.

, (5.2)

где E - линейное максимальное (амплитудное) значение питающего синусоидального напряжения, В.

- величина выпрямленного тока, А.

- индуктивное сопротивление фазной обмотки, Ом.

- угол управления или отпирания.

Значения тока: .

Для питания синхронных и асинхронных ГЭД используются часто вентильные преобразователи частоты, обеспечивающие и регулирование оборотов.

Преобразователь частоты может быть со звеном постоянного тока - выпрямителем от которого питается автономный инвертор. Частота и напряжение на выходе инвертора могут изменятся в широких пределах.

Применяются также непосредственные преобразователи частоты (НПЧ), в которых нет выпрямителя в явной форме; в этом случае выпрямление производится одними и теми же группами вентилей. Происходит прямое преобразование постоянной частоты и напряжения в регулируемые на выходе. Но частота на выходе всегда ниже частоты на входе: <0,5 . Чем больше и меньше , тем плавней происходит изменение . С уменьшением необходимо пропорционально ей снижать амплитуду выходного напряжения, для чего приходится изменять угол открытия вентилей в течение периода .

 

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: