 |
Определение общей мощности, необходимой для питания потребителей в каждом из режимов работы судна является основной для выбора количества генераторных агрегатов, мощности и типа каждого из них.
|
|
|
|
Исходя из экономических соображений и расчёта (активная и реактивная мощности и коэффициент мощностей), а также правил Морского Регистра были выбраны следующие генераторные агрегаты.
Исходя из мощностей, полученных по режимам, целесообразно применить 3 основных генератора типа: МСК 625 – 1500, а так же один аварийный генератор типа: МСК 92 – 4.
Основные генераторы:
Pном = 500 кВт
f = 50 Гц
Uном =380 В
| Изм. |
| Лист |
| № документа |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 9 |
| КП 180407.65. ПЗ |
Аварийный генератор:
Pном = 100 кВт
f = 50 Гц
Uном =380 В
Cos ᵩ = 0.8
Рис. 1. – Загрузка генераторов по режимам работы судна
Разнес по режимам всех потребителей, посчитал нагрузки и в соответствии с этими нагрузками выбрал такие генераторы, чтобы нагрузки были в пределах не менее 60% и не более 90%.
Ходовой режим (P=400 кВт), загрузка генератора 73,7%;
Промысловый режим (P=1200 кВт), загрузка генератора 80,6%;
| Изм. |
| Лист |
| № документа |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 10 |
| КП 180407.65. ПЗ |
Аварийный режим (P=132 кВт), загрузка генератора 76,3%;
Стоянка без погрузки (P=385 кВт), загрузка генератора 78,8%;
Стоянка с погрузкой (P=471 кВт), загрузка генератора 88,4%;
3 РАСЧЕТ И ВЫБОР СЕЧЕНИЯ КАБЕЛЕЙ СУДОВОЙ СЕТИ
Проведем расчет сечения кабелей и токов на участках судовой сети переменного трехфазного тока, показанной ниже:
| Изм. |
| Лист |
| № документа |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 11 |
| КП 180407.65. ПЗ |
Расчет тока генератора:
|
(3.1)
Где Р- ном. мощность ГА, U- ном. напряжение ГА, cosφ - ном. ГА
Выбираем автомат типа В А 74-43 А номинальный ток 1250А. Так как ток имеет большую величину. Соединять генератор с ГРЩ будем медными шинами сечением 50*8
|
|
|
Расчет тока грузовой лебедки:
 А
|
(3.2)
Так как по правому борту грузовая лебедка идентична с грузовой лебедкой по левому борту, следовательно расчетные токи обеих лебедок равны.
Выбираем автомат А3324 (номинальный ток на 80А).
Так как питание лебедок осуществляется тремя фазами, то жильность кабеля равна 3. Сечение кабеля грузовой лебедки: 3*25 мм.
Марка кабеля КНРУ-кабель с медными жилами, резиновой изоляцией, в утолщенной резиновой маслобензостойкой оболочке, не распространяющей горение.
| Изм. |
| Лист |
| № документа |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 12 |
| КП 180407.65. ПЗ |
Проверка расчёта
| Изм. |
| Лист |
| № документа |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 13 |
| КП 180407.65. ПЗ |
|
 %
|
Так как падение меньше допустимого 6% то сечение кабеля выбрано правильно
На участке от РЩ до грузовой лебедки
|
|
|
|
|
Суммарные потери в кабеле от ГРЩ до потребителей
|
|
Вывод:
Расчёт потерь произведён верно. Так как суммарные потери в кабелях менее 6%.
| Изм. |
| Лист |
| № документа |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 14 |
| КП 180407.65. ПЗ |
4 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
Базовое напряжение:
(4.1)
Базовая мощность:
(4.2)
Базовый ток:
(4.3)
Базовое сопротивление генераторов
(4.4)
Удельные активные и индуктивные сопротивления медных шин:
Индуктивное сопротивление медных шин:
Sном - полная мощность генератора
Zбазшин базовое сопротивление шин
Rвыкл активное сопротивление выключателя
Xвыкл индуктивное сопротивление выключателя
Zбазвыкл базовое сопротивление выключателя
Rгрщ активное сопротивление шин грщ
Xгрщ индуктивное сопротивление шин грщ
| Изм. |
| Лист |
| № документа |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 15 |
| КП 180407.65. ПЗ |
|
|
|
Сопротивление генератора
|
(4.5)
Хd-индуктивное сопротивление генератора
|
|
|
|
|
|
|
| Изм. |
| Лист |
| № документа |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 16 |
| КП 180407.65. ПЗ |
|
Рассчитываем эквивалентное сопротивление второго участка цепи
|
|
Рассчитываем суммарное сопротивление первого и второго участка цепи
|
ЭДС генераторов равно 380 В и поэтому базисное напряжение приняли тоже 380 В.Тогда ЭДС в относительных единицах будет равен следующим значениям.
E1=E2=E3=1
| Изм. |
| Лист |
| № документа |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 17 |
| КП 180407.65. ПЗ |
|
Суммарное сопротивление третьего участка
|
Эдс в точке короткого замыкания
|
Сопротивление в точке короткого замыкания
| Изм. |
| Лист |
| № документа |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 18 |
| КП 180407.65. ПЗ |
|
Ток короткого замыкания на шинах
Берём базисный ток по модулю
|
Рассчитываем ударный ток
|
|
|
При расчёте ударный ток составил 15.5 кА автомат выбранной цепи ВА 74-43 с номинальным током 1250 А выдерживает ударный ток электродинамической устойчивости 110кА.Отсюда вывод.Автомат выбран правильно.
| Изм. |
| Лист |
| № документа |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 19 |
| КП 180407.65. ПЗ |
| Изм.И |
| Лис |
| № документа№ |
| Подпи |
| Да |
| Лис |
| 202 |
| КП 180407.65. ПЗКП 180407.65. ПЗ |
Самый мощный потребитель на судне брашпиль его нагрузка 22кВт
По графику Yэ к в =1,23 при cosφ =0.78
|
| Изм. |
| Лист |
| № документа |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 21 |
| КП 180407.65. ПЗ |
По графику провал напряжения на генераторе будет равен 12%
5 РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ ГЕНЕРАТОРОВ
Параллельная работа генераторов ДЭС обеспечивает повышение надежности электроснабжения потребителей и экономичности эксплуатации ДЭС, а также уменьшает отклонения частоты и напряжения при колебаниях нагрузки. Поэтому для большинства генераторов ДЭС предусмотрен режим параллельной работы как с внешней электросистемой, так и с другими ДЭС.
Параллельная работа генераторов требует выполнения специальных условий, необходимых для безаварийного включения генераторов ДЭС на параллельную работу, и устойчивой, надежной работы нескольких ДЭС в условиях эксплуатации:
|
|
|
1. Напряжения генератора и напряжения сети должны быть равны.
| Изм. . |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| КП 180407.65. ПЗ |
| Разраб. |
| Глёза А.О |
| Провер. |
| Кажекин И. Е. |
| Реценз |
| Н. Контр. |
| Утверд. |
| Разработка устройства автоматической синхронизации генераторов |
| Лит. |
| Листов |
| КГТУ гр.11-ЗЭА |
3. ЭДС генератора и напряжения сети должны быть равны и находиться в противофазе.
4. Генератор и сеть должны быть сфазированными, т.е порядок следования фаз на вывoдaх генератора должен быть таким же, как и на зажимах сети.
Для обеспечения данных условий, используют устройства автоматической синхронизации генераторов.
Разработанный синхронизатор представляет собой конструктивно единый прибор, заключённый в корпус брызгозащищённого исполнения, и состоит из:
БКЧ - блок контроля частоты;
БКН – блок контроля напряжения;
БКФ – блок контроля чередования фаз;
Микроконтроллер, куда поступают необходимые сигналы, и который обрабатывает их в соответствии с заложенным в него алгоритмом.
| Изм. |
| Лист |
| № документа |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 23 |
| КП 180407.65. ПЗ |
Когда необходимо включение второго генератора, на устройство синхронизации подаётся питание. С помощью трансформаторов T1 и Т2 снимаются напряжения, данные частоты и чередования фаз с шины фазы А генератора G1 и шины А подключаемого генератора G2. Данные параметры поступают в устройство синхронизации.
|
|
|
Блок контроля напряжения измеряет текущие напряжения на шинах генераторов.
Текущие напряжения выпрямляются и понижаются для нормальной работы микроконтроллера.
Блок контроля частоты преобразует частоту на шинах генераторов в постоянные пропорциональные частотам напряжения, и подаёт их на входы микроконтроллера.
Блок контроля чередования фаз измеряет угол расхождения фаз А генераторов G1 и G2. Блок представляет собой устройство, в котором вычитаются напряжения фаз А главного и подключаемого генераторов. Данные с этого блока поступают на входы микроконтроллера.
Логика работы микроконтроллера:
После подачи питания на установку, микроконтроллер (далее мк) отсчитывает временную паузу, необходимую для вывoдa первичного двигателя в рабочий режим. После этого мк. начинает работу с частотами и напряжениями генераторов G1 и G2.
Для напряжений:
В случае, если Ug1 > Ug2, на выходе мк. появляется сигнал, идущий на обмотку возбуждения генератора G2, который увеличивает ток возбуждения на обмотке. В обратной ситуации, когда Ug1 < Ug2, появляется сигнал, уменьшающий ток в обмотке возбуждения генератора G2.
Для частот:
| Изм. |
| Лист |
| № документа |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 24 |
| КП 180407.65. ПЗ |
Для чередования фаз:
После того, как напряжения и частоты генераторов были уравнены, запускается алгоритм согласования фаз. Для согласования фаз необходимо, чтобы разность частот и разность напряжений G1 и G2 были равны нулю.
В соответствии с полученными значениями в небольших пределах изменяются скорость вращения генератора G2 и/или его ток возбуждения.
Когда все условия будут соблюдены, на выходе мк. появится сигнал, замыкающий контакт реле К, который включает генератор в сеть. При необходимости, устройство синхронизации выводит текущие параметры на подключённую переферию.
После того, как необходимость во втором генераторе отпадёт, мк. автоматически переведёт нагрузку на основной генератор, отключит от сети, и выключит генераторную установку.
Заключение
В данном курсовом проекте была произведена исследовательская работа по проектированию электрической системы судна. Был произведен расчёт нагрузки СЭС по режимам работы судна, выбор типа, числа и мощности ГА СЭС, разработка схемы генерирования и распределения энергии, расчет токов протекающих по кабелям, выбор автоматов и кабеля, расчет токов короткого замыкания. По данным расчета разработанная СЭС может применятся на судах данного типа.
|
|
|
| Изм. |
| Лист |
| № документа |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 25 |
| КП 180407.65. ПЗ |
Список используемой литературы
1. Лейкин В.С. Автоматизированные электроэнергетические системы промысловых судов. 1987г.
2. Ивашов В.Т. Проектирование судовых электроэнергетических систем. 2005 г.
3. Михайлов В.А. Автоматизированные электроэнергетические системы судов, 1977
4. Справочник судового электротехника/ Под ред. Г.И. Китаенко.-Л.: Судостроение, 1980г.
5. Константинов В.Н. Системы и устройства автоматизации судовых электроэнергетических установок. л.: Судостроение, 1988г
| Изм. |
| Лист |
| № документа |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 26 |
| КП 180407.65. ПЗ |
|
|
|
