ФГОУ ВПО «МГА имени адмирала Ф.Ф. Ушакова» Новороссийская государственная морская академия Судомеханический факультет С.А. Волченко ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ И ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ГРЕБНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ Учебно-методическое пособие по дисциплине "Автоматизированные гребные электрические установки" Новороссийск 2005 УДК 629.12.037.4-83 Реферат Учебно-методическое пособие предназначено для курсантов электромеханической специальности, изучающих курс "Автоматизированные гребные электрические установки", для выполнения расчетной работы по курсу, а также подготовке к практическим занятиям. В пособии, в соответствии требованиями Программы курса, рассмотрен выбор основных элементов гребной электрической установки – главных генераторов и гребных электродвигателей, возбудителей и других элементов ГЭУ и схем, приведены особенности ГЭУ, требования Правил Регистра, справочные данные, рассмотрены примеры выполнения судов различного назначения. Пособие может быть использовано также студентами заочной формы обучения изучающими курс АГЭУ и при выполнении контрольных работ. Учебно-методическое пособие содержит 42 с, 15 рис., 3 табл. Рассмотрено и утверждено на заседании кафедры "____"___________2005г. Протокол №_____ 3 СОДЕРЖАНИЕ Содержание 3 Основные сокращения 4 Предисловие 5 1. Выбор гребного электродвигателя и главного генератора, схемы главного тока 6 1.1 Расчет буксировочной мощности 6 1.2 Расчет мощности на валу гребного электродвигателя и определение его частоты вращения 1.3 Выбор гребных электродвигателей и главных генераторов ГЭУ 7 9 1.4 Выбор схемы главного тока 11 1.5 Выбор возбудительных агрегатов 14 2. ГЭУ с полупроводниковыми преобразователями 17 2.1 Расчет параметров схемы выпрямления 17 2.2 Выбор сглаживающего дросселя 19 3. Состав оборудования и защита ГЭУ 20 4. Особенности ГЭУ различных судов 22 5. Суда с винторулевыми комплексами Azipod unit. 27 6. ГЭУ судов различного назначения 30 6.1 Портовый ледокол "Василий Прончищев" 30 6.2 Дизель – электроход "Лена" 34 6.3 Паромы типа "Кангуро" 36 Список используемых и рекомендуемых источников 38 Приложения. Таблицы. 1П. Технические характеристики генераторов 39 2.П Технические характеристики гребных электродвигателей 40 3.П Характеристики и параметры ГЭУ судов различного назначения 41 Основные обозначения и сокращения I U P R X N G M АГП АД АРЩ ВРШ ВФШ ВГ ВД ВП ВУ ГГ Г-Д ГПН ГРЩ ГЭУ ГЭД ДГ ДЭГУ ТЭГУ ПУ КПД ОС МУ РУ СГ ТР ЦПУ ЭМУ ЭЭС - ток - напряжение - активная мощность - активное сопротивление - реактивное сопротивление - буксировочная мощность - генератор - двигатель - автомат гашения поля - асинхронный двигатель - аварийный распределительный щит - винт с регулируемым шагом - винт с фиксируемым шагом - возбудитель генератора - возбудитель двигателя - выпрямительный преобразователь - выпрямительная установка - главный генератор - система генератор – двигатель - генератор постоянного напряжения - главный распределительный щит - гребная электрическая установка - гребной электродвигатель - дизель-генератор - дизель-электрическая гребная установка - турбоэлектрическая гребная установка - пост управления - коэффициент полезного действия - обратная связь - магнитный усилитель - распределительное устройство - синхронный генератор - трансформатор - центральный пост управления - электромашинный усилитель - электроэнергетическая система 5 Предисловие Особая группа судов морского транспорта – ледоколы, рефрижераторы, паромы, спасательные суда и суда специального назначения, используют электропривод гребных винтов – гребные электрические установки. ГЭУ по сравнению с другими способами передачи мощности наиболее эффективно обеспечивают необходимые характеристики силовой установки, улучшают маневренные, перегрузочные, частичные и многие другие режимы, позволяют создать суда с единой энергетической установкой, высокой степенью автоматизации рабочих процессов. Широкий диапазон требований к ГЭУ, в том числе нормативных документов, вызывает при проектировании и проведении расчетов необходимость в систематизированных сведениях о ГЭУ - характеристиках, принципах выбора типа ГЭУ, построении схем главного тока, возбуждения, управления, выборе главного и вспомогательного оборудования, коммутационной аппаратуры и других элементов систем электродвижения и электроснабжения. При этом необходимо учитывать также экономические характеристики серийно выпускаемого электрооборудования, опыт эксплуатации аналогичных установок, в том числе результаты внедрения новых разработок. Отмеченные требования отражены в учебно-методическом пособии применительно к конкретным задачам расчетной работы – определению параметров и выбору основных элементов и схем электрического оборудования ГЭУ – главных генераторов, гребных электродвигателей, возбудителей, выпрямительных и других элементов современных и перспективных установок. Приводятся сведения о принципах выбора и требованиях Регистра при построении схем главного тока и возбуждения, расчете элементов ГЭУ, рассмотрены особенности выбора ГЭУ различных судов. В приложении приведены справочные данные по техническим характеристикам главных генераторов, гребных электродвигателей и возбудителей ГЭУ. Методически, при определении основных параметров гребной электрической установки, последовательно выбирают: - тип гребной электрической установки – ДЭГУ или ТЭГУ, по требованиям к основным техническим характеристикам, необходимой мощности, КПД, компактности установки; - род тока – постоянный, переменный или постоянно-переменный, обычно выбирают по характерным особенностям электрооборудования судна, его применения, требованиям к надежности и эксплуатационным характеристикам; - номинальные напряжения главных и вспомогательных цепей, частоту питающего напряжения - по мощности ГЭУ, типу электрооборудования; - число и мощность главных машин гребной электрической установки – ГЭД и ГГ исходя из эксплуатационных режимов работы, необходимых характеристик ГЭУ и судна, его объемного водоизмещения и заданной скорости, - определяют компоновку первичных двигателей и электрооборудования - в зависимости от типа судна и характера перевозимого груза. На следующем этапе в соответствии с выбранным оборудованием, требованиями Регистра и особенностями эксплуатации определяют: - схему главного тока и схемы вспомогательных цепей и устройств; - схемы и основные элементы главного распределительного устройства; - устройства, схемы и элементы собственных нужд, защиты и др. В такой же последовательности материал целесообразно излагать и в расчетной работе. В учебно-методическом пособии приведены основные разделы расчета в объеме, достаточном для выполнения курсовой или контрольной работы. Рассмотрены примеры построения типовых ГЭУ известных судов, в том числе особенности компоновки и состав электрооборудования, схемы главного тока, возбуждения и регулирования. В таблицах приложения приведены параметры и технические характеристики наиболее распространенных генераторов, гребных электродвигателей, возбудителей, а также основные характеристики ГЭУ судов различного назначения. 7 1. ВЫБОР ГРЕБНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ И ГЛАВНОГО ГЕНЕРАТОРА, СХЕМЫ ГЛАВНОГО ТОКА 1.1 Расчет буксировочной мощности Выбор ГЭД и ГГ начинают с расчета буксировочной мощности судна. Приближенные методы определения буксировочной мощности – Папмеля, Эйра, адмиралтейских коэффициентов, используют полученные экспериментально диаграммы, учитывающие сопротивление воды при движении различных судов. Диаграмма \1\ для определения эмпирических коэффициентов формулы Папмеля приведена на рис.1. Рис.1 Для судна нормальных обводов при заданной скорости S, буксировочная мощность NR определяется из формулы Э.Э. Папмеля: V S3 x N R 0,736 , кВт, L c (1) где V – объемное водоизмещение судна, м3; L – длина судна, м; S – скорость судна, уз; с – эмпирический коэффициент, определяемый из диаграммы, рис 1; х – множитель, зависящий от числа гребных валов – Число валов 1 2 3 4 х 1 1,05 1,075 1,1 - поправочный коэффициент длины судна, равный 0,7 0,3 L , 100 при 100 м применяют 1,0 ; - характеристика остроты корпуса судна – 10 б п B V , бп , L LBT где бп – коэффициент общей полноты корпуса при В и Т – размерах ширины и осадки, м. Полученное значение буксировочной мощности NR определяет в основном мощности гребного электродвигателя и главного генератора ГЭУ. 1.2 Расчет мощности на валу гребного электродвигателя и определение его частоты вращения Мощность на валу ГЭД – РДВ определяют по полученному значению буксировочной мощности NR следующим образом: 1) Определяют буксировочное сопротивление R или равную ему полезную тягу Ре, кН: Pe NR , где 0,515 S м с (т.к. 1 уз 1миля час (2) 1852 м 0,515 м с ) 3600 с 2) Коэффициент попутного потока W по формуле Тейлора: - для одновинтовых судов W1 = 0,58 бп – 0,1 - для двухвинтовых W2 = 0,5 бп – 0,16 3) Коэффициент засасывания t по формуле Шенхерра: - для одновинтовых судов t1 = kW1, где 0,5 0,7 для судов с обткаемыми рулями k 0,9 1,05 для судов с пластинчат ыми рулями - для двухвинтовых судов 0,25 W2 0,14 для судов с валовыми рукавами t2 0,7 W2 0,06 для судов с кронштейнами гребных валов 9 4) Полная сила упора Р, кН, создаваемая гребным валом P Pe (1 t ) 5) Осевая скорость винта р, м/с, относительно струи воды p (1 W) 6) Диаметры гребных винтов при размещении в кормовом подзоре: - для одновинтовых судов D1 = (0,6 – 0,75) Тк - для двухвинтовых D1 = (0,6 – 0,7) Тк, где Тк – осадка судна кормой, м. 7) Определяют по вспомогательной диаграмме Папмеля КПД изолированного винта- р (р 0,720,77) и пропульсивный КПД- p 1 t i (р 0,70,75) 1 W 8) Определяют мощность, подводимую к гребному винту Np, кВт NP = NR / 9) Мощность на валу ГЭД с учетом КПД валопровода В 0,950,98 определится из выражения: РДВ = Np / В, кВт (3) По полученному значению РДВ выбирают число, тип и мощность гребных электродвигателей. Частоту вращения ГЭД выбирают в зависимости от условий: - максимального КПД ГЭУ; - минимального расхода топлива; - требуемых минимальных первоначальных затрат на оборудование или массы установки; - минимальных годовых эксплуатационных расходов. На судах гражданского флота оптимальную частоту вращения гребного винта обычно определяют из следующих условий – получение максимального КПД ГЭУ для получения минимального расхода топлива при полном ходе судна. При этом номинальная скорость ГЭД определяется точкой пересечения характеристики винта Np = f(w) в основном режиме с прямой необходимой мощности двигателя РДВ = const. 1.3 Выбор гребных электродвигателей и главных генераторов ГЭУ В ГЭУ постоянного тока выбор типа гребных электродвигателей сводится к определению числа якорей, типа корпуса и характера возбуждения ГЭД. Выбор двухъякорного двигателя оправдан для обеспечения повышенной живучести судна, пониженного напряжения на коллекторе или условия экономичности хода при мощности менее 25% мощности полного хода, а также когда одноякорный двигатель не удается разместить в корме судна. Однако, одноякорные ГЭД предпочтительней двухякорных из-за меньшей массы, длины и объема, простоты распределительных устройств. Для улучшения условий коммутации выбирают ГЭД с дополнительными полюсами и компенсационной обмоткой. Число ГЭД обычно равно числу гребных валов. Выбор главных генераторов производят из условий максимального КПД установки, простоты обслуживания, надежности работы и минимальной стоимости ГЭУ. Технические характеристики ГГ и ГЭД приведены в таблицах 1.П, 2.П. Мощность главных генераторов определяют по мощности гребных электродвигателей с учетом режимов работы ГЭУ и предполагаемого применения специфических приемников, работающих в этих режимах, а скорость ГГ – в соответствии со скоростью первичных двигателей. Режимы работы ГЭУ: а) режим стоянки – работают системы управления и контроля, вентиляция, насосы охлаждения и т.д.; б) ходовой режим – мощность ходового режима определяется с учетом суммарной мощности общесудовых приемников, используемых только в ходовом режиме (не относящихся к ГЭУ); в) маневренный режим – мощность этого режима определяется прибавлением мощности потребителей, включаемых только в маневренном режиме (подруливающее устройство, привод шага ВРШ); г) режим стоянки с грузовыми операциями – также требует увеличения мощности за счет приемников, включаемых при грузовых операциях. С учетом этих мощностей выбирается число и номинальная мощность генераторов. 11 В ГЭУ постоянного тока при мощности ГЭД более 1500 кВт устанавливают два генератора и более, а в ГЭУ переменного тока – один генератор до мощности 3000 4000 кВт. При больших буксировочных мощностях обычно применяют ГЭУ переменного и переменно-постоянного тока. Перегрузка и системы возбуждения главных генераторов ГЭУ. Главные генераторы переменного тока должны допускать кратковременную – до 30 с, 2,5 3,5 кратную форсировку возбуждения при пониженной – до 30% частоте сети, а также длительную форсировку возбуждения 110 115% при номиналь- ной частоте сети. Кроме этого, ГГ при номинальном напряжении должны обеспечивать перегрузки по току- 10% в течение 2 часов и 25% – 5 мин. При маневренных режимах и возможных коротких замыканиях генераторы постоянного тока должны выдерживать перегрузки по току- 1,6 Iн в течение 1 мин, а переменного тока- 4 Iн в течение 3 с. Рекомендуемые значения КПД для ГГ и ГЭД возрастают с ростом мощности от 91% до 95% для ГЭУ постоянного тока и 95 97% для ГЭУ переменного тока. Конструкции электрических машин ГГ и ГЭД обычно выполняются в брызгонепроницаемом или водозащищенном исполнении, с принудительной вентиляцией по замкнутому или разомкнутому циклу и определяются требованиями Правил Регистра. Так, при замкнутой системе вентиляции, необходимы устройства контроля температуры выходящего воздуха и воды, а при принудительном воздушном охлаждении каждый из двух вентиляторов должен обеспечить нормальные условия работы ГЭД. Система принудительной смазки должна также оборудоваться двумя насосами, каждый из которых обеспечивает нормальную работу установки, при контроле давления и температуры масла на выходе из подшипников. При этом масляная система ГЭД должна иметь фильтр очистки и расходную цистерну для подачи масла в течение не менее 15 мин. В электрических машинах мощностью более 5000 кВт должны устанавливаться датчики температуры в местах появления наибольших температур. Рекомендуется не менее шести датчиков для каждой машины. Коллекторные машины должны работать практически без искрения при любой нагрузке - от холостого хода, до номинальной. Искрение при перегрузках не должно вызывать повреждение щеток и коллектора, при этом в конструкции машин с якорем более 1000 кг должна быть предусмотрена возможность наблюдения и обслуживания коллектора (обработки) без выема якоря. При выборе первичных двигателей для привода генераторов необходимо учитывать снижение их мощностей при эксплуатации судна в условиях повышенной температуры воздуха и забортной воды. Дизели должны обеспечить работу с перегрузкой не менее 10% номинальной мощности в течение не менее 1 часа (турбины – 20% в течение 5 мин). При превышении номинальной (расчетной) частоты вращения дизеля более чем на 10% должна снижаться подача топлива регулятором, а при превышении частоты вращения более чем на 15% (турбин – 20%)- предельный регулятор прекращает подачу топлива. Кроме этого турбоагрегаты должны иметь регулятор скорости, ограничивающий частоту вращения при полном снятии нагрузки ниже уставки срабатывания предельного регулятора (выключателя). 1.4 Выбор схемы главного тока В ГЭУ постоянного тока характерными особенностями являются следующие – возможность быстрого реверса гребного электродвигателя без переключений в цепях главного тока (т.е. изменением возбуждения главных генераторов), а также возможность использования полной мощности установки на промежуточных скоростях судна. В условиях высоких требований резервирования, надежности установки и безопасности эксплуатации, а так же легкости защиты ГЭУ при перегрузках и регулировании получили наибольшее распространение схемы с последовательным соединением электрических машин в цепях главного тока. На рис. 2 приведены схемы одновальных и двухвальных ГЭУ постоянного тока - одноконтурного (а, б, в) и двухконтурного (г, д) вариантов. Схема е) относится к одному из вариантов, зависящем от положения переключателей К1 – К4 цепи главного тока (переключающих без разрыва тока). 13 Последовательное соединение генераторов требует менее сложной системы регулирования и обеспечивает широкий диапазон изменения частоты вращения ГЭД. В этом случае наибольшее напряжение в цепи главного тока равно суммарному напряжению последовательно соединенных генераторов. Рис. 2 В сравнении с одноконтурными, приведенная выше двухконтурная система ГЭУ, варианты (г, д, е), обладает большей живучестью, что особенно важно для одновальных ГЭУ. В двухконтурной схеме допустимо применение только одного генератора в контуре. В ГЭУ переменного тока все дизель-генераторы могут работать параллельно на общие шины РУ, что повышает экономичность работы при частичных режимах и надежность электроснабжения ГЭУ. В одновальных установках, использующих ВРШ, генераторы и ГЭД работают с постоянной частотой вращения, а отбор мощности для питания общесудовых потребителей производится через трансформатор от шин РУ, рис. 3,а). При использовании ВФШ регулирование частоты вращения ГЭД производится изменением частоты вращения первичного двигателя или с помощью статических преобразователей частоты. В двухконтурной системе ГЭУ, рис. 3,б), реверсивные переключатели П 1, П2 сблокированы для одновременности переключений, а генераторы G1, G2 должны работать синхронно, так как роторы ГЭД имеют общий гребной вал. Рис. 3 В ГЭУ переменного тока при использовании быстроходных электрических машин с турбогенераторной установкой, нашли применение схемы не предусматривающие параллельную работу генераторов, например, двухконтурные, двухвальные. В ГЭУ переменно-постоянного тока с неуправляемыми выпрямителями обычно применяют те же схемы, что и в ГЭУ постоянного тока с использованием в цепи главного тока сглаживающего дросселя. На рис. 4 приведена схема главного тока двухвальной ГЭУ с управляемыми выпрямителями и единой электростанцией, в которой отбор мощности на общесудовые нагрузки осуществляется от шин РУ ГЭУ с помощью трансформатора Тр1. В схеме возможно применение сглаживающих дросселей в цепи постоянного тока и реакторов или фильтров в цепи переменного тока. Рис. 4 Рис. 5 15 На рис. 5 изображена схема ГЭУ двойного рода тока со вспомогательной электростанцией, состоящей из генератора G2, приводимого во вращение асинхронным двигателем АД, получающим питание от щита Щ-1. От щита Щ-1 питаются также электроприводы кранов, лебедок и другие потребители с эпизодическим, повторно-кратковременным режимом работы, а остальные, более критичные к качеству напряжения – от щита Щ-2 вспомогательной электростанции. Выбор конкретной схемы главного тока определяется выбором типа ГЭУ и назначением судна, т.е. особенностями его эксплуатации (см. раздел 4). Допустимые напряжения. В цепях главного в ГЭУ постоянного тока применяют напряжения до 1200В, а в ГЭУ переменного тока до 7500 В. При больших мощностях, потребных для движения судна, параметры напряжения более высокие, так на иностранных судах даже до 10-14 кВ. Напряжения в цепях управления, сигнализации, защиты до 220 В постоянного и 380 В переменного тока. Рекомендуется применение изоляции не ниже класса Е (допустимая температура t = 120). Кабели только медные, цепи главного тока ГЭУ должны прокладываться отдельно от кабелей низкого напряжения и кабелей другого назначения. Кабели и провода для цепей питания, управления и сигнализации должны иметь многопроволочные гибкие жилы сечением не менее 1,5 мм2. В помещениях электрических машин, щитов, пультов рекомендуется электрическое отопление для поддержания температуры по крайней мере на 3С выше температуры окружающего воздуха. 1.5 Выбор возбудительных агрегатов Определение мощности и выбор числа возбудителей главных машин зависит в основном от следующих факторов: - числа главных генераторов и ГЭД, - системы возбуждения генераторов, - величины и необходимости резерва, - числа гребных валов и машинных отделений. Предварительное определение мощности и характеристик возбудительных агрегатов осуществляется следующим образом: 1) Мощность возбуждения принимают равной от 0,5% мощности ГГ переменного тока и 1% от мощности генератора постоянного тока, и 0,6 1% мощности ГЭД (меньшее значение при РГЭД > 10000 кВт). С учетом обеспечения форсировки возбуждения в переходных режимах необходимо полученную мощность увеличить в 2 2,5 раза. Характеристика холостого хода возбудителей должна быть линейной во всем диапазоне работы, включая и режим форсировки. 2) По полученной мощности в каталогах выбирают электрическую машину или статический преобразователь. 3) Один или несколько возбудителей могут компоноваться с одним приводным двигателем, питаемым от судовой сети. 4) Приводной двигатель выбирают с учетом суммарной мощности электрических машин включенных в агрегат и их КПД. В ГЭУ постоянного тока возбудители главных генераторов должны иметь запас мощности не менее 20% мощности, потребляемой обмотками возбуждения и разрядными резисторами и иметь запас по напряжению не менее 50%. В ГЭУ переменного тока мощность возбудителей выбирают с учетом обеспечения кратковременной форсировки (в 3,5 раза) возбуждения главных генераторов при пуске и реверсе ГЭД и длительной форсировки (до 1,15) при ходе в штормовую погоду. Расчетная мощность возбудителя Рвозб определяется мощностью потребления заданного режима хода судна и его типом при обеспечении наиболее тяжелых динамических режимов, например, для ледоколов - режима "фрезерования льда ", для буксиров – по швартовому режиму, для транспортных и пассажирских судов – по режиму хода в свободной воде. В качестве возбудителей в ГЭУ постоянного тока применяют двух- и трехобмоточные генераторы-возбудители, ЭМУ с поперечным и продольным полем, магнитные усилители и другие устройства повышающие надежность ГЭУ. При выборе магнитного усилителя часто применяют двухтактные схемы МУ, когда обмотка возбуждения разделена пополам и включена вместе с балластными ре- 17 зисторами (Rб = 0,5Rов) по мостовой схеме, питаемой от двух ВП – МУ, как на рис. 6, что обеспечивает изменение полярности напряжения ГГ и реверсирование ГЭД. В ГЭУ переменного тока могут применяться машинные возбудители, например, генераторы с независимым возбуждением или самовозбуждением. Тип возбудителя выбирают из каталога машин постоянного тока (например, серия П или ЭМ) по расчетной мощности Рвозб. Напряжение выбирают в 1,75 – 2,5 раза больше номинального напряжения обмоток возбуждения, чтобы возбудитель работал на прямолинейном участке с достаточной форсировочной способностью. Расчетную мощность возбудителя определяют из выражения: Рвозб = m I2B ROB, где m – число машин, получающих питание от одного возбудителя; IВ, RB – соответственно ток и сопротивление обмоток возбуждения. На рис.7 приведена схема ГЭУ двойного рода тока с неуправляемым выпрямителем. Применение машинного возбудителя ВГ с МУ позволяет регулировать обороты ГЭД и получить крутопадающие механические характеристики с помощью отрицательной обратной связи по току ГЭД. Рис.6 Рис. 7 Система возбуждения главных электрических машин принимается: - индивидуальной, когда каждый якорь ГЭД или ГГ имеет свой возбудитель; - централизованной, если питание обмоток возбуждения осуществляется от общих шин специальных возбудителей или судовой сети. Кроме основных машинных возбудителей обычно предусматривают резервный. В ГЭУ с одноякорным ГЭД должен предусматриваться один резервный возбудительный агрегат для всех генераторов и один для ГЭД, они могут компоноваться в один ре- зервный агрегат. Если применяется двухякорный ГЭД, то обычно предусматривают один резервный агрегат для обоих контуров главного тока с двумя возбудителями. При применении в качестве возбудителей статических преобразователей, магнитных или тиристорных усилителей, резервный агрегат может отсутствовать, если обеспечено увеличение надежности такого возбудителя за счет внутреннего резервирования, например, при снижении нагрузок его элементов по току и напряжению. 19 2. ГЭУ С ПОЛУПРОВОДНИКОВЫМИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ 2.1 Расчет параметров схемы выпрямления Для всех схем расчетными параметрами являются: среднее значение анодного тока, максимальное значение обратного напряжения, температура p-n перехода вентиля. Расчетные параметры определяют тип и класс вентилей, выбираемых для выпрямительной установки \3\. Средний ток наиболее загруженного вентиля, с учетом разбаланса тока параллельно включенных вентилей в номинальном режиме определяется по формуле: I в.ср.н I dн , К I mn 4) где Idн – выпрямленный ток номинального режима; КI – коэффициент снижения нагрузки по току, КI = 0,85 + 0,15/n; m – число фаз выпрямления, m = 3 для трехфазной схемы выпрямления; n – число параллельно включенных вентилей. Максимальное значение обратного напряжения на вентиле с учетом перегрузки вентилей равно: U обр. max 1,05 U dн Кп , 2 5) где Udн – выпрямленное напряжение Кп – коэффициент соответствующий 20%-ным перенапряжениям выпрямленного напряжения Udн, Кп = 1,2. Мощность потерь в вентиле определяют из выражения: 2 PB U 0 I ср К ф2 R д I ср , 6) где U0 – пороговое напряжение вентиля; Кф – коэффициент формы, равный отношению действующего отношения тока к среднему через вентиль, Кф = 1,73; Rд – динамическое сопротивление вентиля. КПД выпрямительной установки в номинальном режиме: Для вентиля ВКДЛВ 1000 – U0 = 0,8 В, Rд = 3,5 10-4 Ом Rпр = 3 10-4 Ом для предохранителя ПНБ-660/500 ву Pd 100 % , Pd P 7) где Pd = IdUd – полезная мощность ВУ; P – потери мощности в ВУ – вентилях, предохранителях, индуктивных де- лителях, проводах и в системе охлаждения (если она потребляется из ГЭУ), P k (Pв Pпр Pш Pш ~ Pид Pохл ) , где k = 1,2 – коэффициент неучтенных потерь в контактных соединениях и т.д.; Pв – потери в вентилях, при количестве вентилей - Nв, 2 Pв (I ср U 0 K ф2 I ср R д ) N в Р в N в . Pпр – потери в предохранителях, при их числе - Nпр, Pпр K ф2 I в2.ср R пр N пр . Pид – потери в индуктивных делителях, при их числе – Nид и Pд 0,2 Вт, по- тери в одном делителе- Pид Р д N ид 0,2 N ид . Pш – потери в ошиновке, Pш Pш ~ 2Pш' N ш , где P 'ш I 2эф R I 2эф lш / Sш - с учетом удельного сопротивления меди (), длины (lш), сечения (Sш) и числа шин (Nш); Pохл – потери в системе охлаждения (если используется водное охлаждение), Pохл 0,05Pd . Линейное напряжение на входе выпрямителя: Uл К д U д U в , Кв 8) где Кв – коэффициент выпрямления напряжения под нагрузкой; U в Pв I ср – падение напряжения в выпрямительном мосте; Кд – число последовательно включенных якорей ГЭД; Uд – напряжение якоря ГЭД. 21 Выбор сглаживающего дросселя При выборе сглаживающего дросселя исходят из необходимой величины коэффициента пульсации тока КI - отношения амплитуд переменной и постоянной составляющих выпрямленного тока Idн. Величина коэффициента пульсации Кu выпрямленного напряжения Udн определяется выбранной схемой выпрямления. Откуда получаем сопротивление -той гармоники (при R = 0): X K U U dн U K I I dн I 9) Зная индуктивность якорной цепи Хя выбранного ГЭД, можно определить необходимую индуктивность дросселя Хдр = Х - Хя. Пример: При использовании трехфазной мостовой схемы, коэффициент пульсаций Кu выпрямленного напряжения Ud = 1000 В может достигнуть величины Кu6 = 12%. При этом амплитуда шестой гармоники ( = 6) составит U6 = 120 В. При Lя = 0,2710-3 Гн (и R = 0) получим сопротивление: X Тогда ток шестой гармоники: I 6 6 2 f L я 2 6 50 L я 0,5 Ом 6 U 6 120 240 A . X 0,5 6 При Idн = 5000 А получим коэффициент пульсации тока: К I6 240 100 4,8 % 5000 Величина КI6 больше допустимой величины КI6 доп = 2 %, что требует включения в цепь якоря (Хя) дополнительной индуктивности дросселя с Хдр. При этом: Х др Х 6 доп таким образом, Х Откуда: L др 0,37 10 L 0,4 10 3 3 др Хя U6 U dн Х , я K I I6 доп dн 12 1000 2 5000 К 0,5 1,2 0,5 0,7 Ом Гн . Определенному Lдр соответствует реактор типа ФРОС–5600 с Гн и I = 4800 А, габаритами 1510 1050 2600 мм и массой m = 8100 кг. В двенадцатифазной схеме: Кu12 = 7 % U 12 1000 7 100 70 В, Х 12 2 f 12 L я 1,03 Ом , I К I12 68 100 70 12 1,03 68 А 1,35 % , что меньше допустимых КI12 доп = 2 % и дополнительной индуктив- 5000 ности, т.е дросселя не требуется. 3. СОСТАВ ОБОРУДОВАНИЯ И ЗАЩИТА ГЭУ Возможный состав оборудования ГЭУ рассмотрим на примере установки переменно-постоянного тока, приведенной на рис. 8. В нее входят: - генераторные агрегаты – генераторы G с первичными двигателями ПД, - гребные электродвигатели- М; - возбудители генераторов- ВГ и гребных электродвигателей- ВД (основные и резервные); - силовые полупроводниковые преобразователи -ВП; - щит электродвижения- ЩЭД; - пульт управления электродвижением -ПЭД; - пост дистанционного управления- ПДУ; - щитки сигнализации -ЩС. . Рис 8. Функциональная схема ГЭУ переменно-постоянного тока При выборе или проектировании электрооборудования ГЭУ рекомендуется применять наиболее простые решения в целях облегчения дальнейшей эксплуатации установки и повышения ее надежности. 23 Повышение надежности ГЭУ имеет первостепенное значение, поэтому в схемах должно применяться оборудование и элементы в морском исполнении, а сами ГЭУ должны обладать высокой живучестью и обеспечивать сохранение хода в аварийных ситуациях. То есть, каждый ГЭД рекомендуется питать не менее, чем от двух генераторов, на одновинтовых судах с большой автономностью плавания желательно применение двухякорных ГЭД, а на ледоколах – двухконтурные схемы главного тока для каждого гребного винта. Защита ГЭУ должна обесточивать только аварийные элементы с сохранением остальной части установки в работе. Главные машины переменного тока мощностью более 1000 кВт должны иметь дифференциальную защиту, действующую на отключение цепей возбуждения. Применение в главных и цепях возбуждения плавких предохранителей не допускается. Обычно, по требованию Регистра в ГЭУ применяют: - максимальную защиту и защиту от перегрузок (с предварительной индикацией о перегрузке); - нулевую защиту- от самопроизвольного пуска после срабатывания любой из защит; -защиту от превышения частоты вращения ГЭД, обеспечиваемую системами возбуждения и автоматики; - защиту от заземления на корпус токоведущих частей; - защиту от коротких замыканий в цепях автоматики и сигнализации, контрольных ламп и измерительных приборов. Блокировки должны исключать: - неправильные последовательности включения; - переключение под током элементов, переключаемых при снятом напряжении; - управление ГЭД более чем с одного поста управления; - пуска ГЭД при включенных валоповоротных устройствах. Все элементы схем должны выбираться с соответствующим коэффициентом загрузки, так для полупроводниковых приборов К3 = 0,6 – 0,7 при их выборе по максимальным параметрам в переходных режимах. 4. ОСОБЕННОСТИ ГЭУ РАЗЛИЧНЫХ СУДОВ Поскольку ГЭУ применяются на судах, эксплуатационные режимы работы которых имеют специфические особенности, например, повышенную маневренность, резко меняющиеся условия плавания, длительную работу на пониженных мощностях или малых ходах с одновременной работой производственных механизмов, то выбор ГЭУ осуществляют с учетом следующего. Ледоколы. ГЭУ выбирают по швартовому режиму, с применением схем на постоянном или переменно-постоянном токе с автоматическим поддержанием постоянства мощности. Для исключения заклинивания винта льдом ГЭД рассчитывают при условии увеличения номинального момента в 2-3 раза, длительной работе в шуге с частыми реверсами (до 30 в час), что требует минимального времени реверса. Целесообразны двухконтурные схемы главного тока для снижения вероятности потери момента вращения винта в аварийных режимах. Обычно применяют ДЭГУ постоянного тока, но при высоких требованиях к мощности и автономности плавания применяют ТЭГУ двойного рода тока, как на атомоходе "Арктика", с использованием неуправляемой ВУ. Грузовые и пассажирские суда. ГЭУ выбирают по характеристике хода в свободной воде, что обеспечивает максимальную скорость при минимальном расходе топлива с грузом и без него. На постоянном токе применяют систему Г-Д с ограничением тока в главной цепи. На переменном токе обычны – ВРШ или при необходимости изменения частоты питающего ГЭД напряжения - ВФШ. С учетом целесообразности повышения КПД предпочтение отдают ВРШ. Суда с повышенными требованиями по маневренности обычно проектируют двухвинтовыми, двойного рода тока. ГЭУ транспортных судов активного ледового плавания должны обладать качествами ледоколов и грузовых судов. Паромы. ГЭУ выбираются по характеристике хода в свободной воде с грузом, а для замерзающих акваторий, с учетом ледовых условий, по буксировочной характеристике. На малых паромах применяют схему Г-Д или систему неизменного тока с включением в общий контур всех ГЭД, электродвигателей активных рулей и подруливающих устройств. По зарубежным данным такая система, с носовым и кормовым винта- 25 ми (паромы типа "Марсдип"), наиболее экономична и маневренна, что сокращает время рейса. На больших паромах применяют ГЭУ переменного тока и используют ВРШ при питании всех потребителей от единой электростанции. Иногда применяют ГЭУ переменно-постоянного тока, как на автомобильных паромах "Спокан", которые снабжены носовым и кормовым винтами. Промысловые суда. Особенности работы – изменение хода от "режима лова", до "перехода к месту лова". Параметры ГЭУ выбирают по режиму хода в свободной воде, а мощности генераторов – с учетом одновременной работы ГЭД и производственного оборудования судна. На постоянном токе применяют систему неизменного тока или систему Г-Д и ВФШ, на переменном – ВРШ с питанием производственного оборудования от части генераторов. На переменном и переменно-постоянном токе часто применяется единая электростанция. В системах с единой электростанцией и ВФШ применяются тиристорные ВУ, обычно работающие на ГЭД постоянного тока. При этом необходимое качество энергии на шинах электростанции обеспечивается применением трансформаторов. При выборе рода тока учитывается также номенклатура и характер производственного оборудования. Исследовательские суда. Режим эксплуатации – 80 % времени, работа при малых ходах или дрейфе с удержанием судна против волны, наличие мощных электрических нагрузок лебедки, исследовательское оборудование. Применяют обычно ГЭУ постоянного неизменного тока с широким диапазоном регулирования скорости, а в арктических условиях – систему Г-Д. В последнее время все чаще применяют ГЭУ переменно-постоянного тока. Суда технического флота. ГЭУ должна обеспечивать устойчивость малого хода (кабелеукладчики, земснаряды, пожарные суда, краны и т.п. суда), а также работу мощных производственных механизмов. На постоянном токе обычны ГЭУ неизменного тока, а ГЭУ переменного тока – при необходимости работы на стоянке. При применении переменно-постоянного тока, используют единую электростанцию с питанием потребителей от главных генерато- ров. На крупных плавбазах с энергоемкими потребителями также применяют ГЭУ переменного тока. Буксиры. ГЭУ выбирают по буксировочной характеристике при максимальном ходе в свободной воде. Обычно применяют систему Г-Д постоянного тока с ограничением тока или систему неизменного тока, иногда постоянной мощности. Более подробно устройство, характеристики и схемы ГЭУ судов различного назначения приведены в разделе 5, таблице 3.П. 5. Электрические станции судов с комплексами Azipod unit. В последнее время число судов с винторулевыми комплексами Azipod значительно возросло и составляет несколько десятков. Среди них крупнотоннажные пассажирские суда, пассажирские паромы, танкеры, сухогрузы, морские и речные буксиры, многофункциональные суда для доставки грузов на морские нефтеплатформы и др. Тип судна и условия плавания определяют вид ГЭД установленного в капсуле, рис. 9 (синхронный, синхронный с постоянными магнитами, асинхронный с короткозамкнутым ротором) и количество капсул \7\. Рис. 9 Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором применяется при мощности от 0,5 до 1,0 МВт. Изменение скорости осуществляется переключением обмоток статора, что позволяет изменять число пар полюсов и, следовательно, ступенчато изменять частоту вращения гребного вала. В этом случае привод обладает повышенной живучестью, т.к. при отказе одной из обмоток, другие остаются 27 работоспособными. Плавное изменение частоты вращения вала может обеспечиваться при питании ГЭД от тиристорных преобразователей частоты. При этом одновременное изменение частоты и напряжения осуществляется согласно принципу постоянства момента на валу, т.е. U const . f В комплексе Azipod unit в качестве ГЭД используются электрические двигатели переменного тока. При мощности комплекса более 10 МВт, а также при мощности от 0,4 до 2,6 МВт в компактных комплексах Azipod используется синхронный двигатель с постоянными магнитами. Синхронный двигатель с постоянными магнитами, который имеет ряд преимуществ перед обычным синхронным двигателем и состоит из двух основных частей: неподвижного статора и вращающегося явнополюсного ротора. Главный элемент статора - обмотка, позволяющая рабо- тать при температуре более 1450 С. Ротор с постоянными магнитами не имеет электрических соединений, что обеспечивает повышение надежности и отсутствие электрических потерь. В зависимости от требуемой мощности привода, гребной электродвигатель помещается в классическую установку Azipod, рис. или компактную установку Azipod. Классическая установка Azipod, устанавливаемая на большинстве судов, используется в диапазоне мощности от 0,5 до 25 МВт. В качестве гребного электродвигателя применяется как синхронный, так и асинхронный двигатели. Электрическая станция судов с винторулевым комплексом Azipod unit представляет собой единую интегрированную систему, питающую как гребную электрическую установку, так и судовые потребители. Наиболее целесообразным является применение ГЭУ переменного тока, так как при этом увеличивается надежность и экономичность установки, повышается напряжение в сети электродвижения (до 3,3 кВ), снижаются эксплутационные затраты на обслуживание и ремонт, а судовые потребители получают питание 380-440В через понижающие трансформаторы. В качестве генераторов могут использоваться трехфазные синхронные генераторы с самовозбуждением, в том числе бесщеточные. Среди тиристорных преобразователей частоты (ТПЧ) выделяют два основных класса: - с промежуточным звеном постоянного тока; - с непосредственной связью питающей сети и цепей нагрузки. Изменение величины напряжения и частоты тока с помощью тиристорных преобразователей частоты позволяют уменьшить время пуска двигателя при пониженной частоте и осуществить пуск и реверс ГЭД без бросков тока. В винторулевом комплексе регулирование частоты вращения гребного вала осуществляется изменением частоты тока и величины напряжения при или U f2 U const f const . Системы управления ТПЧ должны обеспечивать поддержание та- ких соотношений. Электроэнергетические системы с винторулевым комплексом Azipod имеют ряд преимуществ перед традиционными ГЭУ: - единая СЭЭС может использоваться для различных функций – движения судна, грузовых операций и др.; - дизель - генераторы работают с постоянной частотой вращения, что повышает КПД и снижает расход топлива ; - винторулевой комплекс может поддерживать максимальный вращающий момент на валу при любой частоте вращения винта; - корпус капсулы комплекса работает в ровной кильватерной струе, что уменьшает потребную мощность установки (более 5%); - в случае серьезной неисправности одного из блоков ЭУ он может быть быстро заменен; - применение унифицированного оборудования позволяет упростить материально-техническое обеспечение ГЭУ; - винторулевые комплексы лучше обеспечивают маневрирование и значительно сокращают время швартовых операций; - в таких комплексах нет длинных валопроводов, что значительно уменьшает вибрации и др. 29 6. ГЭУ СУДОВ РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ 6.1 Портовый ледокол "Василий Прончищев". Компоновка электрооборудования ледокола \3\ приведена на рис.10, а общие технические характеристики и параметры ледокола приведены в таблице 1. ГЭУ – дизель-электрическая, постоянного тока имеет два кормовых и один носовой ГЭД с ВФШ. Рис. 10. Состав электрооборудования ГЭУ. а) три главных дизель-генератора (ДГ) – дизель типа Д100, мощностью 1325 кВт, 810 об/мин, вращающий двухякорный генератор постоянного тока типа ПГ-145, мощностью 2625 кВт, напряжением 400 В.; б) два кормовых ГЭД типа ПГ-147, 1770 кВт, напряжением 1200 В, 152/202 об/мин; в) один носовой ГЭД типа ПГ-146, 1180 кВт, напряжением 800 В, 212/266 об/мин; г) четыре возбудительных генератора (один резервный), каждый из которых состоит из: приводного двигателя МАФ 82/84, трехобмоточного возбудителя генератора (ВГ) – машины постоянного тока П91-М, мощностью 15,4 кВт, напряжением 220 В, двухобмоточного возбудителя ГЭД (ВД) – также П91-М и генератора постоянного напряжения (ГПН), типа П51М, 5 кВт, 230 В; д) пять подвозбудителей ГЭД (два резервных), состоящих из приводного двигателя типа МА 61/2М и электромагнитного усилителя типа ЭМУ-25, 2 кВт, 230 В; е) один щит электродвижения; ж) один пульт электродвижения; з) два поста управления – в ходовой рубке и на верхнем мостике, со щитами сигнализации. Схема главного тока, приведена на рис. 11, обеспечивает раздельную работу носового и двух кормовых ГЭД с распределением мощности 1:1:1. Возможно использование мощности от одного до трех ДГ на два кормовых ГЭД, а также режим работы одного – двух ДГ на кормовые ГЭД при одновременной работе одного ДГ на носовой ГЭД. На кормовые ГЭД, в зависимости от режима, подается напряжение- 400, 800 или 1200 В, на носовой – только 800 В. Переключения в цепи главного тока производятся избирательными переключателями ИП (один на генератор). Схема возбуждения обеспечивает: - использование полной мощности ДГ в основных режимах; - автоматическое поддержание постоянства мощности в рабочем диапазоне; - ограничение тока стоянки величиной 1,4 Iн и повышенный момент при заклинивании гребного винта. Схема возбуждения и управления одного контура ГЭУ приведена на рис. 12. Возбудитель (ВГ) каждого генератора имеет три обмотки: - независимую – ОНВВГ, подключенную к потенциометру ПУ; - отрицательной обратной связи по току главной цепи – ОСТВГ с м.д.с. направленной встречно м.д.с. ОНВВГ, для получения "экскаваторной" внешней характеристики; - самовозбуждения – ОСВВГ, действующей согласно с ОНВВГ. У каждого ГЭД обмотка возбуждения (ОВД) получает питание от своего двухобмоточного возбудителя (ВД) имеющего следующие обмотки: - независимую – ОНВВД, подключенную к ГПН и увеличивающую поток возбуждения ВД в швартовом режиме; - регулирующую – ОРВД (размагничивающую), подключенную к подвозбудителю – ЭМУ (м.д.с. ОНВВД и ОРВД направлены встречно). 31 Рис. 11. Схема главного тока I И П1 – I И П9 – контакты избирательного переключателя первого дизель-генератора (I Д Г); II И П1 – II И П9 – второго дизель-генератора (II Д Г); III И П1 – III И П6 – третьего дизель-генератора (III ДГ) Рис. 12. Схема возбуждения и управления одного контура ГЭУ При этом, ЭМУ имеет четыре обмотки управления: - задающую – ОЗ, подключенную к ПУ; - токовую – ОТ, подключенную от обмоток ДП и КО, с м.д.с. встречно м.д.с. обмотки ОЗ; - обмотку отрицательной обратной связи по напряжению – ОСН, подключенную к выходу ЭМУ- для форсировки в переходных режимах и стабилизации; - стабилизирующую – ОС. Такое включение обмоток управления позволяет увеличивать выходное напряжение ЭМУ и м.д.с. обмотки ОРВД при уменьшении тока в главной цепи и уменьшать его при увеличении тока. Это автоматически снижает возбуждение ГЭД при уменьше- 33 нии его тока и повышает возбуждение при увеличении тока ГЭД. Совместное автоматическое регулирование напряжения ГГ и потока возбуждения ГЭД в функции тока главной цепи обеспечивает поддержание постоянства мощности ГЭД в рабочих режимах, от швартового до хода в свободной воде. 6.2 Дизель-электроход "Лена" Транспортное судно активного ледового плавания "Лена" построено в Голландии. Основные характеристики приведены в таблице 1, судно имеет ДЭГУ постоянного тока, одновальную, с ВФШ. Состав электрооборудования ГЭУ: а) четыре главных дизель генератора – дизель типа 8МН-42, мощностью 1505 кВт, 360 об/мин и генератор постоянного тока типа МРС 60/80, 1392 кВт, напряжением 400 В; б) двухякорный ГЭД постоянного тока типа МРС 108/88, мощностью 22780 кВт, напряжением на якоре 800 В, 180 об/мин; в) три возбудительных агрегата (один резервный), каждый из которых состоит из приводного двигателя постоянного тока, возбудителя двух главных генераторов (ВГ) типа СХХ-7436, мощностью 3,5 кВт, напряжением 190 В, возбудителя одного якоря ГЭД (ВД) типа СХХ-7436, 11,7 кВт, 185 В и ГПН типа ДУ-2215, мощностью 1,5 кВт, напряжением 160 или 220 В. В качестве возбудителей ВГ и ВД применены ЭМУ поперечного поля; г) один щит электродвижения (ЩЭД); д) два поста управления – в ходовой рубке и у ЩЭД. Схема главного тока, рис. 13 – двухконтурная с последовательным соединением двух генераторов в каждом контуре. С помощью переключателей ПГ возможна работа одного и двух ГГ в контуре. . Рис.13 Схема возбуждения и регулирования одного из двух одинаковых контуров ГЭУ приведена на рис. 14. Регулирование осуществляется по системам поддержания постоянства тока и мощности, а изменение частоты вращения ГЭД -посредством управления вращающим моментом. Реверс осуществляется изменением направления потока возбуждения ГЭД. Рис. 14 35 6.3 Паромы типа "Кангуро" Основные технические данные и параметры головного судна для перевозки автотранспорта, построенного в Италии, приведены в таблице 1. Дизель - электрическая ГЭУ переменного тока была выбрана в связи с необходимостью иметь больше пространства для размещения груза (особенно в кормовой части), а также мощные подъемные средства на борту. Расположение электростанции в носовой части позволило освободить значительное место для горизонтального и вертикального перемещения автотранспорта. ДЭГУ при высокой надежности и максимальной простоте обеспечивает ход судна и питание судовых потребителей. Высокие эксплуатационные качества ГЭУ послужили причиной использования аналогичной структуры единой ЭЭС большей мощности. Принципиальная схема такой установки приведена на рис 15. Рис. 15. Схема ГЭУ парома В составе установки: - четыре синхронных генератора, мощностью 2300 кВт, 520 В, 60 Гц, cos = 0,75; - два сдвоенных асинхронных короткозамкнутых ГЭД, мощностью 4200 кВт каждый, работающие на ВРШ; - ГРЩ, ПУ, стойки с контрольной аппаратурой и устройствами защиты в ЦПУ; - два асинхронных короткозамкнутых двигателя подруливающих устройств: носового – 1000 кВт и кормового 600 кВт. Сдвоенные ГЭД конструктивно выполнены в общем корпусе и имеют соотношение мощностей 1:2. Это позволяет более гибко распределять мощности в условиях плавания и обеспечивает прямой пуск ГЭД от одного генератора. В аварийных режи- мах одна из секций ГЭД отключается, а две малые секции ГЭД обеспечивают ход 10 узл., что превышает минимальный по управляемости парома ход в 6 узлов. Основные режимы работы – четыре ДГ (18,8 узл) и три ДГ (17,5 узл), режимы с двумя и одним ДГ рассматриваются как аварийные. При аварии ВРШ винт автоматически переходит на максимальный шаговый угол и работает как ВФШ. В этом режиме, регулирование его частоты вращения осуществляется частотным способом, при изменении частоты вращения первичного двигателя автономно работающего ДГ. При этом, секция ГРЩ, работающая на ГЭД с отказавшим ВРШ, выделяется. В ГЭУ отсутствуют электромашинные возбудительные агрегаты. Синхронные ГГ оборудованы полупроводниковыми системами самовозбуждения, размещенными в одной из секций ГРЩ и обеспечивающими запуск ГЭД с минимальными провалами напряжения. Список используемых и рекомендуемых источников 1. Чекунов К.А. Судовые электроприводы и электродвижение судов – Л.: Судостроение, 1986. 2. Хайкин А.Б., Васильев В.Н. Автоматизированные гребные электрические установки. – М.: Транспорт, 1986. 3. Авик Ю.Н. Гребные электрические установки. Справочник. – Л.: Судостроение, 1985. 4. Акулов Ю.Н. Гребные электрические установки. – М.: Транспорт, 1982. 5. Горбунов Б.А., Савин А.С. Сержантов В.А. Современные и перспективные гребные электрические установки судов. – Л.: Судостроение, 1979. 6. Лемин Л.А., Шеинцев Е.А.. Электрические станции судов с ядерными энергетическими установками. Учебное пособие.-М.:В\0"Мортехинреклама",1992. 7. Хайдуков О.П.,ГоловинЮ.К.,О.Н.Герасименко. Судовые автоматизированные электроэнергетические системы и электроприводы.-Н.НГМА,2002. 8. Панов В.А.,Романовский В.В.,Корди С.А.Эксплуатация гребных электрических установок.-М.»Транспорт»,1988. 9. Волченко С.А. Конспект лекций по курсу АГЭУ. – Новороссийск: НГМА, 2000. Приложения Технические характеристики генераторов Таблица 1.П № п/п Тип Мощность, кВт/кВА Напряжение, В 1 2 3 4 5 6 2ПГК120/50П ГП 306 МРС 60/80 ПГ 145 ПГ 1000/750 ГПМ 84/44-8-2 21920 1800 1392 1250 1000 760 2600 600 400 400 900 675 1 2 3 4 5 МС99-8/8 МСК 1250-1500 МСК 1560-1500 МСК 1875-1500 2МСК 5500-1500 700/700 1000/1250 1250/1560 1500/1875 5500/6200 400 400 " " 400/430 6 ТК 9-4 9000/10200 780 параметр при раздельной работе машин Частота, КПД, Ток, об/мин % А Постоянного тока 595 0,93 810 0,95 360 0,94 810 0,94 750 0,94 720 0,94 Переменного тока синхронные 750 0,95 1015 1500 0,95 1810 " " 2260 " 0,96 2700 " 0,956 4150 3500 0,97 3780 Частота, Гц cos φ Масса, т Примечание - - 46,9 20,5 7,9 11,0 7,9 6,5 двухякорный Одноякорный Одноякорный Двухякорный Одноякорный Двухякорный 50 " 50 " " 1,0 0,8/0,89 5,3 30,5 116,7 0,88 34,0 явнополюсный неявнополюсный неявнополюсный неявнополюсный Две машины в одном корпусе На статоре – две обмотки под углом 27 38 38 39 Технические характеристики гребных электродвигателей Таблица 2.П № п/п Тип электродвигателя Мощность, кВт Ток якоря, А Напря жение, В 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ПГ150 ПГ147 ПГ146 2МП19600-150 ПГ158 МРС108/88 6М524/130 2ПГК 180/65 2ПГК 50/750 2350 1765 1175 27200 24650 22580 22025 21400 2950 2500 1600 1600 26400 21635 - 1000 1200 800 1200 1030 800 1200 920 900 1 2 3 4 АТГ 270-750 АКС 3-15-49-20 СДСГ 18-44-36 СДМ 2800-167 270 475 1500 2800 - 380 650/400 400 400 5 МСГ295-25/50 4960 - 3420 Частота вращения, об/мин ЧисТок ло возпобужлю- дения, сов А ГЭД постоянного тока 150 94 12 52 152/202 94 10 60 212/266 93,5 8 37,4 135/150 0,99 18 160 157/207 0,945 150/180 0,94 16 115/155 0,94 180/200 0,93 10 52,3 170/200 0,93 ГЭД переменного тока 734 0,91 290 0,915 167 0,965 167 0,95 - 130 КПД, % 0,975 - - Напря жение возбуждения, В Частота, Гц Коэффициент мощности, cos Мас са, т Примечание 220 220 220 220 185 220 - - - 48 40 32 178 158 420 108 54 37 одноякорный одноякорный одноякорный двухякорный двухякорный двухякорный двухякорный двухякорный двухякорный - 50 50 50 50 0,85 0,915 1,0 0,95 1,8 32 39 - 54 1,0 70 асинхронный асинхронный синхронный синхронный, cos - опережающий синхронный, cos - опережающий 40 Характеристики и параметры ГЭУ различных судов Таблица 3.П № п/п Название и тип судна, длина, ширина, осадка, м Водоизмещение, т Мощность первичного двигателя, л.с. Р, кВт U, В F, Гц n, об/мин Р, кВт U, В F, Гц 1 "Василий Прончищев", портовый ледокол, 68185,4 "Москва", линейный ледокол, 1222410,5 "Лена", транспортное, 130197,6 "Мирный", антарктического плавания, 63,69,54,5 "Актюбинск"рефрижератор, "Днепрогэс"сухогруз, 130177,5 "Браунсфилд" (Англ.), ледового плавания 2580 31325 3(2625) 400 - 810 21770 11180 1200 152/202 800 Винты, скорость хода, узл. 14,0 3ВФШ 22000 83260 82160 600 - 260330 24050 1(24050) 1200 115/155 1200 18,6 3ВФШ ДЭГУ пост. тока. Возбуж. ГГ – 3хобм. возб., ГЭД –1ообм. возб. с МУ 11540 41505 41392 400 - 360 1(22780) 800 180 15,5 ВФШ 1273 41000 4760 460 - 740 1(21400) 920 180/200 16,0 ВФШ ДЭГУ пост. тока. Возбуж. ГГ – 3хобм. возб., ГЭД -4хобм. возб. ДЭГУ пост. тока. Возбуж. ГГ – 3хобм. возб., ГЭД –сеть 220 В пост. 10250 41800 41375 500 - 810 1(23500) 1000 115/140 16,0 ВФШ ДЭГУ пост. тока. Возбуж. ГГ – 3хобм. возб., ГЭД –генератор пост. тока 6900 23200 22000 700 - 500 22500 ВРШ ДЭГУ пост. тока 2 3 4 5 6 Главный генератор Гребной электродвигатель В скобках приведена мощность сдвоенных Г или ГЭД 40 - n, об/мин 300 Тип ГЭУ, система возбуждения ДЭГУ пост. тока. Возбуж. ГГ – 3хобм. возб., ГЭД -2хобм. возб. 41 № п/п Название и тип судна, длина, ширина, осадка 7 "Кангуро" (Итал.), паром, 14119"Ханлей" (США), плав. база, 182258,5 Контейнеровоз (Итал.) 8 9 Водоиз- Мощность мещение первичного двигателя, л.с. Главный генератор Гребной электродвигатель Р, кВт U, В F, Гц n, об/мин Р, кВт U, В F, Гц n, об/мин 24200 21000 АД (кз) 115000 СД 520 252 3300 157 - 200 5700 42700 42300 СГ 520 50 450 1850 62655 62000 СГ 3300 70 850 Около 40000 48900 46800 СГ 5500 60 3600 2(4200+ +8400) АД (к.з) Винты, скорость хода, узл. 18,8 2ВРШ 2ВФШ 19,0 ВФШ 2ВРШ Продолжение Табл. 3.П Тип ГЭУ, система возбуждения ДЭГУ перем. тока. Полупроводниковая система самовозбуждения ГГ ДЭГУ перем. тока. ТЭГУ перем. тока, п/п сист. возбужд. ГГ.
