Автоматизированные гребные электроустановки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Автоматизированные гребные электроустановки

1. Особенности ГЭУ постоянного тока

гребной электрический генератор ток

Применение гребных электрических установок постоянного тока в настоящее время сравнительно ограничено. Используются они преимущественно на ледоколах, паромах, рейдовых буксирах, пожарных и спасательных судах, судах технического флота. В некоторых случаях ГЭУ постоянного тока чаще всего применяются на электроходах, от которых управлению требуется повышенные маневренные качества.

Отмеченные обстоятельства вызваны следующими характерными особенностями установок этого рода: большей приспособленностью их к дистанционному; легкостью широкого и плавного регулирования частоты вращения гребных двигателей; возможностью удобного использования полной мощности гребной установки при переменной величине сопротивления движения судна.

Первая из вышеперечисленных особенностей ГЭУ постоянного тока постоянного тока - удобство осуществления дистанционного управления - обуславливается тем, что эти установки выполняются в виде мультиплицированных систем генератор двигатель (Г-Д). Это обстоятельство дает возможность регулировать частоту вращения гребных винтов путем изменения возбуждения главных генераторов. Так как мощность цепей возбуждения во много десятков раз меньше мощности установки, то легко удается вынести регулировочные реостаты цепей возбуждения в ходовую рубку и другие пункты, в которых установлены посты управления ходом судна.

Применение дистанционного управления частотой вращения гребных винтов, осуществляемого из ходовой рубки или с мостика, значительно повышает маневренные качества электрохода по сравнению с судами с не электрифицированными гребными установками и является крупным преимуществом ГЭУ постоянного тока.

Применение при электродвижении на постоянном токе системы Г - Д обеспечивает так же возможность широкого и плавного регулирования частоты вращения гребных винтов и скорости судна при неизменной частоте вращения главных первичных двигателей. Весьма ценной является также возможность быстрого реверса ГЭД без каких либо переключений в цепях главного тока, а лишь изменением направления возбуждения главных генераторов или их возбудителей.

Независимость частоты вращения гребных электродвигателей от частоты вращения главных генераторных агрегатов обуславливает еще одну характерную особенность ГЭУ постоянного тока - возможность использовать полную мощность установки при промежуточных скоростях судна. Это качество ГЭУ постоянного тока является очень ценным для ледоколов, буксиров, траулеров и некоторых других типов судов, скорость движения которых сильно колеблется в зависимости от величины сопротивления их движению льда, ветра и буксируемых объектов.

Наряду с отмеченными выше особенностями положительного характера ГЭУ постоянного тока имеют и недостатки, наиболее ощутимыми из которых по сравнению с ГЭУ переменного тока являются большая масса, повышенная стоимость и меньший к. п. д.

При большем числе гребных валов возникает необходимость в совместной работе главных генераторов, работающих даже по отдельности на каждый гребной электродвигатель. При совместной работе нескольких генераторов допускается как параллельное, так и последовательное включение, и притом не только генераторов, но и гребных электродвигателей.

В отличие от сухопутных электрических установок в ГЭУ постоянного тока последовательное соединение электрических машин в главных цепях предпочтительнее, чем параллельное. Объясняется это тем, что при последовательном соединении достигается ряд преимуществ, из которых можно отметить следующие:

1) возможность значительно уменьшать напряжение между отдельными точками главной цепи и корпусом судна;

2) обеспечение большего запаса мощности установки в случаях выхода из строя одного или нескольких главных генераторов

3) большая легкость защиты ГЭУ в случае перегрузок и аварий;

4) большая легкость регулирования (в широких пределах) частоты вращения гребных электродвигателей

5) большая надежность установки

Первое из упомянутых преимуществ становится очевидным, если обратиться, к схеме с четырьмя соединенными последовательно главными генераторами. При последовательном соединении генераторов можно вполне обеспечить равенство токов и напряжений работающих генераторах.

При параллельном соединении главных генераторов соотношения не могут быть выполнены, так как выполнение их привело бы к перегрузке генераторов. При выключении генераторов суммарный их ток будет равен (при наибольшей допустимой их нагрузке по току) т.е. резервная мощность при последовательном соединении главных генераторов больше, чем при параллельном соединении.

2. Внешние характеристики параллельной работы главных генераторов переменного тока. Синхронизация главных генераторов переменного тока. Параллельная работа главных синхронных генераторов переменного тока

Аппарат синхронизации главных генераторов в ГЭУ переменного тока не всегда является необходимым. В ТЭГУ в большинстве случаев, если нет отбора мощности, он обычно отсутствует так как в случае двухвальных установок число главных турбогенераторов не превышает двух или они работают раздельно, а в одновальных установках могут применятся схемы с одним турбогенератором.

В ДЭГУ, в которых одновременно работают обычно несколько главных генераторов, синхронизация и ее аппарат так же необходимы, как и в обычных судовых электрических станциях.

Применявшаяся раньше в практике ГЭУ переменного тока грубая синхронизация в настоящее время почти не используются, так как требует громоздких реакторов.

Два других вида ручной синхронизации - точная синхронизация и самосинхронизация, наоборот, являются общепринятыми.

Метод самосинхронизации обладает целым рядом следующих преимуществ перед методом точной синхронизации: возможность включения генераторов на параллельную работу при изменяющихся напряжении и частоте; отсутствие чрезмерных уравнительных токов и исключение опасности повреждения обмоток генераторов; простота манипуляций и всего процесса синхронизации, что гарантирует от ошибок при выполнении процесса и не требует высокой квалификации обслуживающего персонала; быстрота выполнения процесса.

Однако крупным недостатком метода самосинхронизации является то, что этот процесс сопровождается значительным провалом напряжения.

Учитывая указанные характерные достоинства и недостатки, можно считать, что для ГЭУ переменного тока без отбора мощности на питание общесудовых потребителей метод является наиболее подходящим, так как провал напряжения, ввиду его кратковременности, мало сказывается на работе ГЭД.

Для ГЭУ с отбором мощности, наоборот, провал напряжения может иметь неприятные последствия, и поэтому в установках этого рода предпочитают метод точной синхронизации.

В последнее время начали разрабатывать и частично применять методы полуавтоматической и автоматической синхронизации. В автоматических системах синхронизатор снабжается устройством для автоматической подгонки частоты. При отсутствии у синхронизатора такого устройства ее выполняют вручную, и такая система называется полуавтоматической.

Точная полуавтоматическая синхронизация может быть произведена как по методу с постоянным углом опережения, так и по методу с постоянным временем опережения. Метод с постоянным углом опережения имеет тот недостаток, что при скольжениях, меньших расчетных, возможны включения генератора с ошибкой по углу. Второй метод, представляющий собой как бы развитие первого, свободен от возможных ошибок первого рода, а потому является предпочтительным.

3. Характеристики преобразовательных устройств. Проблемы искажения кривых напряжения и токов генератора и пульсации выпрямительного напряжения гребных электродвигателей постоянного тока

На судах с электростанцией переменного тока для питания электроприводов постоянного тока используют преобразователи переменного тока в постоянный с возможностью экономичного регулирования выпрямленного напряжения и тока в широких пределах. Такими преобразователями являются тиристорные управляемые выпрямители.

В отличии от системы Г - Д тиристорные выпрямители не содержат подвижных частей, коллекторно-щеточного устройства, что повышает надежность их работы. Кроме того, они имеют несравнимо меньшие размеры, более высокий к.п.д. Внедрение тиристорных (вентильных) преобразователей в судовой электропривод означает переход на новый, более эффективный способ непрерывного управления.

В системе тиристорный выпрямитель - двигатель (УВ - Д) двигатель постоянного тока получает питание от сети переменного тока через управляемый тиристорный выпрямитель.

Применяются разнообразные схемы включения тиристоров. Схема силовой цепи весьма проста. Значительно более сложной и безусловно важнейшей составной частью всего тиристорного преобразователя является схема управления тиристорами БУ - блок управления. Переключение тиристора, т.е. переход его из закрытого состояния в открытое, в прямом направлении осуществляется подачей сигнала на управляющий выход. Блок БУ формирует управляющий сигнал в зависимости от угла фазы ??.

3. Гребные электрические установки с полупроводниковыми преобразователями

Мощность источников питания и потребителей, подключенных к шинам гребной электрической установки, должна выбираться с учетом ожидаемых искажений, возникающих на этих шинах, а так же с учетом дополнительных искажений, возникающих при несиметрии основной и высших гармоник в переходных режимах работы гребного электродвигателя.

Главные генераторы, полупроводниковые преобразователи гребного электрического двигателя, а также аппаратура цепей главного тока должны выдерживать перегрузки по току не менее чем 250 ? - ном в течение 2 с.

Мощность гребных электродвигателей должна выбираться с учетом ожидаемых искажения на выходе полупроводникового преобразователя.

Главные генераторы и гребные электродвигатели должны обеспечивать заданные технические характеристики в соответствии с назначением судна при искажениях напряжения и тока, вызванных работой полупроводниковых преобразователей.

Перегрузочная способность главных генераторов и гребных электродвигателей должна удовлетворять требованиям условий эксплуатации на судне. При необходимости должны быть приняты меры для компенсаций снижения перегрузочной способности вследствие появления высших гармоник напряжения при работе полупроводниковых преобразователей.

Размещено на Allbest.ru