8.2. Система автоматического регулирования частоты электромашинного преобразователя

В таких системах получивших широкое применение на судах в СЭЭС постоянного тока в качестве приводного двигателя обычно используется двигатель постоянного тока, нагрузкой которого является синхронный генератор - СГ. Значение частоты переменного тока СГ является основным параметром, поэтому конечной целью такой САР является регулирование именно частоты переменного тока через регулирование частоты вращения. Для этого в системе используется два резонансных контура, см. рис.58., настроенных на разные частоты. Причем по отношению к номинальной частоте первый контур имеет резонанс на частоте меньшей номинальной частоты, а второй контур на частоте больше номинальной частоты. Оба контура включены последовательно с полупроводниковым выпрямителем UZ1 и UZ2, и встречно с обмотками управления ОУ1 и ОУ2 магнитного усилителя МУ. Питание МУ обеспечивается от статорной обмотки СГ.

ДПТ содержит две обмотки возбуждения включенных согласно. Так как обмотки ОУ1 и ОУ2 магнитного усилителя включены встречно, то при значении fтек=fном разность намагничивающих сил обмоток управления ОУ1 и ОУ2 будет равна нулю. При увеличении частоты выше номинальной, в первом резонансном контуре и соответственно в ОУ1 ток уменьшится, а во втором контуре Iоу2 увеличится. В результате в магнитном усилителе магнитный поток Фрез=(Фоу1– Фоу2)<0.

Этот сигнал, воздействуя через магнитный усилитель уменьшит магнитный поток двигателя М, в результате этого частота вращения агрегата уменьшится приближаясь к номинальной, и частота переменного тока приблизится к f ном.

При снижении частоты ниже номинальной имеет место обратный процесс. В этом случае Фрез>0.

Достоинством данной схемы является ее простота и высокая надежность работы. Недостатком данной схемы по отношению к полупроводниковой являются массогабаритные показатели магнитного усилителя.

9. Производство электроэнергии на судне

Судовая электростанция представляет сложную техническую систему, в составе которой наиболее важным элементом является такая подсистема, как система генерирования и распределения электроэнергии на судне. В соответствии с назначением она содержит следующие функциональные элементы:

• Источники и преобразователи электроэнергии.

• Распределительные устройства.

• Судовая электрическая сеть.

Работа в системе в целом характеризуется следующими технико-экономическими показателями:

• Надежность работы и “живучесть” как отдельных элементов, так и системы в целом.

• Качество производимой и распределяемой энергии.

• Степень автоматизации процессов.

• Массогабаритные показатели.

• Капитальные затраты.

• Эксплуатационные расходы.

Все указанные показатели имеют многофакторную зависимость, взаимосвязаны, а порой противоречивы, поэтому выбор структуры, принципов построения и комплектации оборудования производятся на основании технико-экономического сравнения вариантов. Но при этом рассмотрение вариантов всегда производится исходя из обеспечения главного требования: надежность работы и живучесть системы.

Важнейшим показателем технической эксплуатации является гибкость системы, которая определяется количеством единичной мощности генераторных агрегатов, местом расположения и типом применяемых распределительных устройств, а так же видом используемых коммутационно-защитных аппаратов и устройств автоматизации. Качество электроэнергии определяется степенью автоматизации процессов, от которой зависят возможности системы по поддержанию заданных параметров.

Массогабаритные показатели зависят от единичной мощности генераторных агрегатов, их количества, правильного выбора основных параметров (род тока, уровень напряжения и т.д.). Установлено, что применение переменного тока наиболее эффективно и с точки зрения массы и стоимость оборудования, в особенности для судов малого и среднего водоизмещения. На судах большого водоизмещения, массогабаритные показатели уже не являются первоочередными. Строительная стоимость определяется степенью использования унифицированных элементов, конструкций и типовых решений.

Эксплуатационные расходы находятся в прямой зависимости от рода тока в СЭЭС, именно они определяют надежность и долговечность работы электрооборудования, требования к эксплуатации, ремонтопригодность, взаимозаменяемость и к.п.д. системы в целом.

Чем выше к.п.д системы в целом, тем меньше непроизводительных расходов, тем большее время судно может работать в режиме длительного автономного плавания.

На промысловых судах существенным фактором увеличения к.п.д. системы является применение генераторных установок отбора мощности – ГУОМ, особенно валогенератора. Перечисленные показатели определили требования, которым должна удовлетворять проектируемая СЭЭС:

• Надежность работы.

• Гибкость схемы

• Удобство в эксплуатации, и безопасность обслуживания.

• Экономичность.

Рассмотрим подробнее реализацию указанных требований:

Надежность работы должна соответствовать назначению системы, положению и значению потребителей по степени их важности, поэтому для обеспечения требуемой надежности обычно предусматриваются следующие меры:

а) Резервирование отдельных элементов схемы СЭЭС.

б) Деление системы в целом на секции и участки, каждый из которых должен быть способен работать как автономно, так и в составе системы.

в) Уменьшение числа составных элементов.

г) Применение системы автоматического включения резерва (резервный генератор, АДГ, резервная линия питания и резервный электроприемник ).

д) Автоматическая разгрузка генераторов при токах превышающих допустимые, а так же частотная разгрузка.

е) Применение селективных защит с минимально-возможным временем срабатывания, что позволяет не только локализовать повреждение, но и быстро и своевременно отключить ближайшим защитным аппаратом.

ж) Применение рациональной схемы технического обслуживания ( вахтенное обслуживание, осмотры, профилактические ремонты т т.д.).

з) Централизация и автоматизация управления системы.

1. Гибкость схемы должна удовлетворять назначению судна и оперативности изменения его режимов (обеспечение хода судна, промысла, грузовых операций, рыбообработки и т.д.). Причем гибкость схемы касается не только нормальных режимов судна, но и аварийных, при повреждении отдельных элементов СЭЭС. Она достигается такой комплектации оборудования, которое обеспечивает немедленное устранение повреждения, контроль состояния системы, проведение профилактических и ремонтных работ. При этом гибкость схемы должна обеспечивать возможность проведения работ лишь на конкретных элементах, когда все основное оборудование находится в работе с одной стороны, с другой стороны – проведение ремонтных работ не должно приводить к остановке остального оборудования судна, это означает, что принятая схема СЭЭС должна обеспечивать переход из одного состояния в другое при минимально-возможном числе операций. Гибкость схемы достигается за счет:

• Секционирование сборных шин ГРЩ.

• Резервирование питания отдельных приемников и магистралей.

• Рациональное подключение потребителей к различным шинам ГРЩ.

• Возможность обеспечения различных режимов ГА.

2. Удобство эксплуатации обеспечивается выбором наиболее простой схемы и комплектации дающих снижение объемов ремонтных и профилактических работ, кроме того они достигаются за счет применения средств контроля и защиты, упрощающих и ускоряющих поиск неисправностей, применение средств прогнозирования и диагностики, использования АСУ и других систем централизованного и дистанционного управления.

3. Экономичность. Достигается выбором рациональных границ автоматизации, дающих уменьшение эксплуатационных расходов при рациональной комплектации.