• Технико-экономическое обоснование выбора рода тока, напряжения и частоты

При описании данного раздела необходимо привести сравнительные характеристики приемников энергии постоянного и переменного тока в отношении регулировочных характеристик, веса и стоимости, эксплуатации и обслуживания и т.п. и на основании вышеизложенного выбрать для своего конкретного судна соответствующий род тока.

При выборе величины напряжения определить основные причины и критерии, определяющие этот выбор, а также привести требования Правил Регистра в отношении допускаемой величины напряжения для судового электрооборудования.

Род тока (постоянный либо переменный)

Род тока оказывает значительное влияние на особенности и свойства СЭЭС. На современных судах, как правило, применяют 3-фазный переменный ток и только в отдельных случаях для питания специальных приемников используют постоянный ток. Это объясняется тем, что электрооборудование переменного тока лучше обеспечивает выполнения основных требований, предъявляемых к судовым электроустановкам.

Основными приемниками электроэнергии на судах являются электродвигатели, потребляющие до 80% вырабатываемой электроэнергии. Асинхронные 3-фазные электродвигатели по сравнению с двигателями постоянного тока имеют меньше массу (на 30-40%), габаритные размеры (на 20-30%) и стоимость (в 2-4 раза), более надежны требуют меньших эксплуатационных расходов. Двигатели постоянного тока имеют хорошие регулировочные свойства, однако на большинстве судов 70-80% механизмов не требуют плавного регулирования частоты вращения. В ЭП, где необходимо регулирование частоты вращения (грузовые лебедки, краны, якорно-швартовные устройства) применяют 2-х и 3-х скоростные АД с короткозамкнутым, реже – с фазными роторами. Внедрение на судах тиристорных преобразователей частоты позволит обеспечить плавное и экономичное регулирование частоты вращения ЭП переменного тока.

Частота тока (50,60 Гц, либо высокой частоты 400 Гц и выше)

Частота переменного тока на большинстве судов составляет 50 Гц, а на некоторых судах иностранной постройки – 60 Гц. Переход на повышенную частоту позволяет снизить массу и размеры СЭО. Так, при частоте 400 Гц суммарная сумма и размеры всех элементов СЭЭС вместе с приемниками электроэнергии в 2-3 раза меньше, чем при частоте 50 Гц. Поэтому СЭЭС повышенной частоты (400 Гц) используют на судах , где массогабаритные показатели являются решающими , -это суда на подводных крыльях и воздушной подушке.

Повышенные частоты СЭЭС транспортных судов проблематично по ряду причин. Электрические машины, трансформаторы и электромагнитные аппараты при частоте 400 Гц по сравнению с частотой 50 Гц создают более высокий уровень шума и радиопомех, имеют большую стоимость и меньшую надежность. Опыт эксплуатации АД при частоте 400 Гц и с частотами вращения 6000 и 8000 об/мин показал, что упомянутые АД не могут быть использованы для большой группы судовых электроприводов с частыми пусками (грузовых лебедок, кранов и др.). Это объясняется увеличением времени разгона до номинальной частоты вращения температурными напряжениями в АД при разгоне.

Напряжение (220, 380, 440 В низковольтные)

Напряжение СЭЭС большинства транспортных судов составляет 380В (50 Гц) либо 440В (60Гц). Увеличение напряжения существенно уменьшает массу кабелей и кабельных трасс вследствие уменьшения площади поперечного сечения, так как с ростом напряжения увеличиваются токи К3, растут масса и размеры РУ (распределительных устройств), повышается опасность поражения обслуживающего персонала электрическим током. Поэтому окончательному выбору значения напряжения должно предшествовать сравнение технико-экономических показателей нескольких вариантов СЭЭС с разными напряжениями.