
- •Введение
- •Описание гэу ледокола “Ленинград”.
- •1.1 Общая характеристика судна.
- •Гребной электропривод
- •Палубные механизмы и рулевая машина.
- •1.2. Основные параметры судна.
- •2. Разработка гэу по системе сг-нв-гэд
- •2.1 Разработка схемы главного тока и выбор гэд проектируемой гэу.
- •2.2. Расчёт механической характеристики гэд
- •2.3 Расчёт силового выпрямителя и выбор сг
- •2.4. Расчет внешней характеристики выпрямителя.
- •2.5 Расчет нагрузочных характеристик сг
- •3. Разработка схемы силовых вентилей
- •3.1. Выбор силовых вентилей.
- •3.2. Разработка схемы системы управления и возбуждения
1.2. Основные параметры судна.
Длина наибольшая – 122,1 м
Длина по КВЛ – 112,4 м
Ширина – 24,5 м
Высота борта – 14,0 м
Осадка по КВЛ – 9,5 м
Водоизмещение (в морской воде при γ = 1,025) полное (при Т = 9,5 м) – 13290 м
Длительная мощность установленная – 26000 элс
Максимальная длительная мощность на гребных винтах – 22000 элс
Максимальная скорость хода на свободной воде при осадке 10,5 м на испытаниях – 18,6 узлов
2. Разработка гэу по системе сг-нв-гэд
2.1 Разработка схемы главного тока и выбор гэд проектируемой гэу.
Выбираем ГЭД следующего типа: GM524/130/10
Мощность – 2*4050 КВт
Напряжение - 1200 В
Ток якоря – 2*3600 А
Частота вращения - 115 об/мин - в ледовой обстановке 145 об/мин - ход в свободной воде
КПД - 94%
Число полюсов - 20
Магнитный поток в точке А - 0,256 Вб
Магнитный поток в точке В - 0,323 Вб
Ток возбуждения - 55 А
Напряжение возбуждения - 220 В
Число проводников обмотки якоря - 925
Число параллельных ветвей обмотки якоря - 10 Сопротивление обмотки якоря - 0,0051
Число витков на полюс обмотки дополнительных полюсов - 2
Соединение обмотки дополнительных полюсов - Последовательно
Сопротивление обмотки дополнительных полюсов - 0,0024 Ом
Число витков на полюс обмотки возбуждения - 105
Соединение обмотки возбуждения - Последовательно
Сопротивление обмотки возбуждения - 2,22 Ом
Число витков на полюс компенсационной обмотки - 3,5
Соединение обмотки компенсационной обмотки – Последовательно
Сопротивление обмотки компенсационной обмотки - 0,0047 Ом
2.2. Расчёт механической характеристики гэд
Для проектирования выбираем контур ГЭУ .В него входят 2 генератора и один гребной электродвигатель. Наиболее тяжёлым режимом для судов ледового плавания является режим взаимодействия со льдом.
Для режимов "Ход в свободной воде" момент сопротивления винта равен:
где Р = 4050 КВт,
nа – принимаем 145 об/мин.
при этом
В швартовом режиме, при частоте вращения nв=115 об/мин момент равен
Частота вращения равна в точке В равна:
Режим работы ГЭУ в точке В принимается за номинальный в швартовом режиме. В точке А момент уменьшен при этом на участке А-В соблюдается постоянство мощности. При движении судна во льдах в случае попадания льдины под винт момент сопротивления на валу ГЭД резко увеличивается при той же частоте вращения и составляет примерно 1,5 от момента в швартовом режиме.
При этом ток в главном контуре возрастёт примерно в полтора раза. Момент в режиме стоянки под током принимают равным:
Частота вращения в режиме холостого хода принимается равной:
Механическая характеристика ГЭД судна показана на рис.2
2.3 Расчёт силового выпрямителя и выбор сг
Рабочее напряжение двигателя составляет 1200 Вольт. При работе мощных выпрямителей в составе тока и напряжения СГ появляются высшие гармоники. Приёмником высших гармоник является генератор. Это ухудшает тепловой режим генератора и создает дополнительные потери в стали и меди. На практике это приводит к завышению установочной мощности генераторов.
На судах применяются одномостовые неуправляемые выпрямители. В данном случае удобно применить трёхфазную мостовую схему (схему Ларионова). Для предварительного выбора СТ оценим его напряжение и ток фазы:
где IDH = 3600 А - номинальный ток двигателя.
Ток первой гармоники генератора равен:
Линейное напряжение генераторов МСК равно 400 вольт, что позволяет их использовать в данной схеме.
В качестве главного генераторного агрегата будем использовать генератор типа МСК 1875-1500 имеющий следующие характеристики: Полная мощность-1875 КВт
Активная мощьность-1500 КВт
Частота вращения-1500 об/мин
Ток фазы статора-2710 А
Xd"= 0,11 о.е. - сверхпереходное сопротивление генератора по продольной оси.
Xq" = 0,125 о.е. - сверхпереходное сопротивление генератора по поперечной оси.
Xs"=0,056 о.е. - сопротивление рассеяния.
Активное сопротивление обмотки якоря при температуре 750 С
ОКЗ = 0,69
Ток фазы статора равен It=2710 А - это несколько меньше чем требуется (I=2843 A)
Генератор работает с перегрузкой:
По техническим условиям для генераторов МСК допускается работа с перегрузкой 10% в течении 2 часов. В тоже время применение более мощных генераторов нецелесообразно по экономическим причинам, так как они либо рассчитаны на работу с приводным двигателем-турбиной, либо имеют мощность, значительно выше требуемой. Для дальнейших расчётов введём базисные единицы:
Uσ = 400 В; Iσ = 2710 A
При расчете выпрямителя необходимо оценить влияние сопротивление коммутации на стороне переменного и постоянного тока. Это влияние оценивается соотношением:
Сопротивление коммутации на стороне переменного тока определяется по формуле:
Хф = ХГ + ХР + ХС
где Хр, Хс - соответственно сопротивления реактора и сети. Сопротивления генератора Хг рассчитываются по формуле:
Или в Омах: Хг = Хг· ra = 0,114·0,084=9,68·10-3Ом
Реактивное сопротивление на стороне постоянного тока Хп определяют по выражению:
где f – частота питающей сети
Здесь: Udn, Idn, nд - номинальное значение напряжения, тока и частоты вращения двигателя в свободной воде;
2р-число полюсов обмотки якоря ГЭД, 2р= 40
3-коэффициент для компенсированных машин.
Соотношение Е равно:
Так как Е>5, то пульсации тока составляют меньше 2%, расчёты можно проводить как для режима L=∞, E = ∞.