Выбор напряжения

Электроэнергия распределяется при следующих величинах напряжения:

- 380 вольт трехфазного тока для силовых потребителей;

- 220 вольт трехфазного и однофазного тока для основного и аварийного освещения, сигнально-отличительных огней, камбузного и бытового оборудования, нагревательных и отопительных электроприборов, средств радиосвязи и навигации;

- 127 вольт однофазного тока для приборов управления судном;

- 24 вольта однофазного тока для переносных инструментов, сигнализации, освещения: дегазированных танков, под настилом МКО, мест посадки и шлюпки;

- 12 вольт однофазного тока для подключения переносного низковольтного освещения.

Выбор частоты.

В судовых электроэнергетических системах переменного тока, так же, как и в береговых электросистемах, номинальную частоту тока принимают равной 50 Гц. Повышение номинальной частоты до 400 Гц ради снижения массогабаритных показателей не целесообразно. Некоторые судовые потребители электроэнергии, количество которых непрерывно увеличивается (например, радиолокационное и навигационное оборудование), рассчитаны на работу при частоте, отличающейся от 50 Гц.

Питание этих потребителей осуществляется через специальные преобразователи частоты. Несмотря на преимущества повышенной частоты, выбираем промышленную частоту 50 Гц.

При расчете мощности судовой электростанции (СЭС) основной задачей является определение числа и мощности генераторных агрегатов (ГА), которые должны обеспечивать во всех режимах работы судна бесперебойное снабжение качественной электроэнергией потребителей с учетом максимальной загрузки ГА.

Мощность СЭС зависит от типа судна, мощности энергетической установки водоизмещения, района плавания, от числа и мощности потребителей электроэнергии.

Согласно Правил классификации и постройки судов внутреннего плавания том 4 часть 9 «Электрическое оборудование», раздел 2. 2. (Правил Речного Регистра):

Количество и мощность источников основной судовой электростанции должны выбираться с учетом следующих режимов работы судна:

1. ходового;

2. стояночного;

3. снятия с якоря (шлюзования);

4. специальных режимов для судов технического флота, промысловых и др. судов в соответствии с их назначением;

5. аварийного - при работе основных источников электрической энергии (при пожаре или получении судном пробоины).

Для расчета мощности судовых электростанций используется табличный метод, на основании которого рассчитывают потребляемые мощности в различных режимах работы судна.

Форма и содержание таблицы одинаковы для всех судов и могут различаться только режимами в зависимости от назначения судна и рода тока.

Итоговые значения нагрузки электростанции в различных режимах работы служат основанием для выбора количества и мощности генераторов, устанавливаемых на судовой электростанции. При этом намечают несколько возможных вариантов электростанции по составу генераторов исходя из наличия поставляемых промышленностью дизель - генераторов.

Затем производят анализ данных вариантов по ряду показателей. Вариант с ми­нимальным количеством типоразмеров генераторов является наиболее приемлемым.

Загрузка генераторов, работающих в различных режимах, должна быть наибольшей. Однако при этом лучшем следует считать такой вариант, в котором все генераторы (основные и резервные) по типу и мощности одинаковы. Загрузка генераторов составляет 70 – 80 % номинальной мощности.

Необходимо, чтобы в длительных режимах работы (ходовой, промысловый и т.п.) загрузка генераторов составляла 80%.

В относительно кратковременных режимах (съемка с якоря, аварийный режим и т.п.) загрузка может быть 70% и несколько меньше.

Длительно стоянки судов может быть близка к длительности хода, поэтому генераторы, работающие в режиме стоянки, также должны иметь максимальную нагрузку.

Обеспечить наиболее высокую загрузку генераторов можно всегда, если стремиться к разукрупнению мощностей и увеличению количества генераторов, используя параллельную работу.

Минимальное количество генераторов электростанции равно двум. При этом один из генераторов является основным, а другой резервным.

Однако лучше, когда электростанция имеет три – четыре генератора. В таком случае в работе могут находится два – три генератора; один – на профилактике; и один или два – в готовом для работы резерве.

Известно следующее общее положение: мощность энергетических систем всегда должна учитывать рост мощностей потребителей электроэнергии.

Опыт показывает, что в течение десятков лет эксплуатации на судах устанавливаются новые дополнительные потребители электроэнергии.

В тоже время электростанция по мощности сохраняется в первоначальном виде.

В связи с этим, судовые электростанции должны иметь резерв мощности, который на 20-30% превышает, требуемый по регистру.

Пример расчета таблицы нагрузок.

Наименование потребителя – Вентилятор

Количество однородных потребителей n = 2

Мощность на валу механизма Рм = 2,2

Тип электродвигателя 4A90L4OM2

Номинальная мощность электродвигателя: Рн = 2,785

Номинальный КПД электродвигателя: ηн = 79

Номинальный коэффициент мощности электродвигателя: COS φн = 0,83

РЕЖИМ СТОЯНКИ.

Фактический коэффициент загрузки: К3 = К2 * (Рм / Рн) =1*0,79=0,79

Коэффициент загрузки в режиме: К2 =1

Активная потребляемая мощность однородных потребителей:

Рп = Рн / ηн = 2,2/0,79=2,78

Реактивная потребляемая мощность однородных потребителей:

Qп = Рп * tgφ = 2,228*0,67=1,497

РЕЖИМ МАНЕВРИРОВАНИЯ.

Фактический коэффициент загрузки: К3 = К2 * (Рм / Рн) =1*0,79=0,79

Коэффициент загрузки в режиме: К2 =1

Активная потребляемая мощность однородных потребителей:

Рп = Рн / ηн = 2,2/0,79=2,78

Реактивная потребляемая мощность однородных потребителей:

Qп = Рп * tgφ = 2,228*0,67=1,497

РЕЖИМ ХОДОВОЙ.

Фактический коэффициент загрузки: К3 = К2 * (Рм / Рн) =1*0,79=0,79

Коэффициент загрузки в режиме: К2 =1

Активная потребляемая мощность однородных потребителей:

Рп = Рн / ηн = 2,2/0,79=2,78

Реактивная потребляемая мощность однородных потребителей:

Qп = Рп * tgφ = 2,228*0,67=1,497

РЕЖИМ АВАРИЙНЫЙ.

Фактический коэффициент загрузки: К3 = К2 * (Рм / Рн) =1*0,79=0,79

Коэффициент загрузки в режиме: К2 =1

Активная потребляемая мощность однородных потребителей:

Рп = Рн / ηн = 2,2/0,79=2,78

Реактивная потребляемая мощность однородных потребителей:

Qп = Рп * tgφ = 2,228*0,67=1,497