6.18 Режимы работы и показатели качества сээс. Род тока напряжения и частота. Качество электроэнергии в сээс. Допустимые отклонения параметров в соответствии с Правилами Морского Регистра

Под качеством электроэнергии принято понимать совокупность свойств, определяющих пригодность электроэнергии для питания судовых электроприемников.

Если ранее (до 50-х годов) критерий качества электроэнергии практически не рассматривался, то сегодня использование сложных систем автоматизации и управления требует высокого качества электроэнергии. Особенно критичны к отклонениям параметров электронные и микропроцессорные устройства. Поэтому Судовой Регистр регламентирует следующие показатели качества:

1) длительное отклонение напряжения в конкретной точке СЭЭС по отношению к номинальному значению:

где U – действительное значение текущего напряжения.

2) длительное отклонение частоты по отношению к номинальному значению:

3) коэффициент несиметрии напряжения основной частоты в трехфазной системе:

,

где Umax и Umin – соответственно максимальное и минимальное значения линейного напряжения трехфазной системы.

4) коэффициент амплитудной низкочастотной модуляции переменного тока:

,

где Uмод – напряжение огибающей модулированного напряжения

5. коэффициент частотной модуляции:

где Тмод – период изменения огибающей модулирования напряжения.

5. коэффициент несинусоидальности (коэффициент искажения синусоиды):

,

где -это сумма квадратов действующих значений всех высших гармоник, начиная со второй.

При  = 2 – высшая гармоническая имеет 50 * 2 = 100 Гц

При  = 3 – высшая гармоническая имеет 50 * 3 = 150 Гц

При  = 1 – высшая гармоническая имеет 50 * 1 = 50 Гц

U₁ – направление (действующее значение) основной частоты (1-й гармонической составляющей).

Коэффициент несинусоидальности характеризует соответствие переменного тока синусоидальному закону изменения.

Все указанные показатели характеризуют работу СЭЭС в нормальных режимах, кроме них еще используются дополнительно показатели качества электроэнергии в переходных режимах:

1. Кратковременное отклонение напряжения:

2. Кратковременное отклонение частоты:

Приведенные показатели справедливы для характеристики СЭЭС переменного тока, в СЭЭС постоянного тока справедливы два первых показателя и еще три:

1) коэффициент пульсации напряжения постоянного тока:

где U_μ - это значение амплитуды низших гармонических составляющих выпрямленного напряжения. Этот показатель применим только в СЭЭС с выпрямленным постоянным током, в СЭЭС с аккумуляторными батареями он неприменим:

Uср. – среднее значение выпрямленного напряжения, определяется схемой выпрямления.

3. Параметры сээс

Основными параметрами, определяющими технико-экономические и эксплуатационные показатели СЭУ, являются:

1. Род тока

2. Уровень напряжения.

3. Значение частоты (для СЭЭС переменного тока).

Именно от них зависит надежность работы, масса и габариты оборудования, расход цветных металлов, удобства и безопасность обслуживания.

Рассмотрим факторы, определяющие выбор основных параметров:

Род тока. Сегодня на всех морских судах морской Регистр судоходства предписывает однозначное применение переменного тока. Это обуславливается рядом его преимуществ, и в особенностью надежностью работы АД, которые составляют в зависимости от типа судна от 60 до 80 % всех судовых электроприемников. Как правило, это АД с короткозамкнутым ротором, используемые для электроприводов вентиляторов, насосов и компрессоров, в которых не требуется регулирование скорости. Кроме того, существенно упрощается аппаратура управления.

Генераторы постоянного и переменного тока практически равноценны по надежности, и требованиям по эксплуатации. Но ГПТ существенно больше по массе и габаритам (50-70 %), кроме того, коммутация постоянного тока более тяжела и требует надежных коммутационных аппаратов с высокой разрывной способностью. На переменном токе коммутационная аппаратура меньше по размерам и габаритам и обеспечивает более легкое гашение дуги, возникающей при коммутации.

Существенным достоинством переменного тока является простота изменения уровня напряжения (трансформация напряжения).

Максимально-допустимое значение напряжения в судовых электроустановках определяет морской Регистр, так как напряжение на зажимах источниках электрического тока не должно быть больше 220В для СЭЭС постоянного тока и 400В для СЭЭС переменного тока (для трехфазного переменного тока).

Применение более высоких уровней напряжения требует специального рассогласования с Регистром, и сегодня осуществляется только на судах специального назначения (атомоходы, ледоколы, паромы с гребными установками).

Для электроприемников Регистр устанавливает максимальное допустимое напряжение 380В переменного тока и 220В на постоянном токе.

В установках освещения постоянного и переменного тока Регистр допускает отклонение напряжения не более 20В, причем это требование справедливо для всех типов судов кроме танкеров и газовозов, на таких судах уровень напряжения потребителей не должен превышать 110В на постоянном токе, и 127В на переменном токе.

Отдельную категорию составляют электроприемники с переносной сетью электроснабжения. Как правило, это переносные инструменты и механизмы, а также пульт дистанционного управления, здесь Регистр допускает напряжения не более 12В на постоянном токе и не более 24В на переменном токе.

Частота переменного тока, так же как и на всех береговых электроустановках, на всех отечественных судах используется переменный ток частотой 50 Гц. На ряде зарубежный судов (японской, американской и других построек), используется переменный ток частотой 60 Гц.

Увеличение частоты существенно уменьшает массогабаритные показатели электрических машин, например, использование частоты 400 Гц по отношению к частоте 50 Гц позволяет в 2 – 2,5 раза уменьшить массу и в 3 – 3,5 раза габариты электромашин по сравнению с электромашиной той же мощности на частоте 50 Гц.

Применение повышенных частот на морских судах проблематично по следующим причинам: увеличивается стоимость, падает надежность работы, повышается уровень шумов и радиопомех. Поэтому Регистр допускает использование повышенных частот только на тех судах, где массогабаритные показатели являются определяющими (например: суда на воздушной подушке, на подводных крыльях).