1.3. Структура и источники электроэнергии судовой электроэнергетической системы
Большинство судовых технических средств работает с использованием электроэнергии благодаря удобству ее передачи, высокой экономичности электротехнических средств и большим возможностям, предоставляемым электрифицированными механизмами для решения задач управления, включая сбор, обработку и хранение информации.
Отдельные части (элементы) СЭЭУ в процессе функционирования взаимодействуют друг с другом и другими комплексами судна. судовую электроэнергетическую установку можно отнести к классу сложных технических систем, при создании и изучении которых следует использовать системный подход. При системном подходе необходимо с учетом цели выделить полный перечень элементов системы, установить взаимосвязь элементов друг с другом и другими системами судна с учетом иерархии и функционального назначения.
В состав судовой электроэнергетической установки, без учета ЭУ, входят следующие основные элементы (рис. 1.6):
источники электроэнергии в виде генераторных агрегатов, электрохимических элементов и внешней по отношению к судну (береговой) системы электроснабжения;
электрораспределительные устройства, включая главный распределительный щит (ГРЩ);
электрическая сеть судна, обеспечивающая передачу электрической энергии от источников к приемникам электроэнергии;
приемники электрической энергии.
Наиболее распространены автоматизированные электростанции переменного тока с частотой напряжения 50 Гц. На судах зарубежной постройки также применяется частота 60 Гц. На судах, где массогабаритные характеристики оборудования выступают в качестве главного фактора, может применяться повышенная частота 400 Гц.
В судовых электроэнергетических установках используются напряжения:
12 В, 24 В - в устройствах переносного освещения;
42 В - в переносном инструменте с питанием его через стационарные штепсельные розетки;
220 В, 380 В - в постоянно подсоединенном к сети электрооборудовании.
Повышение напряжения снижает массу кабельной сети судна. Суммарная длина уложенных на судне кабелей составляет сотни километров.В мощных судовых установках применяют более высокие напряжения(3300 В, 6600 В, 11000 В, 15000 В).
Как правило, напряжение источников электроэнергии равно 400 В(450 В при частоте 60 Гц), а в сети освещения судна применяют напряжение 220 В. В установках переменного тока требуемое напряжение легко получается с помощью трансформаторов.
Являясь основным источником электрической энергии судовых электростанций, генераторный агрегат (ГА) состоит из приводного двигателя и электромашинного генератора. Приводной двигатель выполняет преобразование энергии топлива (пара) в механическую энергию, обеспечивая вращение вала генератора электрической энергии. В качестве приводных двигателей ГА применяют дизели, паровые и газовые турбины.
Генераторы могут приводиться во вращение через механическую передачу или непосредственно от вала главного двигателя. В этом случае их называют валогенераторами. Такие установки, учитывая свойство обратимости электрических машин, в принципе, могут обеспечить аварийный ход судна при отказе главного двигателя. Работая в режиме электродвигателя, электрическая машина осуществляет вращение гребного винта (аварийный ход) за счет электрической энергии, получаемой от генераторов судовой электростанции. Применение таких установок позволяет существенно повысить безопасность плавания судна.
Поскольку в качестве приводных двигателей используют различные виды машин, следует учитывать такие их характеристики, как коэффициент полезного действия, время ввода в работу, моторесурс, перегрузочную способность, трудозатраты на обслуживание, шумность и другие показатели. Некоторые из них представлены в табл. 1.1.
Таблица 1.1 Сравнительная характеристика судовых генераторных