курсовая работа

по дисциплине "Гребные электрические установки»:

«Выбор параметров и основных элементов гребной электрической установки»

 

 

    

 

 

 

 

Содержание

 

   Задание                                                                                                  3

 Введение                                                                                              4

1. Выбор гребного ЭД и главного генератора 6
2. Выбор защитных элементов ГЭУ 15
3. Выбор полупроводникового преобразователя частоты 20
4. Выбор схемы основного тока 24

    Заключение                                                                                      25

 

 

 

 

 

ЗАДАНИЕ

на курсовую работу по дисциплине “Гребные электрические установки”

1. Тема: “Выбор параметров и основных элементов гребной электрической установки”.

Целью курсовой работы: разработать ГЭУ переменного тока, работающую автономно или в составе единой электроэнергетической системы.

2. Исходные данные:

Тип судна:	Судно снабжения
Водоизмещение:	2000 т.
Главные размерения судна: -                                                                                             длина -                                                                                             ширина -                                                                                             высота	L    = 95,6 м В    = 21,6  м Т    =  11,2 м
Скорость переднего хода  [nc]:	15,5 узлов
Число гребных винтов:	2

 

 

 

Задание выдал:                                                    доцент И.П.Бойчук.

 

Задание получил:                                               студент Е.А.Пиотровский

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Главной разницей между судовой и береговой энергетическими системами является то, что судовая энергетическая система является изолированной системой с небольшим расстоянием от источника электроэнергии до её потребителей. Эта разница и количество установленной мощности дают специальные возможности для проектирования таких систем.

Проектирование электроэнергетических систем с ГЭУ основывается в первую очередь на функциях, которое будет выполнять судно.

В качестве основного оборудования входящего в состав ГЭУ  можно привести следующее:

1) главные генераторы ГЭУ – не менее 2 шт.;

2) главный распределительный щит (ГРЩ), разделенный на две части межсекционным автоматическим выключателем, или разъединителем;

3) силовые трансформаторы для преобразования напряжения ГРЩ в напряжение полупроводниковых преобразователей – по одному для каждого преобразователя;

 4) силовые полупроводниковые преобразователи для питания ГЭД - не менее 2 шт.;

 5) гребной электрический двигатель (ГЭД), с двумя системами статорных обмоток, получающих питание каждая от своего полупроводникового преобразователя;

 6) система управления.

Система ГЭУ должна отвечать принципу локализации одной неисправности, т. е. в случае появления неисправности в любом одном из компонентов системы ГЭУ ход судна должен сохраняться, хотя бы с частичной мощностью.

При появлении любой неисправности в системе ГЭУ на всех действующих постах управления должен быть предусмотрен аварийно-предупредительный сигнал.

Для всех вспомогательных механизмов и устройств ответственного назначения должны предусматриваться местные посты управления, на которые переводится управление в случае неисправности любого компонента дистанционной автоматизированной системы управления ГЭУ.

Гребные электродвигатели жестко соединяются с гребными валами. На гребном валу монтируется валопроводное устройство, с помощью которого во время ремонтов и перед пуском поворачивается гребной вал и ротор ГЭД.

Главные генераторы приводятся первичными двигателями, устанавливаются обычно на общих с ними рамах и могут иметь один или два опорных подшипника. Охлаждение подшипников осуществляется от общей системы смазки ПД.

Возбудители служат для питания обмоток возбуждения главных электрических машин. При индивидуальном возбуждении каждый возбудитель питает обмотку только одной машины, при групповом возбуждении от одного возбудителя питаются обмотки нескольких машин. Как правило, ГЭД или имеет индивидуальное возбуждение, а все генераторы одного ГЭД или контура – групповое возбуждение от общего возбудителя.

Применяются машинные, электромашинные и статические возбудители. Машинные возбудители ГЭД и генераторов контура соединяются между собой и с приводным двигателем и представляют единый возбудительный агрегат. Статические возбудители встраиваются в защиты электродвижения или выполняются в виде отдельных шкафов, резервирование достигается снижением коэффициента использования по току и напряжению вентилей, что обеспечивает нормальную работу возбудителя при выходе из строя нескольких вентилей или параллельных цепей. Это позволяет обеспечить высокую надежность возбудителей и упростить схему возбуждения.

 

1 ВЫБОР ГРЕБНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ И ГЛАВНОГО ГЕНЕРАТОРА

1.1 Расчет буксировочной мощности судна

Выбор гребного электродвигателя (ГЭД) и главного генератора (ГГ) начинают с расчета буксировочной мощности судна. Приближенные методы определения буксировочной мощности – Папмеля, Эйра, адмиралтейских коэффициентов, используют полученные экспериментально диаграммы, учитывающие сопротивление воды при движении различных судов. Диаграмма для определения эмпирических коэффициентов формулы Папмеля приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Диаграмма для определения эмпирических коэффициентов       формулы Папмеля

Для судна нормальных обводов при заданной скорости J_S,  буксировочная мощность N_R определяется из формулы Э.Э. Папмеля:

,                                  (1)

где V – объемное водоизмещение судна, м³;

       L – длина судна, м;

      J_S – скорость судна, уз;

       с – эмпирический коэффициент, определяемый из диаграммы, рисунок 1;

       х – множитель, зависящий от числа гребных валов

Таблица 1 – Значение коэффициента x от числа валов 

Число валов	2
х	1,05

         l - поправочный  коэффициент  длины  судна, равный

,                                           (2)

         y - характеристика остроты корпуса судна, равная

,                                                   (3)

где  δ_п – коэффициент общей полноты корпуса при В и Т – размерах ширины и осадки, м

.                                                (4)

Тогда из (4):    

   Тогда эмпирический коэффициент из формулы Папмеля определяется:

По графику выбираем с = 20.

.

Полученное значение буксировочной мощности N_R определяет в основном мощности гребного электродвигателя и главного генератора ГЭУ.

 

1.2 Расчет мощности на валу гребного электродвигателя и определение его частоты вращения

Мощность на валу ГЭД – Р_ДВ  определяют по полученному значению буксировочной мощности N_R следующим образом:

1) определяют буксировочное сопротивление R или равную ему полезную тягу Р_е, кН:          

, кН                                                  (5)

где  (т.к. )

.

2) Коэффициент попутного потока W по формуле Тейлора для одновинтовых судов

                                                             (6)

.

3) Коэффициент засасывания t по формуле Шенхерра:

t₂ = 0,25W₂ + 0,14

t₂ = 0,25·(-0,12) + 0,14 = 0,11

4) Полная сила упора Р, кН, создаваемая гребным валом

                                                   (7)

.

5) Осевая скорость винта  J_р, м/с, относительно струи воды

                                            (8)

.

6) Диаметры гребных винтов при размещении в кормовом подзоре:

, м,                                        (9)

где Т_к – осадка судна кормой, м.

.

7) Из диаграммы для расчета винта на рис. 2 определим относительную поступь винта  при КПД одного изолированного винта  и коэффициенте

,

где - скорость одного винта,  – плотность воды (кг×с²/м⁴), P – упор одного винта.

Рисунок 2 - Диаграмма для расчета гребных винтов

 

Тогда частота вращения двигателя:

Находим шаговое отношение нулевого упора:

,

где t₀ – коэффициент засасывания в швартовном режиме: .

Определяем по диаграмме (рис.1.2)  к.п.д. винта η_р как функцию величин относительной поступи λ_р и шагового отношения нулевого упора  (точка пересечения линий, соответствующих этим значениям).

Находим величину скольжения и коэффициента засасывания:

,

  .

Определяем пропульсивный к.п.д. гребного винта:

Пропульсивный КПД:

                                                                                            (10)

.

8) Определяют мощность, подводимую к гребному винту N_p, кВт

                                                (11)

.

9) Суммарная мощность ГЭД с учетом КПД валопровода h_В » 0,95¸0,98 определится из выражения: 

                                           (12)

.

10) Определяем мощность, подводимую к одному гребному электродвигателю:

, кВт                                                  (13)

,

где n – количество гребных электродвигателей.

Частоту вращения ГЭД выбирают в зависимости от условий:

• максимального КПД ГЭУ;
• минимального расхода топлива;

-  требуемых минимальных первоначальных затрат на оборудование или массы установки;

• минимальных годовых эксплуатационных расходов.

На судах гражданского флота оптимальную частоту вращения гребного винта обычно определяют из следующих условий – получение максимального КПД ГЭУ для получения минимального расхода топлива при полном ходе судна. При этом  номинальная скорость ГЭД определяется точкой  пересечения характеристики винта N_p = f(w) в основном режиме с прямой необходимой мощности двигателя Р_ДВ = const.

1.3 Выбор гребных электродвигателей и главных генераторов ГЭУ

В качестве ГЭД выбираем два трехфазных асинхронных двигателя по 2500 кВт. Их технические характеристики приведены в таблице 3.

Устанавливаем их парно, воздействие на гребной вал будет осуществляться посредством редуктора.

Таблица 3 – Технические данные ГЭД

Тип ЭД	Мощность, кВт	Напряжение, В	Частота вращения, об/мин	КПД,%	Частота, Гц
3х фазный асинхронный	2500	3000	1490	98,4	50

Общие требования, предъявляемые к ГЭД:

• Обмотки статоров двигателей переменного тока, а также главные и дополнительные полюса и компенсационные обмотки двигателей постоянного тока, электрических машин мощностью выше 500 кВт, должны быть оборудованы датчиками температуры.
• Для гребных электрических установок с одним ГЭД синхронные и асинхронные ГЭД должны иметь две системы статорных обмоток, которые могли бы независимо отключаться от соответствующего полупроводникового преобразователя частоты (ППЧ). Каждый ППЧ должен быть рассчитан, по крайней мере, на 50 % номинальной мощности гребной электрической установки.

Требования к системам охлаждения ГЭД:

• Система охлаждения должна обеспечить достаточное охлаждение гребного двигателя при любых его нагрузках и при любых скоростях вращения.
• ГЭД должны быть оборудованы встроенными датчиками температуры, которые должны подавать аварийно-предупредительный сигнал при превышении допустимой температуры.
• В машинах с замкнутой системой охлаждения и теплообменным аппаратом должен контролироваться также поток первичного и вторичного охлаждающего агента.
• Должна быть предусмотрена сигнализация, контролирующая возникновение протечек. Расположение теплообменного аппарата должно быть таким, чтобы протечки воды и конденсата не попадали на обмотки.
• В случае выхода из строя системы охлаждения гребного двигателя, должен быть предусмотрен аварийный режим работы для обеспечения маневрирования судна в сложных навигационных условиях. При этом допускается вмешательство оператора для принудительного открытия аварийных воздушных заслонок охлаждения.
• Гребные электрические двигатели с воздушным охлаждением должны быть оборудованы двумя вентиляторами принудительной вентиляции, каждый из которых имеет подачу, достаточную для обеспечения нормальных условий работы электрического двигателя. Должна быть предусмотрена световая сигнализация о работе и аварийно-предупредительная сигнализация об остановке вентиляторов.

1.5 Выбор главных генераторов ГЭУ

Выбор главных генераторов производят из условий максимального КПД установки, простоты обслуживания, надежности работы и минимальной стоимости ГЭУ. Мощность главных генераторов определяют по мощности гребных электродвигателей с учетом режимов работы ГЭУ и предполагаемого применения специфических приемников, работающих в этих режимах, а скорость ГГ – в соответствии со скоростью  первичных двигателей.

Режимы работы ГЭУ:

а) режим стоянки – работают системы управления и контроля, вентиляция, насосы охлаждения и т.д.;

б) ходовой режим – мощность ходового режима определяется с учетом суммарной мощности общесудовых приемников, используемых только в ходовом режиме (не относящихся к ГЭУ);

в) маневренный режим – мощность этого режима определяется прибавлением мощности потребителей, включаемых только в маневренном режиме (подруливающее устройство, привод шага ВРШ);

г) режим стоянки с грузовыми  операциями – также требует увеличения мощности за счет приемников, включаемых при грузовых операциях.

Основные требования, предъявляемые к главным генераторам.

Общие требования:

• Генераторы, работающие с полупроводниковыми преобразователями, должны быть рассчитаны на наличие ожидаемого уровня гармонических составляющих в системе. С этой целью должен предусматриваться существенный резерв мощности, компенсирующий повышение температуры генератора, по сравнению с обычной синусоидальной нагрузкой.
• Статорные обмотки генераторов номинальной мощностью выше 500 кВА должны быть снабжены датчиками температуры.
• Генераторы гребной электрической установки должны быть оборудованы фильтрами очистки охлаждающего воздуха при открытой и замкнутой системе вентиляции. Вентиляционные каналы должны быть устроены так, чтобы вода не попадала внутрь машины.
• Генераторы гребных электрических установок допускается использовать для питания вспомогательных электрических механизмов и устройств, при условии обеспечения стабильности напряжения и частоты во всех режимах, в том числе маневровых, в соответствии с требованиями пункта 2.1.3 Российского Морского Регистра.
• В цепях возбуждения генераторов не должны устанавливаться автоматические выключатели, за исключением тех, которые действуют на снятие возбуждения с машин при коротких замыканиях или повреждениях в цепи главного тока.
• Устройства защиты генераторов должны соответствовать требованиям, изложенным в пункте 8.2 Российского Морского Регистра.

Требования к подшипникам генераторов и смазке:

 1) Вкладыши подшипников скольжения должны быть легко заменяемыми. Должны быть предусмотрены средства контроля смазки подшипников. Надежная смазка должна быть обеспечена также и при возможном максимальном дифференте. Должны быть предусмотрены соответствующие уплотнения, препятствующие попаданию смазочного масла внутрь генератора.

2) Если применяются подшипники с принудительной смазкой (под давлением), то на постах ГЭУ должны быть предусмотрены, как минимум, следующие аварийно-предупредительные сигналы:

            1 - неисправность системы смазки (отказ насоса смазки, потеря давления в трубопроводе смазки и т. п.),

           2 - максимальная температура каждого из подшипников.

3) Генераторы должны быть оборудованы резервными (аварийными) устройствами смазки подшипников, обеспечивающими достаточную смазку подшипников в течение времени до остановки машины, в случае возникновения неисправности, или аварии нормальной системы смазки.

4) Во избежание повреждения подшипников должны быть приняты меры, препятствующие возможному протеканию электрических токов между подшипником и валом машины, для чего один из подшипников должен быть гальванически изолирован от корпуса машины.

Требования к охлаждению генераторов:

• Кроме термометров должны быть предусмотрены датчики температуры охлаждающего воздуха, которые должны подавать аварийно-предупредительный сигнал при превышении допустимой температуры.
• Для машин с замкнутой системой охлаждения и теплообменным аппаратом, поток первичного и вторичного охлаждающего агента должен контролироваться. При исчезновении потока должен подаваться аварийно-предупредительный сигнал.
• Протечки воды и конденсат не должны попадать на обмотки машины. Должна быть предусмотрена сигнализация, контролирующая возникновение протечек.

При выборе первичных двигателей для привода генераторов необходимо учитывать снижение их мощностей при эксплуатации судна в условиях повышенной температуры воздуха и забортной воды.

Дизели должны обеспечить работу с перегрузкой не менее 10% номинальной мощности в течение не менее 1 часа. При превышении номинальной (расчетной) частоты вращения дизеля более чем на 10% должна снижаться подача топлива регулятором, а при превышении частоты вращения  более чем на 15%  предельный регулятор прекращает подачу топлива.

В качестве ГГ выбираем три генератора SGen-100В 2p фирмы Siemens. Их характеристики приведены в таблице 4.

Таблица 4 – Технические данные ГГ

Тип ЭД	Мощность, кВт	Напряжение, В	Частота вращения, Об/мин	КПД, %	Частота, Гц
Воздушного охлаждения	3000	3000	1500	98	50

 

 

2       ЗАЩИТА ГЭУ

 

2.1 Требования  к защите ГЭД

• Защита от перегрузки в главных цепях и цепях возбуждения должна быть настроена таким образом, чтобы исключить ее срабатывание при перегрузках, вызванных маневрированием судна, при ходе в штормовых условиях, или ходе в битом льду.
• Защита от коротких замыканий и перегрузки двигателя может обеспечиваться преобразователем. При этом должны быть приняты во внимание различия в конструкциях гребных электрических машин (машина постоянного тока, синхронная машина, асинхронная машина или машина с возбуждением от постоянных магнитов).
• Должно быть предусмотрено независимое устройство защиты от чрезмерной частоты вращения (разноса). Гребной электрический двигатель должен выдерживать чрезмерную частоту вращения в пределах рабочих характеристик защитного устройства, настроенного на срабатывание при заданной чрезмерной частоте вращения.
• Двигатель должен выдерживать без повреждений токи внезапного короткого замыкания на его клеммах при номинальной нагрузке. Установившийся ток короткого замыкания двигателя, имеющего постоянное возбуждение, не должен приводить к термическим повреждениям обмоток и его токонесущих компонентов, токосъемных колец, кабелей, фидеров или шинопроводов.

Защита ГЭУ должна обесточивать только аварийные элементы с сохранением остальной части установки в работе.

Главные машины переменного тока мощностью более 1000 кВт должны иметь дифференциальную защиту, действующую на отключение цепей возбуждения. Применение в главных и цепях возбуждения плавких предохранителей не допускается.

Обычно, по требованию Регистра в ГЭУ применяют:

• максимальную защиту и защиту от перегрузок (с предварительной индикацией о перегрузке);
• нулевую защиту - от самопроизвольного пуска после срабатывания любой из защит;

- защиту от превышения частоты вращения ГЭД, обеспечиваемую системами возбуждения и автоматики;

• защиту от заземления на корпус токоведущих частей;
• защиту от коротких замыканий в цепях автоматики и сигнализации, контрольных ламп и измерительных приборов.

Блокировки должны исключать:

• неправильные последовательности включения;
• переключение под током элементов, переключаемых при снятом напряжении;
• управление ГЭД более чем с одного поста управления;
• пуска ГЭД при включенных валоповоротных устройствах.

Все элементы схем должны выбираться с соответствующим коэффициентом загрузки, так для полупроводниковых приборов К₃ = 0,6 – 0,7 при их выборе по максимальным параметрам в переходных режимах.

 

2.2 Перечень видов защит для оборудования, входящего в ГЭУ

Защита реле.

В электроустановках -  устройства защиты и реле используются для защиты человеческой жизни от недостатков в электрической системе и для того, чтобы избежать повреждение оборудования в эксплуатации в пределах установленных лимитов. Физическое повреждение оборудования может быть значительно снижена, например, при коротком замыкании.

Реле защиты обычно расположены в распределительных щитах или иногда в специальных контрольных и защитных панелях.

Существует целый ряд различных типов реле, предназначенных для специализированных применений. Сегодня, использование цифровых программируемых реле защиты -  является распространенным явлением. Цифровые реле могут содержать ряд защитных функций, которые могут быть с поддержкой и собрать для защиты конкретного оборудования требуемые параметры.

На основе измерения токов, напряжения, частоты и др., защита устройства запрограммирована для отключения части оборудования или системы в заданный интервал времени, который может зависеть от амплитуды измеряемых величин.

Защитные функции и характеристики определяются стандартами, такими как ANSI/IEEE и IEC, возможно с некоторыми поправками. В ANSII С39.90 есть список устройств защиты и функций, которых хватит для разработчика (электромеханика). Эта система может быть использована на схемах подключения, в инструкции и в спецификации.

Схема защиты будет варьироваться в зависимости от эксплуатационных требований и конфигурации системы. Типичная схема защиты может включать в себя следующие функциональные возможности:

1) Распределительные щиты:

 - по понижению и превышению напряжения, как правило, обычный сигнал тревоги;

 - понижение и превышение частоты, как правило, обычный сигнал тревоги;

 - замыкание на землю, отключение или сигнализация;

 - дифференциал, или другое недолгое короткое замыкание.

2) Генератор:

 - перегрузки по току и короткому замыканию;

 - замыкание на землю;

 - обратная мощность;

 - отрицательная последовательность фаз;

 - понижение и перенапряжение;

 - превышение частоты;

 - перемагничивание емкостной реактивной мощности;

 - дифференциальная защитаы с трансформатором пусковой блокировки;

 - синхронизации проверок со скоростью выхода на разъединитель и перевод фидеров;

 - короткое замыкание – может быть включено в генератор защиты замыканий на землю;

 - проверка синхронизации;

 - дифференциальная защита (в кольцевой конфигурации сети).

3) Фидеры трансформатора:

 - перегрузки по току;

 - короткое замыкание;

 - тепловая перегрузка;

 - замыкание на землю;

 - пониженное напряжение;

 - иногда, особенно для больших трансформаторов, дифференциальная защита.

4) Фидеры двигателя:

 - перегрузка по току;

 - короткое замыкание;

 - замыкание на землю;

 - тепловая перегрузка;

 - отрицательная последовательность фаз.

  5) Пуск двигателя:

 - остановка;

 - количество пусков;

 - замыкания на землю;

- пониженное напряжение.

 

2.3 Описание видов защиты

 Проектирование и установка соответствующей схемы защиты - это компромисс между общим желанием отключиться (неисправное оборудование с минимальной задержкой по времени), и необходимостью отключения, установленное заводом. Последнее требование рассматривается по селективности или защитного устройства координации (PDC) исследований. Цель этих исследований заключается в защите согласно документации класса судна и судовладельца, которые были разработаны по мощности системы.

Правильная настройка и проверка настройки при вводе в эксплуатацию и регулярное техническое обслуживание имеет важное значение для безопасной работы судна. Неисправность или ухудшение параметров калибровки могут дать нежелательные последствия и даже BLACKOUT судна от сравнительно незначительных неисправностей. Защита реле не срабатывает при нормальной эксплуатации, важно также проверять их функциональность калибровки и проводить регулярное тестирования программы. Например, при коротком замыкании и перегрузках по току реле срабатывает. Характеристики и уставки реле обычно представляются в логарифмической диаграмме.

Как правило, постоянный рейтинг подключенного оборудования определяет нормальный диапазон нагрузок. Некоторое оборудование имеет перегрузки в диапазоне, где разрешено запускать при нагрузках, превышающих номинальные значения в более короткие промежутки времени. Существует несколько видов обратных токов, чтобы адаптироваться к специфическим требованиям. На большие перегрузки по току реле защиты может либо обеспечить мгновенное отключение либо отключение с выдержкой времени.

Например, для тяговых трансформаторов мгновенное отключение может быть применено для токов короткого замыкания.  Также существуют точки пределов для пуска переходных процессов, которыми могут быть: пуск двигателя, токи трансформатора или пусковые токи. Эта точка должна быть внутри (слева) настройки кривой, оборудование может находиться под напряжением без отключения сигнала от релейной защиты.

 

3. ВЫБОР СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ГЭУ

3.1 Требования к системам управления

3.1.1 Основные требования к полупроводниковым преобразователям

- преобразователи должны соответствовать требованиям раздела 12 Российского Морского Регистра;

- для ГЭУ должно предусматриваться, как минимум, два полностью независимых отдельно установленных полупроводниковых преобразователя;

- для каждого преобразователя должна быть предусмотрена отдельная система управления;

- для каждой системы управления должны предусматриваться два гальванически изолированных датчика скорости. Общий корпус для обоих датчиков допускается;

 - если преобразователь подает питание на ГЭД с постоянным возбуждением, то в главной цепи «двигатель - преобразователь» должен быть предусмотрен выключатель – разъединитель, который автоматически должен разрывать главную цепь в случае неисправности инвертора (выпрямителя). Должны быть предусмотрены устройства диагностики, обнаруживающие появление таких неисправностей;

- полупроводниковые преобразователи, а также аппаратура цепей главного тока должны выдерживать перегрузки по току не менее 250% I_ном в течение 2 с;

- преобразователи для ГЭУ должны быть рассчитаны на номинальный момент привода (номинальный момент на гребном валу). При этом должно быть учтено, чтобы кратковременные перегрузки и изменения (провалы) частоты вращения, вызванные перегрузкой, не приводили к срабатыванию защиты преобразователей;

- шкафы полупроводниковых преобразователей должны соответствовать требованиям пункта 4.6 и раздела 18 Российского Морского Регистра;

- конструкция шкафов полупроводниковых преобразователей должна предусматривать возможность быстрой замены силовых компонентов. Это может быть достигнуто применением модульной конструкции отдельных тиристоров, тиристоров одной фазы или иным способом.

3.1.2 Охлаждение полупроводниковых преобразователей

- если преобразователи оборудованы принудительной системой охлаждения, то должен быть предусмотрен контроль ее состояния. В случае выхода из строя системы охлаждения должны быть предусмотрены меры, предотвращающие перегрев и выход из строя преобразователя;

- для систем охлаждения должна быть предусмотрена система аварийно-предупредительной сигнализации. Сигнал АПС может быть выполнен по исчезновении потока охлаждающей среды, либо по высокой температуре полупроводников;

 - единичные неисправности в системе охлаждения преобразователей не должны приводить к отключению всех преобразователей гребной электрической установки судна.

3.1.3 Защита полупроводниковых преобразователей

 - эксплуатационные перенапряжения в системе питания преобразователей должны быть ограничены соответствующими устройствами, не допускающими повреждений (пробоев) тиристоров;

- система управления должна обеспечивать, чтобы во всех эксплуатационных и наиболее тяжелых условиях номинальный ток полупроводниковых элементов не был превышен;

 - силовые полупроводники должны выдерживать без повреждений короткое замыкание на клеммах преобразователя. Допускается зашита от токов короткого замыкания предохранителями. Соответствующие обратные связи преобразователя должны контролировать (ограничивать) ток таким образом, чтобы ни один компонент не был поврежден даже в случае, когда преобразователь включен на двигатель с заторможенным ротором.

3.1.4 Фильтрация гармонических составляющих

- должны применяться линейные фильтры, ограничивающие до допустимого уровня искажения синусоидальности напряжения на шинах ГРЩ при любых режимах работы ГЭУ;

- цепи каждого фильтра должны иметь защиту от сверхтоков и токов короткого замыкания. Целостность предохранителей в цепях фильтров должна контролироваться. При перегорании любого предохранителя должен быть сигнал АПС;

- при конструировании и использовании линейных фильтров следует учитывать возможность их подключения в любой конфигурации. В частности, авто резонанс должен быть исключен при любых условиях нагрузки и сочетании работающих генераторов;

- в случае наличия нескольких параллельных цепей фильтра должна контролироваться симметричность токов. Несимметричное распре деление токов в цепях отдельного фильтра, а также неисправность самого фильтра должны приводить к срабатыванию аварийно-предупредительной сигнализации (АПС).

3.2 Выбор инвертора напряжения переменного тока

Имея высоковольтные генераторы и мощность системы более чем 4 МВт, считаем целесообразным выбор привода переменного тока ASC5000 фирмы ABB.

Его основные характеристики приведены в таблице 4.

Таблица 4

Тип двигателя	Тип охлаждения	Диапазон мощности	Выходное напряжение	Выходная частота
Асинхронный	Воздушное	2 МВт	3000	До 75 Гц

Тип инвертора

Многоуровневый инвертор напряжения, не имеющий предохранителей (VSI-MF)

 

Рисунок 2 -  Блок-схема ASC 5000 фирмы ABB

Назначение блоков

Входной трансформатор может быть отдельным входным трансформатором или – в диапазоне меньших мощностей – встроенным. Встроенный входной трансформатор упрощает и ускоряет монтаж и ввод в эксплуатацию, а отдельный трансформатор обеспечивает гибкость конфигурации.

Инвертор напряжения, имеющий емкость в звене постоянного тока и осуществляющий коммутацию напряжения. Схема INU позволяет использовать схему входного выпрямителя, представляющую собой диодный мост. Помимо экономичности и надежности, диодные мосты отличаются большим коэффициентом мощности (обычно > 0,95), который остается постоянным во всем диапазоне скорости.

Система охлаждения воздушного типа. Регулирует температуру в установленных пределах.

Система управления обеспечивает связь с контроллерами технологических процессов более высокого уровня. В ACS 5000 могут устанавливаться адаптеры основных периферийных шин передачи данных для контроля и управления. Стандартный интерфейс - дистанционное подключение через LAN (локальная сеть) Доступ к:

• управлению приводом (DTC – прямое управление моментом)
• сигналам и параметрам
• регистраторам данных и отказов.

Выпрямитель преобразует ток из переменного в постоянный с последующей конвертацией его снова в переменный ток нужной частоты через звено постоянного тока.

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3 – Схема инвертора INU

 

4. ВЫБОР СХЕМЫ ОСНОВНОГО ТОКА

                                                                                     

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В курсовой работе была разработана ГЭУ переменного тока, работающую автономно или в составе единой электроэнергетической системы для судна снабжения водоизмещением 2000 т.

После расчета буксировочной мощности, расчета мощности на валу гребного ЭД и определения его частоты вращения, выбора уровней напряжения ГЭУ, в были выбраны генераторные агрегаты, первичные двигатели, полупроводниковый преобразователь.

 

 

 

 Скачать: geu-34-1.rar