Меню

Преимущества гэу постоянного тока

ГЭУ постоянного тока

Классификация ГЭУ

Техническое обслуживание рулевого привода

Структурная схема автоматического управления РЭП

Структурная схема следящего управления рулевым электроприводом

Структурная схема простого управления рулевым электроприводом

Напомним, что при простом управления в качестве органов управления используют кнопки «Лево руля», «право руля» или рычаг управления ( «джостик» ).

Руль перекладывается все то время, пока нажата одна из кнопок или рычаг вы

веден из нейтрального положения. Перекладка пре­кращается, если отпустить кнопку или вернуть рукоятку поста в исходное — нулевое по­ложение.

Об угловом состоянии руля в каждый момент времени судят по рулевому указателю — аксиометру.

Обобщенная разомкнутая схема ручного управления рулем по времени показана на рис. 10.17.

Здесь представлены: РМ — рулевая ма­шина; Н — насос переменной подачи (ГЗ — гидрозолотник в системе управления с насосом нерегулируемой подачи); ГУ – гидроусили

тель; СР — серводвигатель; У — электрический усилитель.

Рис. 10.17. Обобщенная разомкнутая система ручного управления РЭГ-приводом

При простом управлении рулем контур регулирования разомкнут. При подаче управляющего напряжения U последовательно отрабатывают все звенья и начинается перекладка руля.

Шток поршня гидроусилителя ГУ жест­ко связан с манипулятором насоса Н. Перемещение манипулятора ог­раничено. Поэтому пропорциональность между движением золотника гидроусилителя и ходом его поршня характерна только при сравнитель­но малых перемещениях.

При снятии управляющего напряжения U серводвигатель СР останавливается, но подача насоса Н не прекра­щается.

Для остановки руля необходимо, чтобы серводвигатель включением в обратную сторону сместил манипулятор насоса в исходное положе­ние. Таким образом, разовая перекладка руля содержит четыре опера­ции:

1. включение серводвигателя;

2. его остановку;

3. включение серводвигателя в обратном направлении;

4. его остановку.

Поворот руля на заданный угол описанным способом даже опытному оператору ( например, рулевому матросу ) выполнить практически невоз­можно.

Для нормальной работы требуется, чтобы при снятии входного уп­равляющего сигнала U = 0 серводвигатель занимал исходное по­ложение, что соответствует прекращению подачи масла на рулевую ма­шину.

В некоторых современных отечественных схемах управления (АТР, АИСТ) это делается специальным пружинным нуль-установите­лем, задача которого вернуть серводвигатель или, точнее, золотник гид­роусилителя ГУ в нулевое положение ( е = 0) после отключения.

Ино­странные фирмы часто используют сервопривод с электромагнитным управлением. Золотник такого привода всегда имеет пружинный само­возврат.

Таким образом, простое управление рулем по структурной схеме рис.10.17 принципиально возможно.

Для этого требуется только, чтобы элементы сервопривода автоматически возвращались в исходное поло­жение после отключения серводвигателя.

Система следящего управления может быть создана путем замыкания входа и выхода разомкнутой системы (рис. 10.18 ) через соответству­ющие преобразующие устройства.

Внутри следящего контура оказываются последовательно включенными два интегрирующих звена СР и РМ. Такие системы являются структурно неустойчивыми. Для прида­ния устойчивости одно из интегрирующих звеньев должно быть охва­чено жесткой обратной связью.

Широко распространены схемы (рис. 10.18 ), где обратной связью ох­вачены два звена: рулевая машина РМ и насос регулируемой подачи.

Рис. 10.18. Структурная схема следящего управления РЭГ-приводом с механической обратной связью

При обратном соотношении в рулевом электроприводе возникают автоколебания, т.е. перо руля даже в отсутствие управляющего сигнала совершает самопроизвольные колебания влево-вправо по отношению к диаметральной плоскости судна.

Для подавления автоколебаний в схему управления рулевым электроприводом вводят отрицательную обратную связь по выходному напряжениию, при помощи которой часть сигнала ( напряжения ) с выхода оконечного каскада усилителя подают в противофазе на вход усилителя.

В результате коэффициент усиления усилителя по напряжению ( а значит, и по мощности ) уменьшается, но достигается главное – исчезают автоколебания пера руля.

При подаче сигнала α на вход суммирующего устройства А баллер руля повернется на соответствующий угол α.

Таким образом, задача следящего управления рулем превращается в задачу синфазного пово­рота поста управления ПУ и выходного органа сервомеханизма (СР, ГУ) α .

Общая схема следящего управления рулем распадается на два независимых замкнутых контура I и II.

Поворот поста управления ПУ на некоторый угол вызывает перемещение выхода сервомеханизма на тот же угол, что в свою очередь определит угол перекладки руля. Эле­менты К и К являются преобразователями углового поворота в экви­валентные электрические сигналы.

При разомкнутом контуре II возможно простое управление рулем.

Постом управления непосредственно на вход усилителя подается уп­равляющий сигнал. Серводвигатель СР через ГУ или, в случае его от­сутствия, через кинематический механизм перемещает на некоторый угол α задающий элемент, угол поворота которого после отработки определит положение руля.

Контроль перекладки производится по двухстрелочному аксиометру заданного и действительного положения руля. Датчики аксиометра связаны соответственно с заданным α и фактическим α углами поворота пера руля. Отключе­ние серводвигателя производится по достижении α требуемого значения.

Рассмотренные решения по обеспечению устойчивости работы сис­темы управления рулевого электропривода (см. рис. 10.18) не являются единственно возможными. За последнее время появились новые струк­турные схемы управления рулем (АТР, АИСТ), где для обеспечения структурной устойчивости в следящем и автоматическом режимах об­ратной связью охватывается не рулевая машина, а серводвигатель (рис. 10.19 ).

Рис. 10.19. Структурная схема управления РЭГ-приводом с электрической обратной связью

При работе в следящем режиме общий сигнал, подаваемый на вход усилителя, состоит из трех составляющих:

где U — напряжение, пропорциональное повороту α поста управления;

U — напряжение, пропорциональное перемещению γ золотника гидроусили­теля;

U — напряжение, пропорциональное углу α поворота пера руля.

От качества и надежности работы РЭП в значительной степени зависят безопасность плавания, а также технико-экономические показатели судов. Поддержание РЭП в работоспособном состоянии достигается грамотной технической эксплуатацией.

В состав РЭП входит множество элементов, показатели надеж­ности которых неодинаковы. Ряд элементов (транзисторы, конден­саторы и т. п.), отказы которых носят внезапный характер, не обладают ремонтопригодностью и требуют замены после выхода из строя. Обнаружение неисправности здесь для неработающей системы возможно только путем периодических проверок.

Многие звенья подвержены влиянию физического старения, постепенно изменяют свои свойства во времени (износ, ухудшение сопротивле­ния изоляции). Работоспособность таких элементов может быть восстановлена в процессе обслуживания, которое предусматривает замену и регулировку еще исправных узлов оборудования, достиг­ших определенного возраста или степени изнашивания.

Характеристики распределения времени отказов аппаратуры РЭПявляются предметом изучения теории надежности. Значение таких характеристик позволяет обоснованно регламентировать об­служивания: периодичность и объем. осмотров, замен, периодич­ность проверок с целью контроля исправности оборудования и т. д.

С целью накопления материала все отказы оборудования регистри­руют в специальных журналах с указанием характера отказа, времени наработки и т. п. Информация об отказах направляется с очередным рейсовым донесением судовладельцу, где ведется ее учет и анализ, вырабатываются конк­ретные рекомендации по обслуживанию, составу сменных и за­пасных частей и режиму их хранения.

Рулевой электропривод — система многократного действия. Про­должительность рабочих и нерабочих периодов определяется дли­тельностью рейса и стоянок, являющихся в общем случае непосто­янными.

Периодичность и общий объем об­служивания устанавливаются правилами технической эксплуатации электрооборудования. Наряду с этим следует учитывать также указания заводских инструкций, конкретизирующих нормативы и технологию операций по обслуживанию в зависимости от качества установленных приборов.

Для качественного обслуживания авторулевых электротехничес­кому персоналу необходимо изучить техническую документацию, прилагаемую к каждому авторулевому.

Для рулевых электроприводов предусматривают специальные виды технического обслуживания. Еженедельно необходимо про­водить наружный осмотр и проверять работу системы со всех управляющих постов.

Каждый месяц следует измерять сопротивление изоляции электрических машин, цепей питания, монтажных соединений.

Резиновые уплотнения смазывают специальной смаз­кой из смеси графита и касторового масла. Подтягивают крепеж агрегатов питания, приборов, проверяют состояние амортизаторов.

Один раз в полгода смазывают кинематические узлы в приборах, измеряют и регулируют контактные нажатия, промывают контак­ты. Одновременно проверяют наличие и состояние деталей ЗИП.

Читайте также:  Камаз 4310 устройство генератора переменного тока

В процессе эксплуатации возникает необходимость в регулиро­вании трех основных параметров авторулевого: коэффициента об­ратной связи, коэффициента сигнала тахогенератора и коэффициен­та усиления.

Изменение коэффициента обратной связи существенно отражается на качестве удержания судна на курсе: при полной загрузке судна этот коэффициент рекомендуется уменьшать, а при плавании с балластом увеличивать.

Коэффициент сигнала тахогене­ратора позволяет регулировать сигнал по скорости отклонения судна от курса. При ходе в тихую погоду его следует увеличивать, что повышает точность удержания судна на курсе. Вместе с тем это же способствует увеличению интенсивности работы рулевой маши­ны, поэтому в свежую погоду сигнал тахогенератора необходимо уменьшать.

Коэффициент усиления системы изменяется регулято­ром «Грубо — Точно». Перевод регулятора из положения «Точно» в положение «Грубо» существенно снижает механическую нагрузку рулевой маши­ны, незначительно ухудшая качество удержания на курсе. Поэтому рекомендуется при волнениях свыше 4-5 баллов «загрублять» чувствительность стабилизирующей системы.

Во время хода судна работа рулевого устройства проверяется электромехаником не менее двух раз в сутки.

При эксплуатации рулевого электропривода совместно с авторулевым необходимо руковод­ствоваться следующим:

1. при следовании в узкостях, швартовке и выходе из порта рекомендуется использовать вид управления «Следящий» как наи­более удобный и экономичный;

2. в случае наличия неисправностей в следящих системах перейти на вид управления «Простой», который является резервным и позволяет выполнять все необходимые мероприятия по маневриро­ванию судна;

3. при сложных маневрах судна для обеспечения надежности управ­ления рекомендуется иметь в работе оба насоса, что при видах управления «Следящий» или «Простой» увеличивает скорость перекладки руля;

4. с целью уменьшения изнашивания РЭП переключатель чувстви­тельности авторулевого в необходимых случаях устанавливать в положение «Грубо»;

5. для более равномерной эксплуатации оборудования рекомен­дуется при работе на одном насосе через каждые 12 ч переходить на другой насос (переключение следует проводить в момент времени, согласованный по телефону с вахтенным штурманом и по его приказанию).

При обнаружении неисправностей, требующих оста­новки рулевого электропривода , электромеханик докладывает вахтенному помощнику и вахтенному механику и в дальнейшем действует по их указанию.

Гребные электрические установки (ГЭУ) могут быть класси­фицированы по следую

1. по роду тока — переменного, постоянного и переменно-посто­янного тока ( двой

2. по типу первичного двигателя — дизель-электрические, турбо-электрические и газотурбоэлектрические;

3. по системе управления — с ручным управлением и с автома­тическим управлени-

4. по способу соединения гребного электродвигателя с винтом — с прямым соедине

нием и с зубчатым соединением.

В гребных электрических установках постоянного тока в ка­честве главных генера-

торов применяются генераторы с независимым возбуждением, а в качестве гребных электродвигателей – двигатели с независимым возбуждением.

В гребных электрических установках переменного тока в ка­честве главных генера

торов применяются синхронные машины, а в качестве гребных электродвигателей — синхронные или асин­хронные.

Появление мощных управляемых полупроводниковых выпря­мителей привело к созданию ГЭУ переменно-постоянного тока ( двойного рода тока ).

Преимуществами ГЭУ переменно-постоянного тока являются:

1. высокая надежность и экономичность синхронных генераторов;

2. плавное и экономичное регулирование частоты вращения греб­ного электродвига

теля, управляемого выпрямителем;

3. возможность питания электроэнергией всех судовых потреби­телей от главных генераторов (единая электростанция перемен­ного тока).

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Достоинства и недостатки ГЭУ

В современном мировом флоте наибольшее распространение получили суда с непосредственным соединением вала гребного винта с первичным двигателем. Однако для некоторых классов судов ГЭУ оказываются предпочтительнее. Для обоснования применеия ГЭУ перечислим их достоинства в сравнении с другими видами передач:

1.ГЭУ допускают использование нереверсивных первичных двигателей с высокойчастотой вращения.В ГЭУ реверсируется ГЭД, а первичные двигатели работают при неизменном направлении вращения, при этом в случае ДЭГУ (дизель электрической гребной установке) сокращается объем сжатого воздуха и может быть уменьшена мощность компрессора. Реверсивные дизели теплоходов имеют более сложную конструкцию, при реверсах возникают вредные деформации, которые приводят к быстрому износу дизелей, особенно при попадании холодного сжатого воздуха в нагретые цилиндры. По данным исследований, каждый реверс дизеля равноценен 16 часам работы дизеля при полной нагрузке. Применение высокооборотных дизелей уменьшает массу и габариты ГЭУ, создается возможность удобного размещения всей установки, в результате высвобождается дополнительное место для грузовых помещений и уменьшает стоимость гребной установки в целом. Относительный вес дизеля, имеющего номинальную скорость вращения 125об/мин, составляет 80 кг/л.с. относительный вес дизеля, имеющего номинальную скорость вращения 800об/мин составляет 12 кг/л.с., что в 7 раз меньше.

2. ГЭУ допускают простое электрическое соединение генераторов, что позволяет получить большую мощность гребной установки при ограниченной мощности каждого главного агрегата с тепловым двигателем, в частности, с дизелем.При этом увеличивается живучесть установки, т.к. при выходе из строя одного агрегата установка продолжает работать от оставшихся дизель-генераторов при их полной загрузке. Иногода суда вынуждены снижать скорость хода. На теплоходе при этом снижается соответственно мощность главного двигателя и увеличивается удельный расход топлива. при снижении скорости хода на 25% удельный расход топлива увеличивается на 4%, а при снижении скорости на 50% удельный расчход топлива увеличивается на 30-35%. В ГЭУ для уменьшения скорости хода судна выключаются целые генераторные агрегаты, при этом оставшиеся в работе агрегаты работают при полной нагрузке и нормальном расходе топлива. неработающие агрегаты сохраняют свой моторусурс.

3.ГЭУ обладают более высокими маневренными качествами и простотой управления по сравнению с другими видами передач.

4.ГЭУ допускают питание судовой сети или отдельных крупных механизмов от главных генераторов.

5.Простота автоматизации ГЭУ.

6.Применение ГЭУ устраняет передачу вибрации гребного винта и ударов первичным двигателям.

1.ГЭУ имеют меньший к.п.д. по сравнению с прямой передачей при полной или близкой к ней скорости хода, т.к. в генератороах и ГЭД создаются дополнительные потери энергии, снижающие общий к.п. на 5-8%. Исключение составляют ГЭУ переменного тока большой мощности.

2.Применение ГЭУ требует увеличения обслуживающего персонала в случае отсутствия автоматического управления ГЭУ.

Дата добавления: 2014-11-06 ; просмотров: 574 ; Нарушение авторских прав

Источник

Назначение и типы ГЭУ

Под электродвижением судов следует понимать их движение с использованием электрической энергии гребными электрическими установками.

В состав ГЭУ входят:

а) первичный двигатель (дизель или турбина);

б) главные генераторы, питающие электроэнергией гребной двигатель;

в) гребной двигатель, соединённый с движителем;

г) движитель (винт), сообщающий движение судну.

По роду тока ГЭУ подразделяются на установки постоянного и переменного ток. ГЭУ постоянного тока применяются на судах, где требуется высокая маневренность и частое реверсирование гребного двигателя (ледоколы, паромы, китобойные суда и др.). ГЭУ переменного тока применяют на судах, для которых наибольшее значение имеет экономичность установки.

По типу первичного двигателя ГЭУ подразделяются на дизель электрические (ДЭГУ) и турбоэлектрические (ТЭГУ). На рыбопромысловых судах, как правило, применяют ДЭГУ.

Мощность дизеля и его скорость регулируют, изменяя количество подаваемого в цилиндр топлива. Зависимость и от при предельной подаче топлива называют внешними характеристиками (рисунок 1.1). Аналогично зависимости, полученные при меньшей подаче топлива, называют частичными характеристиками. Как на внешних, так и на частичных характеристиках момент почти не изменяется при изменении скорости дизеля.

Допустимые перегрузки для дизеля 10-15% .Номинальную скорость дизель развивает при предельной подаче топлива. При срабатывает предельный регулятор, прекращающий подачу топлива топливным насосом. Крупные дизели, кроме того, имеют всережимный регулятор, который может быть установлен на любое значение скорости.

ТЭГУ обычно работают на переменном токе, где используется свойство турбин изменять скорость в широких пределах путём простого изменения количества пара. Они допускают перегрузку .

Читайте также:  Биполярный транзистор ток при обратном

В настоящее время начинают применять и газотурбинные установки.

По назначению ГЭУ делятся на главные (или автономные), вспомогательные и комбинированные.

В главных ГЭУ винт приводится во вращение только от гребного электродвигателя, питающегося от своих главных генераторов.

Во вспомогательных ГЭУ главные генераторы питают в процессе работы производственные механизмы, а во время перехода – гребные электродвигатели.

В комбинированных ГЭУ винт приводится во вращение как главным двигателем так и электродвигателем, потребляющим свободную мощность вспомогательных генераторов. Дополнительный гребной двигатель в этом случае используется либо в помощь основному, либо для самостоятельной работы на гребной винт на малых ходах судна, либо как генератор отбора мощности.

К преимуществам ГЭУ относится:

а) свобода выбора на судне места;

б) возможность использования быстроходных, нереверсивных, малогабаритных дизелей;

в) хорошие маневренные качества;

г) возможность работы с неполным числом первичных агрегатов;

д) высокая живучесть;

е) возможность работы в тяжелых условиях плавания, обеспечиваемая большой перегрузочной способностью электрических машин;

ж) возможность использования главных генераторов для питания других потребителей;

Недостатками ГЭУ по сравнению с дизельными и турбинными установками являются:

а) низкий КПД из-за двойного превращения энергии;

б) высокий удельный вес и стоимость;

в) увеличенный персонал.

Дата добавления: 2015-09-15 ; просмотров: 39 ; Нарушение авторских прав

Источник



Гребные электрические установки.(ГЭУ)

Классификация ГЭУ.

Гребные электрические установки (ГЭУ) могут быть класси­фицированы по следующим признакам:

1. по роду тока — переменного, постоянного и переменно-посто­янного тока (двойного рода тока);

2. по типу первичного двигателя — дизель-электрические, турбоэлектрические и газотурбоэлектрические;

3. по системе управления — с ручным управлением и с автома­тическим управлением;

4. по способу соединения гребного электродвигателя с винтом — с прямым соединением и с зубчатым соединением.

В гребных электрических установках постоянного тока в ка­честве главных генераторов применяются генераторы с независимым возбуждением, а в качестве гребных электродвигателей — двигатели с независимым возбуждением.

В гребных электрических установках переменного тока в ка­честве главных генераторов применяются синхронные машины, а в качестве гребных электродвигателей — синхронные или асин­хронные.

Появление мощных управляемых полупроводниковых выпря­мителей привело к созданию ГЭУ переменно-постоянного тока (двойного рода тока).

Преимуществами ГЭУ переменно-постоянного тока являются:

1. высокая надежность и экономичность синхронных генераторов;

2. плавное и экономичное регулирование частоты вращения греб­ного электродвигателя, управляемого выпрямителем;

3. возможность питания электроэнергией всех судовых потреби­телей от главных генераторов (единая электростанция перемен­ного тока).

ГЭУ постоянного тока.

Гребные электрические установки постоянного тока, в которых гребные двигатели и питающие их генераторы являются электри­ческими машинами постоянного тока, отличаются простотой, удобством и плавностью регулирования частоты вращения греб­ных винтов в широком диапазоне их моментов нагрузки.

ГЭУ постоянного тока используются в установках малой и средней мощности на судах с высокой маневренностью. Ограни­чение мощности ГЭУ постоянного тока определяется тем, что соз­дание электрических машин большой мощности на постоянном токе сложнее, чем на переменном.

Схемы включения генераторов и гребных двигателей ГЭУ постоянного тока

В ГЭУ постоянного тока используется ряд вариантов основных схем включения генераторов и гребных электрических двигателей. Некоторые из них приведены на рисунке ниже.

Схемы соединения генераторов и двигателей в ГЭУ постоянного тока. Рис. 10.2

Схема с последователь­ным включением генераторов и якоря двигателя (рис.10.2 а) позволяет получить повышенное напряжение питания двигателя, поскольку напряжения генераторов суммируются при номинальном токе генератора.

Например, если напряжение генератора 600 В, то на двигатель будет подано 1200 В. По требованию Правил Регистра — это пре­дельное значение напряжения, которое допустимо между двумя любыми точками цепи главного тока ГЭУ.

В ГЭУ с последовательным соединением генераторов возможна опасная аварийная ситуация, если один из первичных двигате­лей лишается подачи топлива, например, из-за заклинивания топливного насоса ди­зеля. Через генератор продолжает при этом идти ток главной цепи. Создается большой отрицательный момент на валу генератора, который остановит аварийный первичный двигатель и начнет вращать его в обратную сторону, что приведет к крупным поврежде­ниям дизеля. Эту ситуацию следует быстро фиксировать соответствующими датчиками (частоты вращения, давлении воды, масла), которые выдают сигнал аварийной остановки и обеспечивают снятие возбуждения генератора.

Схема с параллельным включением генераторов (рис.10.2 б) обеспечивает удобство включения и отключения отдельных гене­раторов.

Если генераторы установлены на одном валу, то равно­мерность их нагрузки обеспечивается относительно просто. Если генераторы имеют различные первичные двигатели, то равномер­ное распределение нагрузок достигается с помощью дополнитель­ных мер, например путем введения перекрестных связей, между последовательными обмотками возбуждения.

На (рис.10.2 в) при­веден пример схемы одноконтурной ГЭУ с последовательным со­единением четырех генераторов и двух двигателей. Такая схема, в которой чередуется пара генераторов и один двигатель, позволяет понизить напряжения между любыми двумя точками цепи до двойного напряжения одного генератора и тем самым повысить безопасность обслуживания ГЭУ.

ГЭУ такого состава генераторов и ГЭД может иметь и двухконтурную струк­туру: каждый электродвигатель питается от своей пары последова­тельно (или параллельно) соединенных генераторов. Два контура ГЭУ обеспечивают большую надежность работы установки в целом.

Принципиальная схема дизельной электрической уста­новки (ДГЭУ) на постоянном токе.

Пример принципиальной схемы дизельной электрической уста­новки (ДГЭУ) на постоянном токе показан на рис.

Принципиальная схема дизельной электрической уста­новки на постоянном токе.

Подобные схемы используются на буксирах, судах ледового плавания и ледоколах.

Основные элементы установки:

1. первичный двигатель ПД, частота вращения которого поддерживается постоянной регулятором Р, изменяющим расход топлива;

2. генератор постоянного тока Г с двумя обмотками возбуждения;

3. гребной двигатель Д;

4. возбудительный агрегат, состоящий из асинхронного приводного двигателя АД, возбудителя генератора ВГ и возбудителя двига­теля ВД;

5. пост управления ПУ, расположенный в ходовой рубке или ЦПУ.

При перемещении рукоятки на ПУ из нулевого в за­данное положение движок потенциометра ПР смещается из поло­жения «0» и напряжение подается на первую обмотку возбудителя, по которой пойдет ток возбуждения возбудителя генератора I , создающий поток возбуждения возбудителя генератора Ф .В возбудителе генератора ВГ появляется ЭДС, создающая ток в его обмотке самовозбуждения, ток в обмотке возбуждения генератора и свя­занный с ним поток Ф . В генераторе возникает ЭДС, которая соз­дает ток I в якорной цепи генератора и двигателя. Двигатель имеет постоянный поток возбуждения Ф , и поэтому при появле­нии тока I возникает момент М, вращающий якорь двигателя и винт. Для ограничения тока при пуске и создания мягкой характе­ристики ГЭУ предусматривается обратная отрицательная связь по току: пропорционально току I возникает поток Ф второй об­мотки возбуждения, размагничивающей ВГ и тем самым ослабляющий ЭДС генератора.

Такая схема называется схемой с трех обмоточным возбудителем. Компенсационная обмотка КО и

об­мотки дополнительных полюсов ДП электродвигателя играют в схеме роль сопротивления, падение напряжения на котором пропорционально току I.

ГЭУ переменного тока.

Типы гребных электродвигателей.

В классических схемах ГЭУ переменного тока используются генераторы синхронного типа и синхронные или асинхронные гребные электродвигатели. Такие ГЭУ переменного тока проек­тируются для судов с относительно редкими изменениями режима движения.

Для ГЭУ переменного тока характерно использование повышенных напряжений:

при мощности ГЭУ до 10 МВт – 3 кВ, при больших мощностях – до 6 кВ. Номинальная частота принимается на электроходах отечественной постройки обычно 50 Гц.

В ГЭУ переменного тока повышенной мощности (более 10 МВт) устанавливаются турбины (ТЭГУ ), а при малых и средних мощностях (до 10—15 МВт) — дизели ( ДЭГУ).

Читайте также:  Измерение потребляемого тока мультиметром

Способы регулирования скорости гребных электродвигателей.

Регулиро­вание частоты вращения гребных электродвигателей в ГЭУ пере­менного тока с винтами фиксированного шага ВФШ обеспечивается преимущественно изменением частоты напряжения генераторов (частоты вращения первичных тепловых двигателей), а также пу­тем использования в качестве гребных электродвигателей асин­хронных машин с фазным ротором.

Частотное управление угловой скоростью гребных электродвигателей переменного тока оказы­вается энергетически выгодным, так как при этом достигается минимизация их электрических потерь. Вместе с тем это отрица­тельно сказывается на технических характеристиках первичных двигателей с широким регулированием их частоты вра­щения.

Изменение направления вращения гребных электродвигателей достигается переключением

фаз в главной цепи, число которых, как правило, выбирается равным трем.

Структурные схемы ГЭУ переменного тока.

В ГЭУ переменного тока устанавливают, как правило, несколько ГЭД и генераторов включаемых параллельно.

Режимы параллельной работы генераторов ГЭУ при регулировании в широких пределах частоты напряжения для изменения скорости хода судна требуют особо точного синхронного регулирования частоты вращения первичных двигателей. Это необходимо для того, чтобы при регулировании подачи топлива частота тока каждого параллельно включенного генератора изменялась бы одинаково.

Рис. Регулирование частоты вращения ГЭД асинхронного типа а) с фазным ротором с потерей энергии, ( б) и рекуперацией энергии скольжения.

Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей с фазным ротором осуществляется путем обычного включения в цепь ротора реостатов R ( рис. а) связано со значительной потерей энергии на их нагрев. Поэтому энергетически более выгодна вентильно-каскадная схема рекуперации потерь роторной цепи (потери на скольжение) в цепь главного тока через вентильный выпрями В и преобразователь электромашинного типа Д — СГ (рис. б) или через полупроводниковый управляемый преобразователь. В этом случае механическая энергия, подкручивает винт. Электроэнергия, вырабатываемая гребным электродвигателем, возвращается ( рекуперируется ) через управляемый выпрямитель В в сеть, что экономично.

Принципиальная схема одновальной ТЭГУ на переменном токе.

Принципиальная схема возможного варианта одновальной турбоэлектрической установки на переменном токе, показанная в качестве примера на рис. ниже, имеет две турбины Т1 и Т2 с регуляторами Р1 и Р2, дистанционно связанными с постом управления ПУ, с которого осуществляется плавное изменение частоты вращения гребного синхронного двигател Д и винта В.

Возбудительный агрегат ВГ- АД -ВД с зависимым параллельным включением обмоток возбудителей генераторов ОВГ и двигателя ОВД обеспечивает регулируемое возбуждение этих машин. Автоматы А и переключа­тель П предназначены со ответственно для включения генераторов Г1 и Г2 и переключения следова­ния фаз(реверса) гребного двигателя Д.

Принципиальная одновальная ТГЭУ на переменном токе.

Реверс установки осу­ществляется в следующем порядке. Прежде всего снижают частоту вращения гребного вала путем воз­действия на регуляторы турбин, затем плавно уменьшают напряжение всех синхронных машин. Когда ток в главной цепи спадает до нуля, производят коммутацию реверсивного переклю­чателя П.

Далее повышают напряжение генераторов и двигате­лей и увеличивают подачу рабочего тела G в турбины. При сниже­нии напряжения параллельно работающих генераторов может произойти выпадение их из синхронизма, поэтому должно быть предусмотрено обеспечение синхронности вращения генераторов при снятом возбуждении.

10.4 ГЭУ двойного рода тока.

Гребными установками двойного рода тока называются такие установки, в которых в качестве источников электроэнергии используются синхронные генераторы переменного тока, а в качестве гребных электродвигателей – электродвигатели постоянного тока.

Появление таких установок стало возможным благодаря развитию полупроводниковой техники, на базе которой были созданы выпрямители двух типов:

1. неуправляемые, выходное напряжение которых не регулируется;

2. управляемые с регулируемым выходным напряжением.

Появление мощных, на сотни кВт, выпрямителей позволило объединить вы­сокие маневренные качества ГЭУ постоянного тока с достоинст­вами ГЭУ переменного тока (возможность применения высокообо­ротных первичных двигателей).

Структурная схема ГЭУ двойного рода тока с неуправляемым выпрямителем.

Структурная схема гребной электроустановки двойного рода тока с неуправляемым выпрямителем в виде одного из возможных вариантов представлена на рис. ниже

Рис.10.4 Структурная схема ГЭУ двойного рода тока.

Синхронный генератор СГ, питающий гребной электродвига­тель постоянного тока ГЭД независимого возбуждения, вращается первичным двигателем ПД с постоянной частотой ω. Гребной элек­тродвигатель ГЭД постоянного тока подключается к синхрон­ному генератору через неуправляемый выпрямитель НВ.

Регули­рование выпрямленного напряжения U осуществляется изме­нением тока в обмотке возбуждения синхронного генератора ОВГ, при помощи тиристорного возбудителя генератора ТВГ. Последний управляется регулятором возбуждения УВГ в зависимости от сигнала с пульта управления ПУ, режима главной цепи (тока I и напря­жения U) и уставок максимального тока I и эталонного на­пряжения U .

В схеме возбуждения ГЭД применяется реверсив­ный тиристорный возбудитель ТВД, управляемый отдельным регулятором УВД. Этот возбудитель предназначен для реверса ГЭД.

Синхронный генератор, неуправляемый вы­прямитель и гребной электродвигатель образуют систему, ана­логичную по структуре ГЭУ постоянного тока. Однако механиче­ские характеристики такой схемы ГЭУ менее жестки, чем у ГЭУ постоянного тока, благодаря большим внутренним сопротивле­ниям СГ и НВ.

Пуск гребного электродвигателя осуществляется подачей тока одновременно в обмотки возбуждения СГ и ГЭД. При этом пус­ковые токи I меньше, чем у ГЭУ постоянного тока.

Необходимая величина электромагнитного момента ГЭД при заклинивании винта обеспечивается формой внешней характеристики син­хронного генератора, выпрямителя и жесткой обратной связью по току (к I ).

Режим постоянства мощности ГЭУ в широком диа­пазоне частот вращения ГЭД автоматически обеспечивается двумя жесткими отрицательными обратными связями (по току I и напряжению U), которые вводятся в регуляторы возбуждения. Реверс ГЭД производится изменением направления тока в об­мотке возбуждения двигателя ОВД, которое осуществляется ре­версивным тиристорным возбудителем ТВД.

Именно ГЭУ двойного рода тока с неуправляемыми выпрями­телями в цепи якорей ГЭД постоянного тока была реализована на ледоколе-атомоходе «Арктика», что обеспечило:

1. высокую маневренность (широкий диапазон регулирова­ния частоты ГЭД и достаточную быстроту ее изменения) и простоту управления ГЭУ;

2. возможность создания турбогенераторных агрегатов без редукторов и удобство их компоновки в машинном отделении;

3. снижение шумности и вибрации элементов ГЭУ;

4. повышение КПД установки;

5. наибольшую простоту исполнения и надежность работы ГЭД и их питания.

Сравнение эксплуатационных свойств ГЭУ двойного рода тока и ГЭУ постоянного и переменного тока.

Гребные электроустановки двойного рода тока превосходят по своим характеристикам ГЭУ как постоянного, так и перемен­ного тока. ГЭУ двойного рода тока имеют лучшие массогабаритные показатели, чем ГЭУ постоянного тока, из-за приме­нения дизелей с повышенной частотой вращения и турбин без редукторной передачи.

Благодаря отсутствию коллектора синхронные генераторы легче, чем генераторы постоянного тока. Так, синхронный гене­ратор мощностью 1000 кВт при частоте вращения 1000 об/мин. имеет относительную массу 6,3 кг/кВт при относительной массе 9 кг/кВт генератора постоянного тока той же мощности и частоты вращения.

Те хническая эксплуатация ГЭУ.

Основная задача при эксплуатации ГЭУ — обес­печить ее безотказную и безаварийную работу и постоянную готовность к действию, что достигается выполнением следующего:

1. квалифицированное обслуживание;

2. своевременное пополнение судов с ГЭУ сменно-запасными частями и мате­риалами;

3. определение объемов профилактических и ремонтных работ, выполняемых судовым экипажем;

4. выполнение графиков профилактических осмотров и ремонтов в соответствии с инструкциями по обслуживанию электрообо­рудования ГЭУ;

5. про­ведение расширенных испытаний и наладка ГЭУ в соответствии с целевым назначением судна;

6. постоянный контроль загрязнения изоляционных поверхностей угольной пылью и маслом в электрических ма­шинах ГЭУ;

7. проверка состояния кабелей и заделка их оконцеваний;

В комплекс мероприятий ТЭ входят: обслуживание, уход и ремонт.

Обслуживание ГЭУ включает: пуски электрооборудо­вания, остановки, набор требуемых схем и поддержание со­ответствующих режимов, переключения различного рода, про­верку и наблюдения за работающими механизмами и аппара­турой, т. е. всю оперативную работу, выполняемую обслуживающим персоналом во время несения вахт.

Источник