Источники электрической энергии
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ СУДОВ
Общие сведения
Применение на судах электрической энергии в корне изменило условия их эксплуатации, намного облегчив трудоемкие судовые работы, улучшило условия судовождения и управляемость судна, сделало возможным постоянную радиосвязь судна, находящегося в море, с отдаленными на большие расстояния объектами, а также определение местонахождения судна при отсутствии видимости. Появились новые эффективные средства сигнализации и намного улучшились условия обитаемости судна в целом.
Рис. 75. Принципиальная схема электроэнергетической системы. 1 — источники электроэнергии; 2 — главный распределительный щит; 3 — электрические сети; 4—групповые распределительные щиты; 5 — потребители электрической энергии.
Использование ядерной энергии для движения судов, развитие автоматизации судовождения и управления судовыми машинами и механизмами стало осуществимо только при электрификации судов.
Для получения электрической энергии, передачи ее и распределения по потребителям на судах предусмотрена электроэнергетическая система.
Основными элементами всякой судовой электроэнергетической системы являются (рис. 75):
1) источники электроэнергии, состоящие из генераторов постоянного или переменного тока и аккумуляторных батарей; кроме того, судовые электроэнергетические системы имеют различные преобразователи рода тока, его напряжения и частоты;
2) распределительные устройства, состоящие из щитов с аппаратами, распределяющими электроэнергию, и с приборами для управления работой электроустановок и контроля за ней;
3) электрические сети, состоящие из кабелей и проводов, передающих электрическую энергию от источников к потребителям;
4) потребители электрической энергии, представляющие собой различные электродвигатели, преобразующие электроэнергию в механическую работу, а также приборы и аппараты, преобразующие ее в другой вид энергии — тепловую, световую, электромагнитную и пр.
Во время эксплуатации должна быть обеспечена быстрая и надежная защита всех элементов судовых электроэнергетических систем от ненормальных режимов работы (от короткого замыкания или перегрузки). Защита сетей от таких режимов осуществляется автоматическими выключателями (автоматами) или предохранителями.
Основными параметрами судовой электроэнергетической системы считаются: род тока, его напряжение и частота.
Род судового тока выбирается в зависимости от требований потребителей. В судовых электроэнергетических системах применяются как постоянный, так и трехфазный переменный ток. Двигатели постоянного тока обладают следующими преимуществами, делающими их в ряде случаев незаменимыми в эксплуатации:
Двигатели постоянного тока обладают следующими преимуществами, делающими их в ряде случаев незаменимыми в эксплуатации:
а) возможность значительных перегрузок машин при больших пусковых моментах;
б) возможность плавного регулирования числа оборотов двигателей, осуществляемого при помощи реостатов, а также быстрое изменение направления вращения и возможность торможения;
в) относительная простота управления электроприводами.
Но электрические установки постоянного тока имеют и значительные недостатки: большие габариты и вес; сложность конструкций, влияющую на надежность работы машин; относительно низкий к. п. д.
Двигатели переменного тока с пусковой аппаратурой значительно проще по конструкции и надежнее в эксплуатации
Напряжение судового тока в электроэнергетических системах находится в прямой зависимости от мощности и расстояния, на которое передается электроэнергия от источника до потребителя.
На судах напряжение тока, в зависимости от его применения, регламентируется в пределах:
для постоянного тока 12—230 в;
для переменного тока 12, 24, 127, 230 и 400 в.
По требованию техники безопасности считается безопасным напряжение 12 в переменного тока и 24 в постоянного тока.
Наименьшая частота переменного тока в судовых электроэнергетических системах принимается равной 50 гц. В связи со стремлением уменьшать габариты и веса электрических двигателей переменного тока появилась тенденция к повышению номинальной частоты тока с 50 до 400 гц.
Установленное на судах электрооборудование работает в особых условиях, которые должны быть учтены при монтаже оборудования на судне. Эти условия вынуждают предъявлять к изготовлению судового электрооборудования особые требования, отличающиеся от требований к однотипным промышленным образцам.
Судовое электрооборудование должно быть выполнено из коррозионностойких и прочных материалов для повышения надежности его работы, иметь пониженные центры тяжести, а также отвечать другим специальным требованиям.
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ СУДОВ
Общие сведения
Применение на судах электрической энергии в корне изменило условия их эксплуатации, намного облегчив трудоемкие судовые работы, улучшило условия судовождения и управляемость судна, сделало возможным постоянную радиосвязь судна, находящегося в море, с отдаленными на большие расстояния объектами, а также определение местонахождения судна при отсутствии видимости. Появились новые эффективные средства сигнализации и намного улучшились условия обитаемости судна в целом.
Рис. 75. Принципиальная схема электроэнергетической системы. 1 — источники электроэнергии; 2 — главный распределительный щит; 3 — электрические сети; 4—групповые распределительные щиты; 5 — потребители электрической энергии.
Использование ядерной энергии для движения судов, развитие автоматизации судовождения и управления судовыми машинами и механизмами стало осуществимо только при электрификации судов.
Для получения электрической энергии, передачи ее и распределения по потребителям на судах предусмотрена электроэнергетическая система.
Основными элементами всякой судовой электроэнергетической системы являются (рис. 75):
1) источники электроэнергии, состоящие из генераторов постоянного или переменного тока и аккумуляторных батарей; кроме того, судовые электроэнергетические системы имеют различные преобразователи рода тока, его напряжения и частоты;
2) распределительные устройства, состоящие из щитов с аппаратами, распределяющими электроэнергию, и с приборами для управления работой электроустановок и контроля за ней;
3) электрические сети, состоящие из кабелей и проводов, передающих электрическую энергию от источников к потребителям;
4) потребители электрической энергии, представляющие собой различные электродвигатели, преобразующие электроэнергию в механическую работу, а также приборы и аппараты, преобразующие ее в другой вид энергии — тепловую, световую, электромагнитную и пр.
Во время эксплуатации должна быть обеспечена быстрая и надежная защита всех элементов судовых электроэнергетических систем от ненормальных режимов работы (от короткого замыкания или перегрузки). Защита сетей от таких режимов осуществляется автоматическими выключателями (автоматами) или предохранителями.
Основными параметрами судовой электроэнергетической системы считаются: род тока, его напряжение и частота.
Род судового тока выбирается в зависимости от требований потребителей. В судовых электроэнергетических системах применяются как постоянный, так и трехфазный переменный ток. Двигатели постоянного тока обладают следующими преимуществами, делающими их в ряде случаев незаменимыми в эксплуатации:
Двигатели постоянного тока обладают следующими преимуществами, делающими их в ряде случаев незаменимыми в эксплуатации:
а) возможность значительных перегрузок машин при больших пусковых моментах;
б) возможность плавного регулирования числа оборотов двигателей, осуществляемого при помощи реостатов, а также быстрое изменение направления вращения и возможность торможения;
в) относительная простота управления электроприводами.
Но электрические установки постоянного тока имеют и значительные недостатки: большие габариты и вес; сложность конструкций, влияющую на надежность работы машин; относительно низкий к. п. д.
Двигатели переменного тока с пусковой аппаратурой значительно проще по конструкции и надежнее в эксплуатации
Напряжение судового тока в электроэнергетических системах находится в прямой зависимости от мощности и расстояния, на которое передается электроэнергия от источника до потребителя.
На судах напряжение тока, в зависимости от его применения, регламентируется в пределах:
для постоянного тока 12—230 в;
для переменного тока 12, 24, 127, 230 и 400 в.
По требованию техники безопасности считается безопасным напряжение 12 в переменного тока и 24 в постоянного тока.
Наименьшая частота переменного тока в судовых электроэнергетических системах принимается равной 50 гц. В связи со стремлением уменьшать габариты и веса электрических двигателей переменного тока появилась тенденция к повышению номинальной частоты тока с 50 до 400 гц.
Установленное на судах электрооборудование работает в особых условиях, которые должны быть учтены при монтаже оборудования на судне. Эти условия вынуждают предъявлять к изготовлению судового электрооборудования особые требования, отличающиеся от требований к однотипным промышленным образцам.
Судовое электрооборудование должно быть выполнено из коррозионностойких и прочных материалов для повышения надежности его работы, иметь пониженные центры тяжести, а также отвечать другим специальным требованиям.
Источники электрической энергии
Источниками электрической энергии на судах являются генераторы постоянного или переменного тока.
Судовые генераторы приводятся в движение двигателями, которые в зависимости от типа главной судовой силовой установки могут быть паровыми турбинами или дизелями. Однако дизельгенераторы применяются даже и на паровых судах, так как, по сравнению с турбинами, они обладают тем преимуществом, что не требуют постоянного поддержания в рабочем состоянии котельной установки при неработающем ГТЗА, обеспечивают быстрый пуск дизеля в ход, экономичное расходование топлива и т. д. К недостаткам дизелей следует отнести ограниченный моторесурс их работы.
По назначению судовые электрогенераторы подразделяются на основные, резервные, стояночные и аварийные
Основные электрогенераторыобеспечивают питание судовых электропотребителей в ходовом режиме или при другом большом потреблении электроэнергии: снятии с якоря, на специальных режимах и т. д.
Резервные электрогенераторы предназначаются для замены основных, при выходе последних из строя, при плавании судна в узкостях и в опасной обстановке.
Стояночные генераторы служат для питания судовых потребителей на стоянке судна при неработающих судовых устройствах и механизмах.
Аварийный электрогенератор, обычно автоматически запускающийся и включающийся в сеть не позже чем через 10 сек после исчезновения в судовой электросети напряжения, должен обеспечить питанием аварийные потребители (освещение, связь, спасательные устройства, противопожарные средства и т. п.). Поэтому в качестве аварийных генераторов чаще всего используют дизель-генераторы, характеризующиеся быстротой запуска; их устанавливают в специальных, предназначенных только для этой цели помещениях, расположенных выше палубы непотопляемости (переборок).
Для выбора числами мощности генераторов судовой электростанции составляется таблица электрической нагрузки, в которой учитываются все судовые потребители и потребляемая ими электрическая мощность на любом режиме работы судна. Выбор этот производится с таким расчетом, чтобы при наименьшем количестве генераторов и наибольшей их загрузке обеспечить электроэнергией все судовые потребители, предусматривая еще свободный резерв мощности.
На судах применяют также валогенераторы, приводимые во вращение передачей от гребного вала на ходу судна. Валогенераторы позволяют использовать обычно 10—15%-ный запас мощности главной силовой установки, повышая этим ее к. п. д. и экономичность, а также сохраняя ограниченные моторесурсы вспомогательных двигателей.
Аккумуляторы электрической энергии широко применяют на судах в качестве резервного, аварийного, а иногда и основного источника электроэнергии. От аккумуляторов питаются различные виды связи и сигнализации: телефонная, звонковая, противопожарная, температурно-тревожная и т. п. Аккумуляторы служат источником питания малого аварийного освещения, радиоаппаратуры и т. п. Аккумуляторы применяют и для питания гребных электрических установок дизель-электрических подводных лодок. Однако аккумуляторы обладают существенными недостатками, такими, как относительно низкий к. п. д., большая первоначальная стоимость, недолговечность, необходимость тщательного ухода за ними, значительный вес, выделение взрывоопасных и вредных газов и др.
На судах применяют кислотные и щелочные аккумуляторы.
Кислотные аккумуляторы имеют меньшие габариты, у них надежное постоянство напряжения при больших разрядных токах и т. д.
Щелочные же аккумуляторы обладают большой механической прочностью, переносят короткие замыкания, имеют больший срок службы, по сравнению с кислотными, и являются более надежными в работе.
Преобразователи электрического тока служат для питания отдельных потребителей током необходимого рода, напряжения и частоты, отличных от тех, которые приняты в основной судовой электроэнергетической системе. Преобразователи подразделяются на вращающиесяи статические.
Вращающиеся преобразователи являются трех-, двух- или одномашинными агрегатами; они состоят из двигателей и одного или двух генераторов, смонтированных на общей фундаментной раме.
Такие агрегаты преобразовывают переменный ток в постоянный, постоянный — в переменный или постоянный различных напряжений и частоты и т. д.
Статические преобразователи основаны на использовании электронов, ионов или полупроводниковых вентилей (управляемых или неуправляемых приборов). Эти преобразователи имеют весьма небольшой вес и габариты, высокий к. п. д., высокую механическую прочность, они надежны в работе, бесшумны и обладают рядом других положительных качеств.
Поскольку общесудовым током преимущественно является переменный ток, а многочисленные приборы и аппараты работают на постоянном токе, наиболее распространенными преобразователями тока на судах являются выпрямители — устройства, преобразующие переменный ток в постоянный.
Электрогенераторы размещаются в машинном отделении, а на больших судах — в специальных помещениях — электростанциях, где устанавливается и главный распределительный щит с коммутационной аппаратурой и контрольно-измерительными приборами.
Аккумуляторные батареи располагаются в специальных помещениях с хорошей вентиляцией, кислотные аккумуляторы должны быть расположены отдельно от щелочных.
Преобразователи обычно размещаются в непосредственной близости от потребителей — в свободном и защищенном помещении.