Выбор защитной аппаратуры

Передача электрической энергии на судах осуществляется с помощью изолированных кабелей и проводов.

Наличие вибраций и тряски, высокой влажности, резких колебаний температуры, повышенного содержания в окружающей среде горюче-смазочных материалов, большого количества выступающих металлических конструкций, а также стесненность судовых помещений оказывают неблагоприятное воздействие на электрические сети.

Допустимая температура нагрева проводов определяется условиями сохранности их изоляции и зависит от применяемых изоляционных материалов.

Температура проводов и кабелей и изоляций из теплостойкой резины согласно нормам, не должна превышать 65 ⁰С. Указанной температуре соответствуют нормы длительных, кратковременных и повторно-кратковременных нагрузок в амперах морских силовых кабелей и проводов.

В зависимости от назначения, места прокладки и условий работы электрооборудования на судах применяют кабели следующих основных марок: 1) для силовой и осветительной аппаратуры при неподвижной прокладке – КНР, КНР , СРМ, СРБ , КБН, КБНЭ, подвижной прокладке – НРШМ, РШМ 2) для цепей управления, внутрисудовой связи при неподвижной прокладке – КНРТ, КНРТП, КНРТЭ, КСМ, КСМЭ, КСМТ,КСМТЭ, КСМЭТ,КСМЭТЭ, подвижной прокладке– МРШН, МЭРШН-50, МЭРШН – 100, КУШГ, НГРШМ. При подборе кабелей и проводов нашего проекта вначале определяем расчетные токи при котором возникают нежелательные явления, связанные с нагревом кабелей, потерями мощности и напряжения на нем.

Расчетный ток кабеля соединяющего генератор с ГРЩ определяем по формуле:

I _р.г.= Р_н.г.· 10³/ ·U_н.г.· cos φ_н , где :

Р_н.г – номинальная мощность генератора, кВт;

U_н.г. – номинальное напряжение генератора, В;

cos φ_н – номинальный коэффициент мощности генератора.

I _р.г.= 200 · 10³ / · 400 · 0,8 = 360 А.

Расчётные токи кабелей, соединяющих отдельные потребители с распределительными щитами находят из следующих выражений:

При трёхфазном переменном токе

, А ; где :

Р_н.п. – номинальная мощность на валу потребителя, кВт ;

U_н.п. – номинальное напряжение потребителя (сети ), В ;

cos φ – номинальный коэффициент мощности потребителя;

1. Для рулевого устройства:

2. Якорно-швартовое устройство.

а) брашпиль

б) шпиль

3. Вентиляторы МО

4. Пожарный насос

5. Лампы люминесцентные

6. Лампы накаливания

7. Прожекторы

Расчетный ток кабеля распределительного щита, питающего группу потребителей, находим из выражения :

I_р.РЩ = k_o · , А ; где :

I _ai – активный ток i-го потребителя РЩ, А ;

I _pi – реактивный ток i-го потребителя РЩ, А ;

k_o – коэффициент одновременности работы приемников.

Подставив соответствующие значения получим:

I_р.РЩ = 0,7 · = 63,7 А

По значению расчетного тока с учетом продолжительности работы и числа жил кабеля из таблицы допускаемых нагрузок [ 1, таб. 6-12] выбираем площадь их сечений .

Нормы электрических нагрузок обычно устанавливаются для одиночно проложенного кабеля и следующих условий:

а) температура токоведущей жилы равна длительно допустимой для данной марки кабеля;

б) температура окружающей среды + 45 С^о ;

в) род тока постоянный или переменный частотой 50Гц;

г) режим нагрузки длительный.

Если условия работы кабеля отличаются от указанных выше то допустимое значение тока кабеля определяется с помощью поправочных коэффициентов по формуле:

I_доп. I_р. /(k₁ · k₂ · k₃ · k₄) , где :

k₁ – коэффициент, учитывающий число жил кабеля;

k₂ - коэффициент, учитывающий способ прокладки кабеля;

k₃ - коэффициент, учитывающий отличие режима нагрузки кабеля от длительного;

k₄ - коэффициент, учитывающий отличие температуры окружающей среды от 45 С^о.

Коэффициент равен:

для двухжильных кабелей – 0,85;

для трех и четырехжильных кабелей – 0,7.

Коэффициент равен:

при прокладке более шести кабелей в пучке, которые могут быть одновременно нагружены номинальным током, чем при отсутствии свободного пространства между ними для циркуляции воздуха, допустимые токовые нагрузки для данного сечения должны быть снижены на 15% ( ).

При прокладке не более шести кабелей в одном пучке или прокладке кабелей в два ряда, независимо от количества кабелей в ряду, при условии что между пучком или группой из шести кабелей имеется свободное пространство для циркуляции воздуха ( ).

Коэффициент равен:

для непрерывного режима ;

для периодического режима ;

для эпизодического режима .

Коэффициент равен .

С учетом условий работы кабеля для потребителей и принимая соответствующие коэффициенты, получим:

1. Для рулевого устройства:

I_доп. 36,2/(0,7 · 1 · 1 · 1) = 51,6 А ;

2. Якорно-швартовое устройство.

а) брашпиль

I_доп. 87,6 / (0,7 · 1 · 1,5 · 1) = 83,4 А ;

б) шпиль

I_доп. 22,1 / (0,7 · 1 · 1,5 · 1) = 20,1 А ;

3. Вентиляторы МО

I_доп. 30,6 / (0,7 · 1 · 1 · 1) = 43,7 А

4. Пожарный насос

I_доп. 25,5 / (0,7 · 1 · 1 · 1) = 36,4 А

5. Лампы люминесцентные

I_доп. 16,3 / (0,7 · 1 · 1 · 1) = 23,4 А

6. Лампы накаливания

I_доп. 43,5 / (0,7 · 1 · 1 · 1) = 62,3 А

7. Прожекторы

I_доп. 18,2 / (0,7 · 1 · 1,25 · 1) = 19,4 А

8. Кабеля распределительного щита

I_доп. 61,7 / (0,85 · 0,85 · 1 · 0,8) = 112,3 А.

Результаты расчета электрической сети

№	Наименование	Рабо- чий ток	Расчет- ный ток	Тип и сечение кабеля	Длина кабеля	Потеря напряжения в кабеле
		А	А		м	%
1.	Генератор – ГРЩ			КНРП
2.	АРЩ – Р.У.			КНРП
	АРЩ - брашпиль			КНРП
	АРЩ – пожар. насос			КНРП
	АРЩ - шпиль			КНРП 4
	ГРЩ – РЩ			КНРП 25
	РЩ - прожектор			НРШМ 2,5
	РЩ – ламп нак			КНРП 10

В отдельных случаях (при повышенных нагрузках и линиях большой длины может оказаться, что при сечении выбранного кабеля, потеря напряжения в линии превышает допустимые нормы. Поэтому кабели, предназначенные для прокладки в больших длинных, а также для работы на повышенных нагрузках в аварийных режимах, необходимо проверять на потерю напряжения.

Согласно требованиям правил Регистра РФ величина падения (потери) напряжения в сети не должна превышать:

1. на кабели соединяющие генераторы с ГРЩ или АРЩ не должно превышать 1% номинального напряжения;

2. между сборными шинами ГРЩ и АРЩ и любыми точками установки – 6% номинального напряжения.

3. на клеммах двигателя в момент пуска 25% номинального напряжения.

Падение напряжения определяется по формуле:

,

где - расчетный ток;

- номинальное напряжение сети;

- активное сопротивление одной токопроводящей жилы кабеля :

,

где - длина кабеля;

- сечение кабеля;

- удельная проводимость меди.(48 · 10⁶ Ом/м)

Следовательно,

.

Значение индуктивного сопротивления токопроводящих жил судовых двух и трехжильных кабелей можно определить из таблицы:

;

;

;

;

;

;

;

;

;

Рассчитываем падение напряжения.