Реферат судовые электрические сети

Обновлено: 05.07.2024

Судовые электрические сети по назначению подразделяют на силовые, основного электрического освещения, аварийного освещения, низковольтного освещения, слабого тока и др.

Силовая электрическая сеть состоит из отдельных цепей (фидеров), идущих от главного распределительного щита либо непосредственно к электродвигателям механизмов, либо ко вторичным распределительным (групповым) щитам, называемым также подстанциями, и уже от них — к электродвигателям. Непосредственно от ГРЩ обычно питаются наиболее ответственные электродвигатели, такие как рулевой привод, шпиль, брашпиль, вентиляционные устройства, насосы машинно-котельных отделений и др. От вторичных распределительных щитов (подстанций) могут одновременно питаться несколько электродвигателей однородных механизмов и различные токоприемники.

Сеть основного электрического освещения разделяется по расположению фидеров на первичную и вторичную, а по назначению — на сеть рабочего и сеть бытового освещения. К первичной сети относятся фидеры, идущие от ГРЩ или подстанции освещения до групповых осветительных щитов, а ко вторичной сети — от групповых щитов к приемникам тока.

Сеть рабочего освещения включает в себя фидеры и светильники, предназначенные для освещения жизненно важных участков судна (посты управления главными и вспомогательными механизмами, распределительные щиты, пульты управления рулевой и штурманской рубок, навигационные приборы, мачтовые сигнальные огни, прожекторы и др.). Сеть бытового освещения предназначена для подвода электроэнергии к светильникам жилых, служебных и бытовых помещений судна. Обе эти сети основного освещения являются вторичными, так как получают питание от главного электроагрегата через ГРЩ, подстанцию освещения и групповые щиты.

Сеть аварийного освещения получает питание от аварийного электрогенератора (иногда от аккумуляторных батарей) через аварийную электростанцию и служит для освещения наиболее важных участков судна в случае выхода из строя основной сети освещения.

Сеть малого аварийного освещения, как правило, питается от аккумуляторных батарей и служит для кратковременного (не менее 3 ч) освещения основных постов управления судном и его энергетической установкой, выходов из машинно-котельных отделений, помещения аварийной электростанции, штурманской рубки и судовой радиостанции, коридоров жилых и служебных помещений, шлюпочной палубы и т. д.

Сеть низковольтного (не более 24 в) переносного освещения служит для питания переносных ламп, используемых при осмотрах темных отсеков, цистерн, паровых котлов, механизмов и т. д.

Сеть слабого тока служит для питания радиостанции, телефонной связи, телеграфа, пожарной и другой подобной сигнализации.

В качестве проводников тока для судовых электрических сетей используют изолированные провода, шнуры и специальный водозащитный кабель. Каждый изолированный проводник состоит из проводящей ток медной жилы (одной или нескольких), изоляции и защитного покрова, предохраняющего проводник с изоляцией от механических повреждений и воздействия окружающей среды. В отличие от провода шнур состоит не из одного, а из нескольких соединенных вместе изолированных проводников; кабель, кроме того, имеет тяжелую резиновую или металлическую оболочку из ленточного железа или железной оцинкованной проволоки. В последнем случае кабель называется бронированным. Все проводники, объединенные в какой-либо фидер, укладываются на специальные корытообразные панели, выполненные из Мягкого листового железа.

В качестве источников света на судах применяют электрические лампы накаливания и люминесцентные лампы (так называемые лампы дневного света). Лампы монтируют в специальной защитно-направляющей арматуре, к которой относятся различные колпаки, абажуры, устройства для присоединения ламп к проводникам тока (патроны), для крепления или подвеса самой арматуры, светорассеивающие (они же защитные) стекла, отражатели и т. п. Совокупность источников света (ламп) и арматуры называется светильником.

На судах наибольшее распространение получили светильники открытого, защищенного и водонепроницаемого типов, а на некоторых специальных судах — взрывобезопасные светильники. Открытые светильники применяют для местного освещения (у зеркал, умывальников, в изголовьях коек), защищенные — для освещения жилых кают и судовых общественных помещений (салонов, кают-компаний, красных уголков), а брызгозащищенные — для освещения палуб, кладовых, камбузов, производственно-технических помещений и в качестве переносных ламп. К водонепроницаемым светильникам относятся отличительные и сигнальные огни (бортовые, топовые, гакобортные, клотиковые). На танкерах, газовозах, а также в аккумуляторных и других специальных помещениях обычных судов устанавливают взрывобезопасные светильники.

Кроме светильников, на судах широко используют мощные ламповые навигационные прожекторы с направленным лучом дальнего действия и прожекторы заливающего света, предназначенные для освещения больших пространств грузовых палуб и рабочих площадок на причалах в ночное время.

Судовая электрическая сеть состоит из кабелей и проводов, соединяющих источники электроэнергии с распределительными устройствами, а распределительные устройства – с потребителями электроэнергии, расположенными в разных частях судна.

По степени важности и назначению различают следующие сети:

основную (или первичную) силовую сеть – соединяющую основные, резервные и аварийные источники электроэнергии с ГРЩ, РЩ и наиболее мощными и ответственными потребителями энергии;
вторичную силовую сеть – соединяющую потребители электроэнергии и вторичные распределительные щиты;
сети питания отдельных систем и судовой автоматики;
сеть постоянного тока;
сеть нормального освещения;
сеть аварийного освещения;
сеть установок слабого тока – предназначенную для коммутации электроэнергии на установки и приборы управления судном, средств внутренней связи, сигнализации, приборов измерения;
сеть радиотрансляции;
другие специфические сети, зависящие от характеристик и назначения потребителей электроэнергии, подключенным к ним (например, сеть сигнально-отличительных огней, сеть сварочной аппаратуры и др.).

Принцип построения электрической сети зависит от класса и назначения судна, мощности эго энергетической установки, количества и расположения потребителей электроэнергии. Различают следующие схемы распределения энергии (рис. 63):

магистральные, в которых все потребители получают питание по нескольким магистралям через включенные в них щиты или магистральные коробки;
фидерные (радиальные), в которых наиболее ответственные потребители получают питание непосредственно от ГРЩ по отдельным фидерам, а все остальные потребители – от распределительных устройств (щитов), питающихся по отдельным фидерам от ГРЩ;
магистрально-фидерные (смешанные), в которых часть потребителей получает питание по магистральной системе, а наиболее важные потребители – по фидерной.

Магистральные и смешанные системы распределения электроэнергии обычно используются в силовых сетях сравнительно небольшой мощности. Фидерная схема распределения электроэнергии обладает высокой надежностью, так как выход из строя любого отдельного фидера не нарушает питания остальных потребителей. В магистральной схеме распределения электроэнергии при повреждении отдельной магистрали электропитания лишается достаточно большая группа потребителей и исключается возможность централизованного управления питанием потребителей электроэнергии. Однако магистральная схема построения электрической сети имеет меньшую массу по сравнению с фидерной.

Различные силовые сети одного и того же судна могут иметь различные схемы распределения электроэнергии. Например, основная силовая сеть может строиться по фидерной или смешанной схеме, а сеть освещения – по магистральной схеме распределения электроэнергии.

Литература

Судовые энергетические установки. Комбинированные и ядерные установки. Болдырев О.Н. [2007]

К о н ф и г у р, а ц и я СЭЭС — это топографическое изображение расположения входящих в нее электрических станций, кабельных трасс, шинопроводов, преобразователей, распределительных щитов и приемников электроэнергии (на плане судна или виде сбоку). С х е м, а СЭЭС — это условное графическое изображение элементов СЭЭС и их связей (структурное, общее или расположения). Отдельные элементы СЭЭС могут… Читать ещё >

Судовые электрические сети ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

Совокупность распределительных щитов и линий электропередачи образует электрические сети. Судовые электрические сети подразделяют на силовые, сети приемников и аварийные.

Силовая электрическая сеть начинается от ГРЩ и заканчивается у приемников или преобразователей электроэнергии. Последние служат для преобразования рода тока, частоты или числа фаз; к ним относятся выпрямительные устройства для питания электроприводов и заряда аккумуляторов, вращающиеся или статические преобразователи частоты и др. Силовые электрические сети, в свою очередь, подразделяются на фидерные, магистральные и магистрально-фидерные. В перечисленных сетях для передачи электроэнергии используют соответственно или фидеры, или магистрали, или фидеры и магистрали одновременно.

Сеть приемников — это электрическая сеть, предназначенная для распределения электроэнергии среди одинаковых приемников, а также электрическая сеть, отделенная от силовой сети преобразователями электроэнергии (последние входят в данную сеть). Под одинаковыми понимают приемники, одинаковые по назначению и другим признакам.

Аварийная электрическая сеть предназначена для передачи электроэнергии от аварийного источника к приемникам при выходе из строя линий электропередачи силовой сети или исчезновении напряжения на гаммах ГРЩ.

Режим работы судна (ходовой, маневров, аварийный и др.) определяет количество и мощность включенных приемников электроэнергии, создающих нагрузку СЭЭС. Под последней понимают суммарную потребляемую активную мощность приемников, включенных в данном режиме работы СЭЭС. Нагрузку СЭЭС определяют расчетом или по приборам (выражают в киловаттах или мегаваттах).

Работу приемников в каждом режиме обеспечивают включенные источники электроэнергии, суммарную активную мощность которых называют включенной мощностью СЭЭС. Разность между значениями включенной мощности и нагрузкой называют включенным резервом мощности СЭЭС. С увеличением значения включенного резерва работа СЭЭС становится более надежной, но менее экономичной.

Наиболее напряженные режимы работы СЭЭС обеспечивают несколько источников электроэнергии, включенных на параллельную работу. Различают кратковременную и длительную параллельную работу: кратковременная имеет место при переводе нагрузки с одного источника электроэнергии на другой, длительная — во всех остальных случаях. Если схемой ГРЩ параллельная работа не предусмотрена, то реализуется раздельная работа источников электроэнергии [26, "https://referat.bookap.info"].

Каждая СЭЭС характеризуется конфигурацией, структурой, схемой, состоянием, режимами работы, параметрами и показателями.

С т р у к т у р, а СЭЭС — это краткая характеристика основных ее элементов с указанием их основных связей и параметров.

С х е м, а СЭЭС — это условное графическое изображение элементов СЭЭС и их связей (структурное, общее или расположения). Отдельные элементы СЭЭС могут изображаться на схемах (принципиальных, функциональных, подключений и соединений).

Состояние СЭЭС может быть нормальным или ненормальным. При нормальном состоянии СЭЭС обеспечивает производство и распределение электроэнергии требуемого качества от основных или резервных источников между приемниками. Отклонение от такого состояния называется ненормальным состоянием СЭЭС (например, КЗ в любой точке системы, перегрузка отдельных элементов, отключение части источников или приемников электроэнергии, недопустимые изменения параметров электроэнергии). К ненормальному состоянию относят и аварийное состояние СЭЭС, при котором основная электростанция обесточена, а производство и распределение электроэнергии между наиболее ответственными приемниками обеспечивает аварийный дизель-генератор.

Р е ж и м р, а б о т ы С Э Э С может быть установившимся или переходным. При установившемся режиме СЭЭС работает при постоянных параметрах или медленных их изменениях в заданных пределах. При переходном режиме происходит быстрое изменение параметров и переход от одного установившегося режима к другому.

К п, а р, а м е т р, а м С Э Э С относят напряжение, ток, мощность, частоту, сопротивление изоляции, коэффициент мощности и т. д.

О с н о в н ы м и п о к, а з, а т е л я м и С Э Э С являются надежность и живучесть, качество электроэнергии, масса и габаритные размеры, строительная стоимость, эксплуатационные расходы, уровень автоматизации, уровень унификации и др.

Судовая электрическая сеть является важнейшей составной частью СЭЭС и служит для передачи энергии от источников к потребителям или обеспечивает электрическую связь между различными элементами какой-либо системы.

Электрические сети разделяются на первичные и вторичные.

Первичная электрическая сеть соединяет распределительные щиты и отдельные потребители крупной мощности, подключенные непосредственно к ГРЩ.

Вторичная электрическая сеть соединяет потребители электрической энергии и вторичные распределительные щиты. На рис. 1 изображены участки первичной и вторичной судовой сети.

Система распределения электроэнергии устанавливает способ соединения главного распределительного щита с потребителями.

поддержание высокого сопротивления изоляции кабеля, проводов, распределительных устройств и аппаратуры;
защиту кабеля при коротких замыканиях и перегрузках;
надежное крепление кабеля и распределительных устройств;
выполнение комплекса мероприятий по технике безопасности и пожарной безопасности;
наибольший срок службы кабеля путем рационального расчета его сечения с учетом режимов и длительности работы потребителей.

На судах применяются три системы распределения электроэнергии: радиальная (фидерная), магистральная и смешанная.

Радиальной системой распределения электроэнергии называется такая система, при которой наиболее ответственные и мощные потребители получают питание непосредственно от ГРЩ по отдельным фидерам, а все остальные потребители — от распределительных щитов, питающихся по отдельным фидерам от ГРЩ.

Принципиальная схема этой системы приведена на рис. 2.

Рис. 2.Принципиальная схема распределения электрической энергии по радиальной системе

Магистральной системой распределения электроэнергии называется такая система, при которой все потребители электроэнергии получают питание по нескольким магистралям через включенные в них щиты или магистральные коробки.

Принципиальная схема этой системы приведена на рис. 3.

Рис. 3.Принципиальная схема распределения электрической энергии по магистральной системе (МК - магистральная коробка)

Смешанной системой распределения электроэнергии называется такая система, при которой одна часть потребителей получает питание по радиальной системе, а другая часть — по магистральной.

Принципиальная схема этой системы приведена на рис. 4.

Рис. 4. Принципиальная схема распределения электроэнергии по смешанной системе

При выборе системы распределения электроэнергии на судах учитывается возможность централизованного управления включением и отключением потребителей электроэнергии, обеспечения максимальной надежности снабжения электроэнергией потребителей, минимального веса сетей.

Радиальная система обеспечивает централизованное управление питанием потребителей электроэнергии с ГРЩ, обладает повышенной надежностью при литании потребителей по отдельным линиям (при этом вес ее незначительно отличается от веса магистральной системы). В магистральной системе при повреждениях магистрали лишается питания большая группа потребителей электроэнергии и исключается возможность централизованного управления питанием потребителей электроэнергии.

Смешанная система распределения электроэнергии сочетает достоинства радиальной системы и недостатки магистральной системы.

Применение той или иной системы на судах обусловлено мощностью электроэнергетической установки судна, количеством и расположением потребителей электроэнергии. При небольших мощностях иногда применяют магистральную систему.
Радиальная система, обладающая техническими и эксплуатационными достоинствами, широко применяется на судах.

электроприводы рулевого устройства, шпилей, брашпилей, пожарных насосов,
спасательных средств, радиотехнические средства, гирокомпас, коммутатор
сигнальных и отличительных огней и групповые щиты вспомогательных механизмов, вентиляции, освещения и другие, имеющиеся на судах ответственные потребители.

Передача электрической энергии на судах выполняется отдельными сетями: силовой, нормального и аварийного освещения, слабого тока, радиотрансляции и т. д.
От силовой сети питаются электроприводы энергетической установки, палубных механизмов, насосов судовых систем, рефрижераторных установок, вентиляторов, а также преобразователей электрической энергии и т. п.

Сеть нормального освещения состоит из отдельных цепей наружного и внутреннего освещения, сигнальных и отличительных огней и других цепей.

Сеть аварийного освещения разделяется на сети основного и малого аварийного освещения. Сеть основного аварийного освещения является составной частью сети нормального освещения, но питается от щита аварийной электростанции.

Сеть малого аварийного освещения питается от аккумуляторной батареи и имеет ограниченное число осветительных точек в постах управления, в коридорах и проходах.
В сеть установок слабого тока включаются телефонные установки, звонковая и пожарная сигнализация, машинные телеграфы, рулевые указатели, тахометры и т. п.

Сеть радиотрансляции включает радиотрансляционную аппаратуру. Число отдельных сетей определяется при проектировании в зависимости от типа, назначения и степени электрооборудования судна.

Судовая электрическая станция (СЭС)

Описание: В качестве источников регулируемого напряжения используются генератор постоянного тока, либо полупроводниковый выпрямитель. Поддержание неизменной частоты сводится, в свою очередь, к стабилизации частоты вращения вала первичного двигателя ГА.

Дата добавления: 2015-07-04

Размер файла: 289.36 KB

Работу скачали: 24 чел.

Поделитесь работой в социальных сетях

Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск

1 Общие положения и описание принципа работы 3

2 Выбор элементов 6

3 Выбор микроконтроллера 9

4 Программная реализация 10

Человечество издавна стремилось к всеобщей автоматизации и оптимизации окружающей среды. В данной работе рассмотрен пример автоматизации управления судовой электрической станции.

Судовая электрическая станция (СЭС) - это энергетический комплекс, состоящий из источников электроэнергии и главного распределительного щита (ГРЩ), к которому они подключены. В качестве основных источников электроэнергии на современных судах применяют генераторы переменного тока. Но дело не только в аспектах конструкции, но и в автоматизации регулирования таких параметров, как мощность, частота, напряжение и другие. Ведь именно эти параметры в большей степени и определяют эффективность работы СЭС и затраты на поддержание ее работоспособности.

1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ОПИСАНИЕ ПРИНЦИПА РАБОТЫ

Нормальная работа потребителей электроэнергии СЭС возможна только в том случае, если на электростанции вырабатывается высококачественная электроэнергия, т.е. если напряжение и частота генераторов переменного тока поддерживаются с требуемой точностью. В качестве основных источников электроэнергии на судах используют генераторы с автономным приводом - генераторные агрегаты (ГА), которые состоят из первичного двигателя и генератора и генераторы отбора мощности от главного судового двигателя.

Автоматизация СЭС может осуществляться путем контроля значений напряжения и частоты за счет специального оборудования: блоков стабилизации частоты вращения и напряжения.

Регулирование напряжения осуществляется следующими методами: стабилизация напряжения по возмущению, по отклонению и комбинированная.

В качестве источников регулируемого напряжения используются генератор постоянного тока, либо полупроводниковый выпрямитель. Поддержание неизменной частоты сводится, в свою очередь, к стабилизации частоты вращения вала первичного двигателя ГА. Первичный двигатель загружается только активной нагрузкой, при ее изменении изменяется частота. Стабилизацию частоты вращения вала ГА осуществляют с помощью автоматических регуляторов, которые воздействуют на исполнительные органы, изменяющие подачу топлива (пара) в первичные двигатели.

Принцип действия генератора основан на законе электромагнитной индукции .

Основными величинами, характеризующими синхронный генератор, являются:

электрическое напряжение на зажимах U, вольт ;
сила тока I, ампер ;
полная электрическая мощность P i , ватт ;
число оборотов ротора в минуту n;
коэффициент мощности cos φ.

Двигатель постоянного тока электрическая машина , машина постоянного тока , преобразующая электрическую энергию постоянного тока в механическую энергию.

Регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока можно осуществлять путем изменения потока, введения дополнительного сопротивления в цепь якоря и изменения напряжения сети. В двигателях параллельного возбуждения наиболее просто осуществляется регулирование изменением потока, реализуемого с помощью реостата в цепи возбуждения. При увеличении значения дополнительного сопротивления магнитный поток Ф уменьшается и частота вращения растет.

Общая схема регулирования частотой судовой электростанции представлена на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Схема регулирования частотой двигателя судовой электростанции

f зад - заданная оператором частота;

f ос частота, измеренная датчиком по цепи обратной связи;

W р передаточная функция регулятора;

W оу передаточная функция объекта управления;

D ос датчик, регистрирующий частоту;

f частота на выходе объекта управления.

Полагаясь на данную схему, можно сделать вывод о том, что оптимизация частоты будет происходить по отклонению, где в цепи обратной связи находится датчик, регистрирующий значение частоты на выходе объекта управления. Также можно сказать, что сумматор отвечает за разность частоты, заданной оператором, и частоты, принятой с датчика. Это определяет величину отклонения от заранее заданных оператором значений и ее регулирование в дальнейшем.

В основе регулирования напряжения лежит тот же принцип с незначительными отличиями в области возмущений рис. 1.2.

Рис. 1.2. Структурная схема

Все элементы данной структурной схемы выбраны обоснованно в связи с необходимостью реализации точного управления и получения качественной энергии для потребителей электростанции. Далее приведен перечень необходимых конструкторских решений.

2 ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ

Оптрон типа МОС8101 применяется для гальванической развязки цепи с малым током коммутации. В качестве коммутирующего элемента используется биполярный транзистор.

Читайте также: