Методические указания и контрольные задания для студентов очного и заочного обучения специальностей 180403 «Эксплуатация сэу»



страница1/5
Дата25.05.2013
Размер0.58 Mb.
ТипМетодические указания
  1   2   3   4   5

Федеральное агентство морского и речного транспорта


Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Волжская государственная академия водного транспорта


Кафедра электротехники и электрооборудования

объектов водного транспорта


Электрооборудование судов


Методические указания и контрольные задания

для студентов очного и заочного обучения

специальностей 180403 «Эксплуатация СЭУ»,

180402 «Судовождение», 190602 «Эксплуатация перегрузочного оборудования портов и транспортных терминалов»
Составители – Г.И. Коробко, С.В. Попов


Нижний Новгород

Издательство ФГОУ ВПО «ВГАВТ»

2009

УДК 621.315.6

К58

Рецензирование проводилось на кафедре «Электрооборудование судов» Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева.

Коробко, Г.И.

Электрооборудование судов : метод. указания и контр. задания для студ. оч. и заоч. обуч. специальностей 180403, 180402, 190602 / сост. – Г.И. Коробко, С.В. Попов. – Н. Новгород : Изд-во ФГОУ ВПО «ВГАВТ», 2009. – 52 с.

Настоящие методические указания предназначены для изучения курса «Электрооборудование судов». Теоретическая часть включает в себя два основных раздела – судовые электроэнергетические установки и судовые электроприводы. Даны расчетные задания для выполнения контрольной работы по вариантам.

Для студентов очного и заочного обучения специальностей 180403 «Эксплуатация СЭУ», 180402 «Судовождение», 190602 «Эксплуатация перегрузочного оборудования портов и транспортных терминалов».


Работа рекомендована к изданию кафедрой электротехники и электрооборудования объектов водного транспорта (протокол № 6 от 21.01.2009 г.).

 ФГОУ ВПО «ВГАВТ», 2009

Введение
Развитие электрооборудования судов тесно связано с развитием электротехники и электротехнической промышленности и имеет более, чем полуторавековую историю, начало которой положил русский ученый академик Б.С. Якоби. В 1838 году на реке Неве он испытал первое в мире судно с электрической гребной установкой.

Позднее электроэнергия на судах стала использоваться для освещения, а также для питания сигнальных и отличительных огней.

Начало применения электротехники для судовых электроприводов относится к концу XIX в. и связано с установкой электровентиляторов на крейсерах «Лейтенант Ильин» и «Адмирал Нахимов».

В последующие годы процесс электрификации судов непрерывно продолжается, что объясняется ростом надежности электрических машин, их высоким к.п.д., легкостью преобразования электроэнергии в другие виды энергии. Электрифицируются механизмы машинного отделения, бытовые потребители и ряд других установок и механизмов.


В процессе своего развития электрооборудование судов выполнялось как на постоянном, так и на переменном токе, однако начиная с середины XX в. был взят курс на внедрение трехфазного переменного тока, обладающего рядом существенных преимуществ по сравнению с постоянным. Главным из них является высокая надежность электрических машин, а также простота преобразования переменного напряжения в различные уровни напряжения, а также в напряжение постоянного тока.

Современные суда характеризуются высокой степенью электрификации. Электроэнергия широко используется для управления судном, для работы различных вспомогательных и палубных механизмов, для электродвижения, радио- и электронавигационных приборов, для осуществления внутрисудовой связи и сигнализации, бытовых целей.

Последние достижения автоматического управления, вычислительной и полупроводниковой техники сделали возможным автоматизацию всех производственных процессов на судне.

Ориентируясь на некоторые показатели, такие, как среднее количество устанавливаемого электрооборудования и средняя мощность судовых электроустановок, можно констатировать, что в настоящее время уровень электрификации судов непрерывно повышается.

На современных морских судах устанавливаются сотни электрических машин и десятки тысяч электрических аппаратов и приборов, прокладываются сотни километров кабеля. Мощность судовых электростанций достигает нескольких тысяч киловатт, а мощность отдельных электроприводов составляет несколько сотен киловатт. Можно ожидать, что в недалеком будущем некоторые суда будут иметь электростанции мощностью 50–200 МВт.

1. Судовые электроэнергетические системы (СЭЭС)
1.1. Основные определения и режимы работы СЭЭС
Судовой электроэнергетической системой принято называть систему, которая представляет собой совокупность источников, преобразователей электрической энергии, токораспределительных устройств, электрических сетей и потребителей, объединенных процессом производства, передачи, распределения и потребления электрической энергии.

В качестве источников электрической энергии на судах применяются дизель-генераторы, турбогенераторы и валогенераторы (генераторы с приводом от гребного вала) постоянного или переменного тока, а также аккумуляторы. В качестве преобразователей электрической энергии используются как электромашинные (вращающиеся), так и статические агрегаты. Передача и распределение электрической энергии на судах осуществляются с помощью кабелей и шинопроводов. Токораспределительными устройствами являются различные по назначению и конструкции электрические щиты с установленными в них аппаратами и приборами.

Совокупность источников электрической энергии с главным распределительным щитом (ГРЩ) принято называть судовой электростанцией.

Каждая СЭЭС может характеризоваться конфигурацией, структурой, схемой электроснабжения, состоянием и режимами работы, технико-экономическими показателями и параметрами.

Конфигурацией энергосистемы называется топографически представленное (на виде сбоку и на плане судна) расположение входящих в нее электростанций, основных электрических трасс, преобразователей и при необходимости некоторых потребителей.

Структурой энергосистемы называется плоскостная схема, содержащая генераторы электростанций, основные аппараты, приборы, преобразователи и электрические связи между этими элементами. Схема электроснабжения является, по существу, схемой распределения электроэнергии по потребителям. В простых случаях структура энергосистемы может объединяться с системой электроснабжения и представляться в виде схемы получения и распределения электроэнергии.

Среди большого многообразия состояний и режимов работы СЭЭС можно выделить нормальное и аварийное состояния, установившийся и переходный режимы работы.

Нормальным является такое состояние СЭЭС, когда энергосистема обеспечивает производство электроэнергии нормального качества от основных или резервных источников и распределение ее по судовым потребителям при работе их в любом необходимом сочетании.

Аварийным считается такое состояние СЭЭС, когда энергосистема обеспечивает производство электроэнергии требуемого качества от аварийных источников и распределение ее только по части судовых потребителей (ответственного или аварийного назначения). Аварийным будет и такое состояние, которое сопровождается недопустимым для нормальной работы отклонением показателей качества электроэнергии, отключением части работающих источников или потребителей и т. п.

Различают два вида параметров СЭЭС: параметры режимов работы энергосистемы и параметры собственно энергосистемы. К первым относятся мощность, ток, напряжение, частота и т. п., ко вторым – активные и реактивные сопротивления, проводимости и другие параметры в их номинальном значении, которые являются связующими для параметров режимов работы.

Установившимся режимом работы СЭЭС является такой режим, когда энергосистема работает при практически постоянных параметрах или при очень медленных их изменениях в заданных пределах.

Переходным режимом называется режим перехода от одного установившегося режима к другому, что сопровождается быстрым (скачкообразным) изменением параметров.

Конфигурация, структура и схема электроснабжения СЭЭС определяются главным образом архитектурным типом судна, назначением судна, особенностями эксплуатации и обслуживания судна, а также типом силовой установки.

Связанные с этим требования к СЭЭС содержатся в правилах классификационных обществ, международных конвенций и излагаются в техническом задании заказчика на проектирование судна.

1.2. Основные показатели СЭЭС
Проектирование конкретной СЭЭС и ее составных элементов осуществляется с учетом технико-экономических показателей, которые характеризуют: 1) надежность производства и распределения электроэнергии при всех возможных состояниях и режимах работы; 2) качество производства и распределения электрической энергии; 3) массу и габариты; 4) долговечность (что, в общем, связано с понятием надежности); 5) строительную стоимость; 6) эксплуатационные расходы; 7) уровень автоматизации; 8) уровень унификации; 9) уровень шума, помех радиоприему и др.

Перечисленные показатели СЭЭС во многом взаимосвязаны. Задание и реализация этих показателей в практике осуществляются принятием компромиссных решений на основании анализа ряда вариантов СЭЭС, проводимого в основном методом экспертных оценок. Однако во всех случаях базовыми являются показатели надежности и качества функционирования СЭЭС (качества производства и распределения электроэнергии). Следующими по значимости можно считать показатели массогабаритные, долговечности, строительной стоимости, эксплуатационных расходов и др.

Необходимо стремиться к получению высоких показателей по надежности, качеству функционирования, долговечности при допустимых показателях по массе, габаритам, строительной стоимости, эксплуатационным расходам, уровням шума и т. д. Уровень автоматизации обычно принимается в зависимости от особенностей эксплуатации и обслуживания конкретного судна.

Все вышеперечисленные показатели могут быть представлены в виде двух обобщающих критериев оценки работы СЭЭС – ее технической и экономической эффективности.

Высокая надежность СЭЭС должна обеспечиваться с учетом всех возможных воздействий (электрических, механических и климатических) как на систему в целом, так и на ее отдельные элементы. С этой целью в СЭЭС используют составные элементы, имеющие должную безотказность и восстанавливаемость, применяют резервирование элементов и соответствующие связи между ними, предусматривают надлежащее размещение элементов и связей на судне и др.

Качество производства и распределения электрической энергии CЭЭC определяется на основании анализа установившихся и переходных процессов, которые могут иметь место при изменении нагрузки, включении и отключении мощных потребителей, включении генераторов на параллельную работу, изменении режима работы силовой установки судна и т. п.

Снижения массы и габаритов добиваются путем создания рациональных схем и конструктивных форм, применения материалов, допускающих наибольшие удельные нагрузки, а также правильным выбором рода тока, частоты, напряжения и других параметров электроустановок.

Повышение долговечности достигается принятием апробированных удельных нагрузок на материалы, применением материалов, имеющих большую износоустойчивость, улучшением ремонтопригодности (т. е. выбором правильных конструктивных форм, надлежащим размещением) и т. д.

Снижение строительной стоимости является результатом увеличения серийности, применения широкой унификации и типизации, отказа от использования дефицитных и дорогих материалов.

Эксплуатационные расходы находятся в прямой зависимости от надежности, долговечности, ремонтопригодности, коэффициентов полезного действия, численности экипажа и т. п.

Уровень автоматизации обычно определяется на основании отдельных технико-экономических расчетов (при этом оценивается его влияние на надежность, качество, массу, габариты, стоимость, эксплуатационные расходы). В некоторых случаях автоматизация необходима по технологическим особенностям работы электроустановки.

Повышение уровня унификации требуется главным образом для снижения строительной стоимости, снижения эксплуатационных расходов, улучшения ремонтопригодности и др.

Род тока является таким фактором, от которого зависят, по существу, все особенности энергосистемы. Поэтому при проектировании судовых электроэнергетических систем вопросу выбора рода тока уделяется существенное внимание.

История строительства судов показывает, что в начале развития электрификации предпочтение отдавалось постоянному току, затем переменному и снова постоянному току. В последние десятилетия на большинстве судов применяются электроэнергетические системы переменного тока. В перспективе в связи с развитием новых источников электрической энергии можно ожидать расширения степени использования постоянного тока.

Правильное решение о выборе рода тока электроэнергетической системы данного судна может быть принято только на основании технико-экономического сравнения вариантов СЭЭС. В общем плане при этом можно отметить, что современные электрические машины переменного тока (частотой 50 Гц) по сравнению с машинами постоянного тока имеют меньшие габариты, массу и стоимость, более надежны и долговечны, требуют меньших эксплуатационных расходов. Однако в некоторых случаях только с применением машин постоянного тока удается создать электропривод с широким и плавным регулированием частоты вращения при близких по величине других показателях. Вместе с тем развитие полупроводниковой техники содействует расширению применения электроприводов переменного тока.

Современные контактные электромагнитные аппараты переменного тока менее надежны по сравнению с аппаратами постоянного тока. Показатели других аппаратов постоянного и переменного тока примерно равнозначны. Распределительные устройства постоянного и переменного тока по массе, габаритам и стоимости имеют несущественные отличия.

Практика показывает, что на большинстве крупных и средних современных судах транспортного и рыбопромыслового флота и судах технического флота предпочтительны СЭЭС переменного тока, а на мелких судах и судах специализированного назначения – СЭЭС постоянного тока.

На ряде судов, где массогабаритные показатели являются решающими (суда на подводных крыльях, воздушной подушке, глиссирующие и т. п.), признано целесообразным применение СЭЭС переменного тока частотой 400 Гц вместо переменного тока частотой 50 Гц. Это дает возможность увеличить частоту вращения электроприводов и механизмов примерно в 2–3 раза (в отдельных случаях и больше), в результате чего значительно уменьшаются габариты и масса агрегатов двигатель-механизма и двигатель-генератора.

Так, например, повышение синхронной частоты вращения асинхронных двигателей с 3000 до 8000 об/мин дает снижение их массы в 2,5–3,5 раза и габаритов в 2,5 раза. Мощность трансформаторов при переходе с частоты 50 Гц на частоту 400 Гц при одинаковом их объеме можно увеличить приблизительно в 2,5–3,0 раза. При частоте 400 Гц переменного тока значительно улучшаются массогабаритные показатели электромагнитных аппаратов (трансформаторов, дросселей, магнитных усилителей и т. п.), существенно уменьшается время протекания электромагнитных переходных процессов, а также резко улучшаются массогабаритные показатели элементов электроавтоматики.

Передача и распределение электрической энергии на судах осуществляются в основном с использованием кабелей. На участках небольшой длины и при больших токах иногда применяются шинопроводы. Сечение, а следовательно, масса и габариты кабелей и кабельных трасс, определяются главным образом величиной тока, передаваемого по ним.

При заданном напряжении величина тока пропорциональна величине передаваемой мощности. Поэтому с ростом мощности СЭЭС увеличиваются масса и габариты кабельных трасс. Основным средством их уменьшения является повышение напряжения. Именно поэтому с увеличением мощности СЭЭС повышают их напряжение.

Например, при мощности СЭЭС в несколько киловатт применяют напряжение 24 В, при мощности СЭЭС, составляющей десятки киловатт, используют напряжение 110 или 127 В, при мощности в сотни киловатт рационально наложение 220 В, а при больших мощностях – 380 В.

Более высокие напряжения в СЭЭС транспортного и рыбопромыслового флота в настоящее время не применяются. Можно ожидать, что в ближайшей перспективе на судах, где мощности СЭЭС будут составлять десятки тысяч киловатт, напряжение СЭЭС будет повышаться. Это вызовет необходимость создания новых видов электрооборудования, так как изготовляемое в настоящее время электрооборудование рассчитывается на напряжение до 1000 В.

Выбор напряжения обычно производится на основании технико-экономических сравнений ряда вариантов СЭЭС. При этом рассматривается комплекс вопросов, связанных с принятием величин напряжения для электростанций, сети распределения электроэнергии, отдельных наиболее крупных по мощности потребителей электроэнергии сетей освещения, сетей связи, управления и др.

По различным техническим причинам многие из этих участков системы электроснабжения не могут быть выполнены на едином напряжении, поэтому в системе должны использоваться трансформаторы и преобразователи. При повышении напряжения и снижении передаваемого тока можно в отдельных случаях достичь снижения массы и габаритов аппаратов и распределительных устройств.

В конечном итоге на выбор уровня напряжения СЭЭС и системы электроснабжения оказывают влияние не только масса и габариты кабелей, но и ряд других факторов (токи короткого замыкания, коммутационная способность аппаратов, надежность и сроки службы изоляции, безопасность обслуживания и др.).
  1   2   3   4   5

Похожие:

Методические указания и контрольные задания для студентов очного и заочного обучения специальностей 180403 «Эксплуатация сэу» iconМетодические указания и контрольные задания для студентов очного отделения
Начертательная геометрия. Методические указания и контрольные задания: / Новосиб гос аграр ун-т; сост. Т. В. Семенова, Г. А. Евдокимова,...
Методические указания и контрольные задания для студентов очного и заочного обучения специальностей 180403 «Эксплуатация сэу» iconМетодические указания и контрольные задания для студентов заочного отделения
Термодинамика и теплопередача: Метод указания и контрольные задания для студентов заочного отделения / Сост. Ю. А. Селянинов; Перм...
Методические указания и контрольные задания для студентов очного и заочного обучения специальностей 180403 «Эксплуатация сэу» iconТехника безопасности и производственная санитария
Методические указания и контрольные задания для студентов заочного отделения по специальности №140613 «Техническая эксплуатация,...
Методические указания и контрольные задания для студентов очного и заочного обучения специальностей 180403 «Эксплуатация сэу» iconРабочая программа, методические указания и контрольные задания для студентов всех специальностей Института дистанционного образования
Культурология: рабочая программа, метод указания и контр задания для студентов всех специальностей идо / Сост. Т. А. Чухно, Н. А....
Методические указания и контрольные задания для студентов очного и заочного обучения специальностей 180403 «Эксплуатация сэу» iconМетодические указания и контрольные задания по курсу математического анализа (1 часть) для студентов заочного факультета по направлениям 210700, 220700, 230400 Санкт -петербург гут 2012
Методические указания и контрольные задания по курсу математического анализа для студентов заочного факультета по направлениям 210700,...
Методические указания и контрольные задания для студентов очного и заочного обучения специальностей 180403 «Эксплуатация сэу» iconПрограмма, методические указания и контрольные задания для студентов-заочников технических специальностей
Материаловедение. Программа, методические указания и контрольные задания для студентов – заочников технических специальностей
Методические указания и контрольные задания для студентов очного и заочного обучения специальностей 180403 «Эксплуатация сэу» iconМетодические указания к решению задач и контрольные задания для студентов специальностей 0833,1001 заочной формы обучения
Редакционно-издательским советом Саратовского государственного технического университета
Методические указания и контрольные задания для студентов очного и заочного обучения специальностей 180403 «Эксплуатация сэу» iconМетодические указания и контрольные задания для студентов заочников образовательных учреждений
Методические указания состав­лены в соответствии с рабочей программой по дисциплине: "Техническая механика" для специальностей 1706,...
Методические указания и контрольные задания для студентов очного и заочного обучения специальностей 180403 «Эксплуатация сэу» iconПрограмма, методические указания и контрольные задания для студентов заочной формы обучения специальности 330200
...
Методические указания и контрольные задания для студентов очного и заочного обучения специальностей 180403 «Эксплуатация сэу» iconМетодические указания к лабораторным работам по дорожно-строительным материалам для студентов 2-3 курсов специальностей 2910, 2904
Методические указания предназначены для студентов специальностей 2910 «Автомобильные дороги» и2904 «Эксплуатация дорог и организация...
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org