Гребные электрические установки лекции для морских училищ. Гребные электрические установки. Схемы включения генераторов и гребных двигателей гэу постоянного тока

Виды и типы гребных установок

ТЕМА 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ И ПОНЯТИЯ О ГРЕБНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ УСТАНОВКАХ

Судовые энергетические установки состоят из источника энергии, расположенного на судне, механизма передачи и механического движителя, преобразующего механическую энергию вращения в энергию поступательного движения судна.

Источники энергии на судах – в основном тепловые двигатели – дизели и паровые или газовые турбины. В них энергия топлива или тепловая энергия преобразуется в механическую.

Передача энергии от тепловых двигателей к судовым движителям может быть механической, гидравлической или электрической.

Установки с электрической передачей энергии к гребным винтам называются гребными электрическими установками – ГЭУ.

Надежными и экономичными гребными установками являются установки, которые включают тихоходные (низкооборотные) дизели 1, (рис.1.1) соединяемые непосредственно с гребными валами, на которых находятся гребные винты. Сила упора, развиваемая гребным винтом 3, передается корпусу судна через упорный подшипник 2.

Рис.1.1. Дизельная гребная установка

На судах с энергоустановками большой мощности и на быстроходных пассажирских лайнерах гребные винты 3 приводятся во вращение паровыми турбинами 1 с зубчатыми редукторами 4 (рис.1.2). Их называют турбозубчатыми агрегатами (ТЗА).

Рис.1.2. Гребная установка с паровой турбиной

На судах с атомными энергетическими установками тепловая энергия из атомных реакторов, преобразуется в механическую энергию также при помощи тепловых двигателей – паровых или газовых турбин. Атомные энергетические силовые установки (АЭСУ) значительно сложнее других установок, имеют высокую степень автоматизации, требуют большего числа квалифицированного обслуживающего персонала. Применение АЭСУ оправданно для крупнотоннажных танкеров и ледоколов, т.к. при этом увеличивается полезный объем, автономность плавания и сокращаются простои, необходимые для пополнения топливом.

Гребные электрические установки (ГЭУ) состоят из тепловых двигателей 1 (рис.1.3), которые работают на генераторы 2, постоянного или переменного тока 2, электроэнергия генераторов подается на гребные электродвигатели 3, через щит управления 4.

Рис.1.3. Схема гребной электрической установки

Гребные электродвигатели соединены с движителями (чаще всего с гребными винтами).

Также в схеме ГЭУ имеется система возбуждения 5. Пост управления ГЭУ 6 предназначен для управления схемой ГЭУ через системы ручного или автоматизированного управления 7.

ГЭУ позволяют уменьшить шумы, позволяют часто менять скорость и направление движения, а энергетическая установка может использоваться также и для питания других судовых механизмов.

1.3. Требования к ГЭУ. Достоинства и недостатки ГЭУ.

ГЭУ, как и все судовое оборудование должны обладать высокой надёжностью и безотказностью, а также иметь простое устройство и быть безопасными для обслуживания. ГЭУ не должны полностью выходить из строя и вызывать остановку судна в случае повреждения одного теплового двигателя, генератора, электродвигателя или системы управления ими.

Достоинства ГЭУ по сравнению с другими видами передачи:

Для ГЭУ используются тепловые двигатели с высокой частотой вращения, что уменьшает массу.

Отсутствие непосредственного соединения вала теплового двигателя с гребным валом позволяет оптимизировать режим работы и размеры судового движителя и уменьшить длину соединительных валов.

Есть возможность переключения генераторов и гребных электродвигателей (ГЭД) в аварийных ситуациях для сохранения хода судна.

Простота управления по сравнению с другими видами передачи;

Высокая экономичность на малом и среднем ходе;

В дизель - электрических ГЭУ можно применять агрегатный метод ремонта (каждый узел ремонтируют свои специалисты одновременно).

Применения ГЭУ устраняет передачу вибрации гребного винта и ударов тепловым двигателям

Наряду с достоинствами ГЭУ имеют и недостатки:

1.- При электрической передачи в генераторах и ГЭД появляются дополнительные потери, снижающие к.п.д.- 5-8%

2.- Применение ГЭУ без автоматического управления требует увеличения обслуживающего персонала.

3.- ГЭУ имеют повышенные эксплуатационные расходы, но это часто компенсируется увеличением полезного груза.

Гребная электрическая установка – это главная силовая энергетическая установка судна, которая приводит гребной винт во вращение с помощью электродвигателя, питаемого током, вырабатываемого генератором. Установки такого типа используются, в основном, на ледоколах, судах специального назначения, подводных лодках.

Крупнейшим судном, использующим гребную электрическую установку, в настоящее время можно считать океанский лайнер RMS Queen Mary 2, оснащённый четырьмя подвижными электродвигателями типа "Azipod" мощностью по 215 мВт.

Электрическая передача позволяет обеспечить сохранение постоянства мощности главного двигателя при изменениях момента на гребном винте.

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

1. По роду тока – переменного, постоянного и переменно-постоянного (двойного рода тока);

2. По типу первичного двигателя – дизель-электрические, турбо– электрические и газо-турбо-электрические;

3. По системе управления – с ручным и автоматическим управлением;

4. По способу соединения гребного электродвигателя с винтом – с прямым соединением и с редукторным 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 электродвигатели.

Использование мощных управляемых полупроводниковых выпрямителей позволило создать ГЭУ двойного рода тока.

Преимуществами ГЭУ этого типа являются:

– высокая надёжность и экономичность синхронных генераторов;

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

– возможность питания всех судовых потребителей от главных генераторов, т.е. от единой судовой электростанции переменного тока.

ГЭУ постоянного тока используются в установках малой и средней мощности с высокой маневренностью. Ограничение мощности этого типа ГЭУ определяется сложностью создания электрических машин большой мощности на постоянном токе по сравнению с машинами на переменном токе.

Такие установки отличаются простотой, удобством и плавностью регулирования частоты вращения гребных винтов в широком диапазоне их моментов и нагрузок.

ГЭУ переменного тока устанавливаются на судах с относительно редким изменением режима движения.

Для них характерно использование повышенных напряжений: при мощности ГЭУ до 10 МВт – 3000 В, при больших мощностях – до 6000 В. Номинальная частота тока обычно составляет 50 Гц.

В ГЭУ переменного тока при малых и средних мощностях (до 15 МВт) в качестве первичного двигателя обычно используются дизеля, а при больших мощностях – турбины.

Регулирование частоты вращения гребных электродвигателей в ГЭУ переменного тока с винтами фиксированного шага обеспечивается изменением частоты напряжения генераторов при изменении частоты вращения первичных двигателей, либо путём 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. Изменение направления вращения гребных электродвигателей достигается переключением фаз в главной цепи, число которых, как правило, равно трём.

Способом регулирования режима работы ГЭУ переменного тока, позволяющим избежать трудностей регулирования частоты вращения двигателей переменного тока, является использование винтов регулируемого шага (ВРШ).

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

Разработка мощных выпрямителей позволила объединить высокие маневренные качества ГЭУ постоянного тока, с достоинствами ГЭУ переменного тока, заключающиеся в использовании высокооборотных первичных двигателей и малых массогабаритных показателях.

Применяются полупроводниковые выпрямители двух типов:

– неуправляемые, выходное напряжение которых не регулируется;

– управляемые – с регулируемым выходным напряжением;

ГЭУ двойного рода тока с выпрямителями обеспечивают:

– высокую маневренность за счёт широкого диапазона регулирования частоты гребного электродвигателя;

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

– снижение шумности и вибрации элементов ГЭУ;

– повышение общего к.п.д. установки;

– наибольшую простоту исполнения и надёжность гребных электродвигателей.

Применение ВРШ для ГЭУ двойного рода тока вносит дополнительные преимущества:

– постоянство частоты вращения двигателей генераторов;

– постоянство частоты вращения гребного электродвигателя и гребного винта.

Постоянство частоты вращения первичных двигателей ГЭУ позволяет производить отбор мощности от шин системы электродвижения для общесудовых потребителей и более рационально использовать установленную мощность судовой электростанции.

ГЭУ двойного рода тока превосходят по своим характеристикам ГЭУ как постоянного, так и переменного тока.

Основная задача при эксплуатации ГЭУ – обеспечить её безотказную и безаварийную работу, постоянную готовность к действию.

Решение такой задачи достигается при выполнении следующих условий:

– обеспечение квалифицированного обслуживания;

– своевременно пополнение сменно-запасными частями и материалами;

– правильно определение сроков и объёмов профилактических и ремонтных работ, выполняемых судовым экипажем;

– проведение расширенных испытаний и организация наладки ГЭУ в соответствии с целевым назначением судна;

– постоянный контроль степени загрязнения изоляционных поверхностей в электрических машинах ГЭУ;

– проверка состояния кабелей и заделка их оконцеваний.

Таким образом, комплекс мероприятий технической эксплуатации охватывает обслуживание, уход и ремонт ГЭУ и её элементов.

Список литературы

1. Акимов В.П. Судовые автоматизированные энергетические установки, «Транспорт», 1980.

2. Справочник судового механика (в двух томах). Изд. 2-е, перераб. и доп. Под общей редакцией канд. техн. наук Л.Л.Грицая. М., «Транспорт», 1974 г.

3. Завиша В.В., Декин Б.Г. Судовые вспомогательные механизмы., М., «Транспорт», 1974 г., 392 с.

4. Кіріс О.В., Лісін В.В. Термодинаміка та теплотехніка. Навчальний посібник. У 2 ч. Ч. 1.: Термодинаміка. – Одеса: ОНМА, 2005. – 96 с.

5. Овсяніков М.К., Петухов В.А. Суднові автоматизовані енергетичні установки. «Транспорт», 1989.

6. Тейлор Д.А. Основи суднової техніки. «Транспорт», 1987.

7. Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни «Суднові енергетичні установки та електрообладнання суден». Одеса: ОНМА, 2012.

8. Верескун В.И., Сафонов А.С. Электротехника и электрооборудование судов: Учебник. – Л.: Судостроение, 1987. – 280 с., ил.

Ремонтом ежедневно занимаются тысячи людей во всем мире. При его выполнении каждый начинает задумываться о тех тонкостях, которые сопутствуют ремонту: в какой цветовой гамме выбрать обои, как подобрать шторы в цвет обоев, правильно расставить мебель для получения единого стиля помещения. Но о самом главном редко кто задумывается, а этим главным является замена электропроводки в квартире. Ведь если со старой проводкой что-то произойдет, то квартира потеряет всю свою привлекательность и станет совершенно не пригодной для жизни.

Как заменить проводку в квартире знает любой электрик, но это под силу любому обычному гражданину, однако при выполнении данного вида работ ему следует выбирать качественные материалы, чтобы получить безопасную электрическую сеть в помещении.

Первое действие, которое необходимо выполнить, спланировать будущую проводку . На данном этапе нужно определить, в каких именно местах будут проложены провода. Также на данном этапе можно вносить любые коррективы в существующую сеть, что позволит максимально комфортно в соответствии с потребностями хозяев расположить светильники и .

12.12.2019

Узкоотраслевые приборы трикотажной подотрасли и их техническое обслуживание

Для определения растяжимости чулочно-носочных изделий применяется прибор, схема которого показана на рис. 1.

В основе конструкции прибора лежит принцип с автоматическим уравновешиванием коромысла упругими силами испытываемого изделия, действующими с постоянной скоростью.

Весовое коромысло представляет собой равноплечий круглый стальной стержень 6, имеющий ось вращения 7. На его правый конец крепятся с помощью байонетного замка лапки или раздвижная форма следа 9, на которые одевается изделие. На левом плече шарнирно укреплена подвеска для грузов 4, а его конец заканчивается стрелкой 5, показывающей равновесное состояние коромысла. До начала испытаний изделия коромысло приводят в равновесие подвижной гирей 8.

Рис. 1. Схема прибора для измерения растяжимости чулочно-носочных изделий: 1 —направляющая, 2 — левая линейка, 3 — движок, 4 — подвеска для грузов; 5, 10 — стрелки, 6 — стержень, 7 — ось вращения, 8 — гиря, 9 — форма следа, 11— растягивающий рычаг,

12— каретка, 13 — ходовой винт, 14 — правая линейка; 15, 16 — винтовые шестерни, 17 — червячный редуктор, 18 — соединительная муфта, 19 — электродвигатель

Для перемещения каретки 12 с растягивающим рычагом 11 служит ходовой винт 13, на нижнем конце которого закреплена винтовая шестерня 15; через нее вращательное движение передается ходовому винту. Перемена направления вращения винта зависит от изменения вращения 19, который при помощи соединительной муфты 18 связан с червячным редуктором 17. На вал редуктора посажена винтовая шестерня 16, непосредственно сообщающая движение шестерне 15.

11.12.2019

В пневматических исполнительных механизмах перестановочное усилие создается за счет воздействия сжатым воздухом на мембрану, или поршень. Соответственно различают механизмы мембранные, поршневые и сильфонные. Они предназначены для установки и перемещения затвора регулирующего органа в соответствии с пневматическим командным сигналом. Полный рабочий ход выходного элемента механизмов осуществляется при изменении командного сигнала от 0,02 МПа (0,2 кг/см 2) до 0,1 МПа (1 кг/см 2). Предельное давление сжатого воздуха в рабочей полости — 0,25 МПа (2,5 кг/см 2).

У мембранных прямоходных механизмов шток совершает возвратно-поступательное движение. В зависимости от направления движения выходного элемента они подразделяются на механизмы прямого действия (при повышении давления мембраны) и обратного действия.

Рис. 1. Конструкция мембранного исполнительного механизма прямого действия: 1, 3 — крышки, 2—мембрана, 4 — опорный диск, 5 — кронштейн, 6 — пружина, 7 — шток, 8 — опорное кольцо, 9 — регулировочная гайка, 10 — соединительная гайка

Основными конструктивными элементами мембранного исполнительного механизма являются мембранная пневматическая камера с кронштейном и подвижная часть.

Мембранная пневматическая камера механизма прямого действия (рис. 1) состоит из крышек 3 и 1 и мембраны 2. Крышка 3 и мембрана 2 образуют герметическую рабочую полость, крышка 1 прикреплена к кронштейну 5. К подвижной части относятся опорный диск 4, к которому прикреплена мембрана 2, шток 7 с соединительной гайкой 10 и пружина 6. Пружина одним концом упирается в опорный диск 4, а другим через опорное кольцо 8 в регулировочную гайку 9, служащую для изменения начального натяжения пружины и направления движения штока.

08.12.2019

На сегодняшний день существует несколько видов ламп для . У каждого из них есть свои плюсы и минусы. Рассмотрим виды ламп которые наиболее часто используются для освещения в жилом доме или квартире.

Первый вид ламп – лампа накаливания . Это самый дешевый вид ламп. К плюсам таких ламп можно отнести ее стоимость, простоту устройства. Свет от таких ламп является наиболее лучшим для глаз. К минусам таких ламп можно отнести невысокий срок службы и большое количество потребляемой электроэнергии.

Следующий вид ламп – энергосберегающие лампы . Такие лампы можно встретить абсолютно для любых типов цоколей. Представляют из себя вытянутую трубку в которой находится специальный газ. Именно газ создает видимое свечение. У современных энергосберегающих ламп, трубка может иметь самую разнообразную форму. Плюсы таких ламп: низкое энергопотребление по сравнению с лампами накаливания, дневное свечение, большое выбор цоколей. К минусам таких ламп можно отнести сложность конструкции и мерцание. Мерцание обычно незаметно, но глаза будут уставать от света.

28.11.2019

Кабельная сборка — разновидность монтажного узла. Кабельная сборка представляет собой несколько местных , оконцованных с двух сторон в электромонтажном цехе и увязанных в пучок. Монтаж кабельной трассы, осуществляют, укладывая кабельную сборку в устройства крепления кабельной трассы (рис. 1).

Судовая кабельная трасса - электрическая линия, смонтированная на судне из кабелей (пучков кабелей), устройств крепления кабельной трассы, уплотнительных устройств и т. п. (рис. 2).

На судне кабельную трассу располагают в труднодоступных местах (по бортам, подволоку и переборкам); они имеют до шести поворотов в трех плоскостях (рис. 3). На крупных судах наибольшая длина кабелей достигает 300 м, а максимальная площадь сечения кабельной трассы — 780 см 2 . На отдельных судах с суммарной длиной кабелей свыше 400 км для размещения кабельной трассы предусматривают кабельные коридоры.

Кабельные трассы и проходящие по ним кабели подразделяют на местные и магистральные в зависимости от отсутствия (наличия) устройств уплотнения.

Магистральные кабельные трассы подразделяют на трассы с торцовыми и проходными коробками в зависимости от типа применения кабельной коробки. Это имеет смысл для выбора средств технологического оснащения и технологии монтажа кабельной трассы.

21.11.2019

В области разработки и производства приборов КИПиА американская компания Fluke Corporation занимает одну из лидирующих позиций в мире. Она была основана в 1948 году и с этого времени постоянно развивает, совершенствует технологии в области диагностики, тестирования, анализа.

Инновации от американского разработчика

Профессиональное измерительное оборудование от мультинациональной корпорации используется при обслуживании систем обогрева, кондиционирования и вентиляции, холодильных установок, проверки качества воздуха, калибровки электрических параметров. Фирменный магазин Fluke предлагает приобрести сертифицированное оборудование от американского разработчика. Полный модельный ряд включает:

тепловизоры, тестеры сопротивления изоляции;
цифровые мультиметры;
анализаторы качества электрической энергии;
дальномеры, вибромеры, осциллографы;
калибраторы температуры, давления и многофункциональные аппараты;
визуальные пирометры и термометры.

07.11.2019

Используют уровнемер для определения уровня разных видов жидкостей в открытых и закрытых хранилищах, сосудах. С его помощью измеряют уровень вещества или расстояние до него.
Для измерения уровня жидкости используют датчики, которые отличаются по типу: радарный уровнемер , микроволновый (или волноводный), радиационный, электрический (или емкостный), механический, гидростатический, акустический.

Принципы и особенности работы радарных уровнемеров

Стандартными приборами не определить уровень химически агрессивных жидкостей. Только радарный уровнемер способен его измерить, так как не соприкасается с жидкостью при работе. К тому же радарные уровнемеры более точные по сравнению, например, с ультразвуковыми или с емкостными.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ЮЖНО-РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

(НОВОЧЕРКАССКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ)»

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

по дисциплине «Гребные электрические установки»,

для направления: 140400 ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА И ЭЛЕКТРОТЕХНИКА (бакалавриат)

для профилей:

Новочеркасск 2011 г.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

________________________________________

«Южно-Российский государственный технический университет

(Новочеркасский политехнический институт)»

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по ОД

(должность, фамилия, инициалы)

«___» ___________________ 2011 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

(Б 3.2.8) Гребные электрические установки

(наименование дисциплины)

Направление подготовки: 140400 «ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА И ЭЛЕКТРОТЕХНИКА»

Профили подготовки:

№14. «Электрооборудование и автоматика судов».

Факультет электромеханический

Кафедра « Электропривод и автоматика »

Курс _3__________________________________________________________

Семестр _7 ________________________________________________________

Лекции __18___ (час.)

Экзамен __7___ (семестр) 36 часов 1 ЗЕТ

Зачет __-___ (семестр)

Практические

(семинарские) занятия ___36 __(час.)

Всего самостоятельной работы __72__ (час.), из них :

плановая работа______ (час.)

2. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМ, ЧАСОВ ЗАНЯТИЙ ПО МОДУЛЯМ И СЕМЕСТРАМ

https://pandia.ru/text/78/089/images/image004_151.gif" width="643" height="295 src=">

Рис.1. Модульное построение дисциплины

№ семестра

Количество часов аудиторных занятий

Самостоятельная работа

студентов

Практ. занятия.

Плановая

Индивидуальная

Домашняя

Итого 7-й семестр

7 СЕМЕСТР

3.1.1. Наименование тем лекций, их содержание и объём в часах

Тема 1. Введение (2 часа, УЗ – 1, ПК-14,15,16).

Предмет курса, его связь с другими дисциплинами учебного плана и значения в подготовке инженеров данной специальности. Краткая история развития ГЭУ и их современное состояние.

Литература раздел 4

Тема 2. У стройство ГЭУ(4 часа, УЗ – 2, ПК-14,15,16).

Сопротивление движению судна. Силы, действующие на судно, их физическая сущность. Составляющие сил сопротивления, их зависимость от скорости движения и других факторов. Буксировочная мощность. Судовой движитель. Принцип действия судового движителя. Сила упора и коэффициент полезного действия идеального движителя. Типы судовых движителей. Основной тип движителя – гребной винт, его геометрия, принцип действия и характеристики. Моделирование характеристик гребного винта. Реверсирование винта и его работа в режиме гидротурбины. Взаимодействие винта со льдом. Основные типы гребных установок. Свойства и основные элементы ГЭУ. Особенности устройства ГЭУ различных типов: постоянного, переменно-постоянного, переменного тока, их технико-экономические показатели.

Автоматизированные гребные

Электрические установки

Конспект лекций

для студентов специальности 7.07010404

«Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики»

дневной и заочной форм обучения

Керчь, 2011г.

Рецензент: Дворак Н.М., к.т.н., доцент кафедры КГМТУ.

Конспект лекций рассмотрен и одобрен на заседании

кафедры ЭСиАП КГМТУ, протокол № 2 от 18.10.2011 г.

на заседании методической комиссии МФ КГМТУ,

протокол № 2 от 1.12.2011 г.

Ó Керченский государственный морской

технологический университет, 2011 г.

Введение
1 Гребные электрические установки (ГЭУ)
1.1 Назначение и типы ГЭУ
1.2 Сопротивление воды и воздуха движению судна
1.3 Судовые движители
1.4 Рабочие характеристики винта
1.5 Реверсивная характеристика винта
2. Выбор основных параметров ГЭУ. Выбор типа ГЭУ
2.1 Выбор рода тока, напряжения, частоты
3 Выбор числа и мощности гребных электродвигателей
3.1 Порядок расчета мощности на валу гребного электродвигателя
4 Выбор главных генераторов
4.1 Требования к качеству электроэнергии в ГЭУ
4.2 Пример расчета мощности ГЭД и главных генераторов
5 Гребные электродвигатели, генераторы и вентильные преобразователи тока и частоты
5.1 Общие положения
5.2 Возбудители генераторов и ГЭД
5.3 ГЭУ постоянного тока
5.3.1 Структура ГЭУ и схемы главного тока
5.3.2 Режимы экономичного хода и аварийные
5.3.3 Система возбуждения ГЭУ
5.3.3.1 Схема генератор-двигатель (Г-Д) с трёхобмоточным возбудителем
5.3.3.2 Система Г-Д с автоматическим регулированием мощности
5.3.3.3 Регулирование мощности изменением магнитного потока ГЭД
5.3.3.4 Защита ГЭУ постоянного тока
5.3.3.5 Регулирование мощности изменением магнитного потока ГЭД
5.3.4Защита ГЭУ постоянного тока
5.3.4.1 Защита главных дизелей от непроизвольного реверса
5.3.4.2 Пуск и реверсирование ГЭД
5.4 ГЭУ переменного тока
5.4.1 Особенности работы и схемы главного тока ГЭУ
5.4.2 ДЭГУ
5.4.3 Параллельная работа синхронных генераторов
5.4.3.1 Самосинхронизация
5.4.3.2 Распределение нагрузки
5.4.4 Типы гребных двигателей
5.4.5 Асинхронные синхронизируемые машины
5.4.6 Асинхронно-вентильный каскад (АВК)
5.4.7 Электромеханический каскад
5.4.8 Электрические машины с водяным охлаждением
6 Новые источники электроэнергии
6.1 Магнитогидродинамические генераторы
6.2 Электрохимические генераторы (ЭХГ)
6.3 Термоэлектрические генераторы (ТЭГ)
7 Режимы работы ГЭУ переменного тока. Работа одновальной ТЭГУ
7.1 Режимы экономичного хода и аварийные режимы
8 Защита ГЭУ переменного тока
8.1 Максимальная защита
8.2Продольная дифференциальная защита
8.3 Защита обмотки возбуждения от замыкания на корпус
8.4 Защита гребных электродвигателей
9 Пуск и реверсирование ГЭД в ГЭУ переменного тока
9.1 Пуск ГЭД
9.2 Реверсирование ГЭД
10 ГЭУ двойного рода тока
11 Единая судовая электростанция с ГЭУ постоянного тока на управляемых вентилях
12 ГЭУ с ГЭД переменного тока со статическими преобразователями частоты
12.1 Двухзвенный полупроводниковый преобразователь частоты
12.2 Непосредственный полупроводниковый преобразователь частоты
12.3 ЕСЭ с повышенным переменным напряжением 800В и ГЭД постоянного тока
12.4 Снижение высших гармоник в судовой сети при применении управляемых выпрямителей и преобразователей частоты
13 Судовые схемы ГЭУ переменного тока с ЕСЭ
14 ГЭУ современных судов и их системы управления
14.1 ГЭУ парома-ледокола типа «А. Коробицын»
14.2 ГЭУ морских паромов типа «Сахалин»
14.3 ГЭУ линейных ледоколов типа «Ермак»
14.4 ГЭУ океанографического судна «Аранда»
14.5 Сравнительный анализ схем управления ГЭУ
14.6 ГЭУ промысловых судов
14.6.1 ГЭУ судов типа «Зверобой»
14.6.2 ГЭУ траулера проекта В 422
14.6.3 ГЭУ траулера "Arctic Trawler"
15 Вопросы эксплуатации ГЭУ
16 Электробезопасность и пожаробезопасность ГЭУ
17 Оптимизация эксплуатационных режимов ГЭУ
17.1 ГЭУ как система подчиненного управления
17.2 Способ подчиненного управления со связью регулятора по нагрузке
17.3 Оптимизация параметров синхронизируемых регуляторов
18 АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ГЭУ
18.1 Способ и средства управления
Список использованной литературы

Введение

Первая гребная электрическая установка появилась в России в 1838 году. Это был катер с гребными колесами, курсирующий по Неве. Изобретателем был российский ученый, академик Б.С. Якоби, применивший для вращения гребных колес двигатель постоянного тока.

В 70-80-х годах 19-го века первые электроходы появились в Европе. В России в начале 20-го века первыми дизель-электроходами были «Вандал» и «Сармат».

В СССР строительство судов-электроходов началось в 30-е годы. Большое их количество построено в связи с освоением Северного морского пути и развитием рыболовного флота.

Электроходы могут удовлетворять самым различным условиям и требованиям со стороны эксплуатации, конструкции судна и технических характеристик, и для некоторых типов судов являются незаменимыми гребными электрическими установками оснащаются ледоколы, паромы, рыболовные суда, суда-спасатели, буксиры и др.

Перспективными направлениями развития систем электродвижения является внедрение установок на переменном токе с полупроводниковыми преобразователями частоты и ГЭД с векторным управлением, а также использование главных машин со сверхпроводящими обмотками, позволяющих снизить массогабаритные характеристики и применить лучшую компоновку электрооборудования в машинном отделении судна.

Тематический план дисциплины

и распределение учебного времени по темам занятий

Гребные электрические установки (ГЭУ)

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 .

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.

Сопротивление воды и воздуха движению судна

На судно неподвижно стоящее в воде, действуют силы давления, равнодействующая которых равна силе тяжести судна и направленная противоположно ей (рисунок 1.2). При движении судна равнодействующая сил давления Р отклоняется от вертикального положения, а точка её приложения смещается по ДП в нос.

Рисунок 1.2 - Схема сил, действующих на судно.

Равновесие системы не нарушится, если к центру тяжести судна О приложить две противоположно направленные силы Р 1 и Р 2 равные по величине и параллельные Р . Полученная пара сил Р и Р 1 создаст момент, вызывающий дефект на корму.

Разложенная по взаимно перпендикулярным осям сила Р 2 образует составляющие Q и R.

Q -называют гидродинамической силой поддержания.

R -сопротивление воды; направлена противоположно движению судна.

Сопротивление воды R преодолевается силой упора движетеля, что вызывает давление R . Силы вязкости воды на границе с корпусом создают касательные силы R .

, (1.2)