150688 (Проектирование электропитания на судне), страница 4

Производим преобразование схемы замещения с определением полных (r_р и х_р) и результирующего сопротивления.

(36)

С помощью расчетных кривых, приведенных на рис.10.3[2] для ранее рассчитанного эквивалентного сопротивления определяется действующее значение тока К.З. для моментов времени t=0 и t=0.01.

Затем находится ударный коэффициент К_УД по кривой рис.10.4 [2], и затем ударный ток К.З., посылаемый генераторами, и после определения остаточного напряжения на шинах ГРЩ определяется значения тока подпитки двигателей.

(37)

где Е_ДВ = 0,9 – ЭДС эквивалентного электродвигателя в момент К.З.

Z = 0,266 – Сопротивление двигателя и кабеля, соединяющего двигатель с ГРЩ.

U = I₀Z_КАБ – изменение напряжения от ГРЩ до эквивалентного АД.

Z_КАБ – полное сопротивление кабеля, отходящего от ГРЩ.

ударный ток К.З., посылаемый генераторами с учетом тока подпитки двигателей:

(38)

Действующее значение тока К.З. определяется:

(39)

Результаты расчетов эквивалентных сопротивлений сводятся в таблицу «Токи КЗ».

10.2 Проверка автоматических выключателей по предельным токам к.з

По предельным токам к.з. автоматические выключатели проверяются на коммутационную способность и термическую стойкость.

Селективные автоматы проверяются по условиям:

• на динамическую стойкость i_{уд.расч.} < i_уд.доп.;

• на разрывную способность I_расч. < I_доп,

где i _{уд. расч.} – расчетный ударный ток к.з. для точки, выбранной с целью проверки селективного автомата;

i_уд.доп. – допустимое значение ударного тока к.з. автомата

I_расч. – расчетное действующее значение тока в момент размыкания дугогасительных контактов автомата;

I_доп.– допустимое действующее значение тока автомата в момент размыкания дугогасительных контактов

– на термическую стойкость по условию I²_Ґt_ф < (I²t)_доп.,

где I_Ґ – установившийся ток к.з.;

t _ф – фиктивное время к.з.;

I²_Ґt_ф – расчетное значение величины, характеризующей термическое действие тока К.З. за время, равное уставке на срабатывание при к.з. для селективного автомата.

(I²t)_доп. – термическая устойчивость по техническим условиям.

Сетевые (установочные) автоматические выключатели и предохранители проверяются только на динамическую стойкость по ударному току к.з.

10.3 Проверка шин на электродинамическую устойчивость

В распределительных щитах САЭЭС применяются медные шины, поскольку алюминиевые имеют низкую механическую прочность и высокую пожароопасность из-за чрезмерного нагрева контактных соединений.

Проверка шин на электродинамическую устойчивость сводится к определению их прочности, способной противостоять механическим усилиям, возникающим при токах К.З. для выполнения этого условия необходимо, чтобы механические напряжения в шине не превышали допустимых значений.

Максимальное расчетное напряжение в шине определяется: _расч = М/W,

где W – момент сопротивления шин относительно оси, перпендикулярной к действию силы;

М – максимальный изгибающий момент.

(40)

где К = 1,76 – для трехфазного К.З. переменного тока;

К_Ф = 0,85 – коэффициент, учитывающий форму сечения шин, определяется по рис.8.3[2].

l – длина пролета;

a – расстояние между осями;

b, h – размеры шин.

Расчетное напряжение шин не должно превышать допустимое:

_{расч доп}.

Допустимое напряжение для медных шин равно 14000 Н/см².

Для выбранных в проекте шин _расч = 3904 Н/см² _доп = 14000 Н/см².

Условия электродинамической устойчивости выполняются.

11. Расчет провалов напряжения

К генераторам переменного тока предъявляются требования по обеспечению поддержания напряжения при сбросе и набросе нагрузки и, особенно, при пуске мощных короткозамкнутых асинхронных двигателей.

Максимальные провалы напряжения ожидаются при прямом пуске самого мощного АД, когда в работе находится один генератор. Для определения величины провала напряжения применяется метод расчетных кривых токов К.З.

Данным методом рассчитывается провал напряжения для каждого последующего момента времени с момента пуска АД. Точность расчета соблюдается в пределах с момента пуска t = 0 до t = 0,5 с. Для последующих моментов времени пуска существенно изменится величина скольжения АД и соответственно его полное сопротивление.

Записываются следующие данные генератора и двигателя:

• полная мощность генератора S_г,

• номинальное напряжение генератора U_г

• мощность двигателя на валу P_дв,

• пусковой коэффициент К_пуск,

• коэффициент мощности двигателя при пуске cosj_пуск,

• коэффициент мощности двигателя номинальный cosj_ном,

• длина кабеля от шин ГРЩ до двигателя и его сечение L_каб и S_каб.

Порядок расчета:

1. Определяется полная номинальная мощность двигателя:

S_дв=P_дв/cosj_ном,

1. Находится полное сопротивление двигателя в относительных единицах к моменту запуска:

Z^*_дв=1/К_пуск,

Пусковой коэффициент выбирается по каталожным данным двигателя (пределах 57).

3. Находится активное и индуктивное сопротивление АД в относительных единицах:

r₁^*_дв=Z^*_дв*cosj_пуск,

х₁^*_дв=Z^*_дв*sinj_пуск.

Далее эти сопротивления выражаются в относительных единицах системы

r^*_дв=r₁^*_дв*S_г/S_дв,

х^*дв=х₁^*_дв*S_г/S_дв.

4. Полное расчетное сопротивление включает в себя сопротивления от генератора до шин ГРЩ (r^*, x^*), сопротивления участка от шин ГРЩ до АД (r^*_y, x^*_y), сопротивления самого АД в момент пуска (r^*_дв, х*дв):

Z^*_{пол.расч.}=[(r^*+r^*_у+r^*_дв)²+(х*+х*_у+х*дв)²]^1/2

5. С помощью расчетных кривых токов к.з. для генератора находится действующее значение периодической составляющей тока I^*_пер для рассчитанного значения Z^*_{пол.расч} в разные моменты времени от t = 0 до t = 0,5 с.

6. Определяется полное сопротивление участка от шин ГРЩ до АД, включая сопротивление АД:

Z^*_дв.рас=[(r^*_у+r^*_дв)²+(х*_у+х*дв)²]^1/2

7. Напряжение на шинах в относительных единицах определяется как произведение U^*_ш = I^*_пер*Z^*_дв.рас для выбранных ранее моментов времени.

Вычисленные значения сводятся в таблицу «Токи К.З.»

На основе рассчитанных значений U^*_ш строится кривая переходного процесса провала напряжения U^*_ш = f(t) и определяется его максимальное значение.

Список литературы

1. Никифоровский Н.Н., Норневский Б.И. Судовые электрические станции. Москва: Транспорт,1974.-432с.

2. Яковлев Г.С. Судовые электроэнергетические системы. Ленинград: Судостроение,1987.-372с.

3. Лейкин Л.С., , Михайлов В.С. Автоматизированные электроэнергетические системы. Москва: Агропромиздат,1987.-327с.

4. Правила классификации и постройки морских судов Ленинград: 1985.-928с.(Морской Регистр).

5. Константинов В.Н. Системы и устройства автоматизации судовых электроэнергетических установок. Ленинград: Судостроение,1988.-312с.

6. Справочник судового электрика, под редакцией Китаенко Г.И.

7. Ленинград: Судостроение,1975.-том1.

8. МУ к курсовому проектированию по курсу «СЭС» для специальности 1809. Под редакцией Ремезовского В.М. Мурманск: 1989.-59с.