Выбор параметров электроэнергии.

К основным параметрам электроэнергии относятся:

Ø род тока силовой сети,

Ø величина напряжения,

Ø частота.

1. Выбор рода тока.

При выборе рода тока исходят из сравнения электрооборудования на постоянном и переменном токе по надежности, стоимости, массогабаритным показателям.

Группы оборудования:

1. Электрические машины:

Ø у ГПТ есть коллектор, у СГ необходимо навесить АРН
Единственное преимущество СГ – надежность (нет коллектора), по остальным показателям – одинаковы.

Рекомендуемые материалы

Ø АД, короткозамкнутые, гораздо надежнее, дешевле, меньше по массогабаритным показателям чем ДПТ, это решающее преимущество, так как ≈70…80% мощности СЭЭС – на электроприводы.
Недостаток АД – плохо регулируется частота вращения, однако на судне электроприводов, требующих широкий диапазон частоты вращения, мало (в основном палубные механизмы)  и для них

2. Аппаратура управления (автоматы, контакторы, реле):

Ø Показатели на переменном и постоянном токе примерно одинаковы.

3. Сеть:

Ø На частоте 50 Гц примерно одинаковы показатели (при равных напряжении и мощности).

Ø При повышенной частоте 400 Гц приемущство на постоянном токе

Выводы:
из-за подавляющего преимущества АД применяется переменный ток, а постоянный – только там, где мощность потребителе требующих регулирования частоты вращения больше 50% всех потребителей (в наше время в основном только у буксиров).

2. Выбор уровня напряжения.

Регистр допускает применение в СЭЭС общего назначения максимального напряжения на зажимах источника 230В на постоянном токе и 400В на переменном. Для специальных судов (буровые и т.п.) и гребных электроустановок, где повышенное напряжение может быть локализовано в определенном помещении, допускается 1200В на постоянном токе и 6300В на переменном (3-х фазном).

Масса и габариты электрических машин и аппаратуры управления мало изменяется при повышении напряжения (в пределах допустимого) Например: при повышении напряжения с 220В до 1000В масса снижается на 5% у электрических машин. Кабельная сеть при повышении напряжения существенно облегчается.

g₁ – вес сети не зависящий от изменения уровня напряжения (освещение).

g₂ – вес сети, сечение кабеля которого выбирается по допустимой плотности тока.

g₃ – вес сети, сечение кабеля которой определяется по допустимой потере напряжения.

Вопросы повышения напряжения актуальны только для мощных СЭС, где
S_г≥(7-10)МВт при U_н=400В. S_г – суммарная мощность генераторов СЭЭС. Здесь ударные токи к.з. могут быть 120 КА, а это предельная разрывная способность автоматических воздушных выключателей.

Для ограничения объемов применяют схему:

Из-за дороговизны и повышенной опасности высоковольтного оборудования, в СЭЭС используют уровни напряжения, приведенные выше в таблице, за исключением мощной СЭЭС.

3. Выбор величины частоты.

Повышение частоты f на шинах ГРЩ в СЭЭС например от 50Гц до 400Гц позволит отказаться от преобразователя частоты и уменьшить массу и габариты электрооборудования.

Ø Электрические машины:

50Гц → 400Гц                            

1500об/мин → 12000об/мин

При таком переходе, в зависимости от единичной мощности машины снижение массы и габаритов на 30-60% (в пределах мощностей, используемых на судах).

Ø Электромагнитные элементы (трансформаторы и дроссели):

Обратите внимание на лекцию "Необходимое разнообразие".

Ø Электрические сети:

Увеличивается масса, габариты и стоимость, особенно для кабелей большого сечения, по этому используют паралельную прокладку.

Общий недостаток: высокая стоимость оборудования и снижение надежности электроприводов при 12000об/мин.

Вывод:

Переход на повышенную частоту целесообразен на тех судах, где есть проблемы с размещением электрооборудования, то есть дефицит объемов; это суда на воздушной полушке и подводных крыльях.