Методическое пособие - Системы и устройства судовой автоматики: схемотехника средств автоматизации

Подождите немного. Документ загружается.

(например, серводвигатель дизель–генератора), воздействует на изменение подачи

энергоносителя своего приводного двигателя. Такая система, при изменении нагрузки

судовой сети, включается в работу и обеспечивает стабилизацию частоты и равномерного

распределения активной нагрузки между генераторами относительно их установленной

мощности.

Метод ведущего генератора рассмотрим на примере работы устройства

автоматического распределения мощности УРМ–35 с прибором регулирования частоты

(ПРЧ), устанавливаемого на ведущем генераторе. Блок–схема такой системы для двух

параллельно работающих генераторов представлена на рис.2.

Принцип работы ПРЧ основан на сравнении регулируемой частоты генератора (сети)

с эталонной частотой, стабилизируемой кварцевым резонатором. Эталонная и

регулируемая частоты поступают на трансформаторы биений. При рассогласовании

частот, сигналы с трансформаторов поступают в схему и через каналы подгонки частоты

формируют импульсные сигналы, в зависимости от изменения частоты в большую или

меньшую сторону от номинальной. Затем эти сигналы усиливаются прибором УРМ–

35ФУ, в результате происходит изменение подачи топлива через серводвигатель

приводного двигателя.

Выравнивание нагрузки между генераторами с помощью системы УРМ–35

происходит следующим образом:

Рис. 2. Блок – схема системы по методу ведущего генератора.

Выходы датчиков УРМ–35Д соединяются по дифференциальной схеме между

датчиками базового и базисных генераторов. В дифференциальную цепь, образованную

выходами датчиков, включается вход формирователя–усилителя УРМ–35ФУ. Разностный

сигнал с датчиков имеет аналоговый сигнал, который в формирователе–усилителе сначала

преобразуется в импульсный сигнал, а затем усиливается и поступает на вход

серводвигателя. Коммутация дифференцирующих цепей для случая параллельной работы

генераторов производится блок–контактами автоматических выключателей генераторов.

Применение устройства УРМ–35 с прибором ПРЧ обеспечивает поддержание частоты

с точностью ±0,5% от номинальной и распределение нагрузок в статических режимах

между параллельно работающими генераторами в пределах ±5% при условии изменения

суммарной нагрузки системы от 20% до 110% от номинальной и при коэффициенте

мощности в пределах от 1,0 до 0,7.

3.3. Управление распределением реактивной нагрузки между генераторами

По Правилам Регистра РФ системы автоматического регулирования по классу А

должны обеспечивать распределение реактивной нагрузки между генераторами с

точностью ±10% от номинальной мощности генераторов. Заводами изготовителями,

совместно с автоматическими регуляторами напряжения, поставляются блоки

параллельной работы (БПР).

В данном разделе необходимо рассмотреть способы включения БПР и

проанализировать его работу в каждом из них, выбрать необходимый способ при

формировании блок–схемы СЭС.

4. Выбор автоматической защиты СЭС

На судах могут быть как повреждения отдельных элементов, так и судовой сети. Эти

повреждения приводят к возникновению аварийных ситуаций, связанных с перегрузками,

короткими замыканиями и т.д.

Во избежание опасных последствий, обусловленных этими режимами,

предусматривается защита элементов СЭС, которая осуществляется как простейшими

элементами (предохранители, автоматические выключатели, тепловые реле и др.), так и

унифицированными функциональными устройствами управления.

4.1. Устройство автоматической разгрузки генераторов (УРГ)

УРГ предназначено для устранения перегрузки генераторных агрегатов посредством

отключения части потребителей при увеличении нагрузки выше допустимой. Устройство

выполнено в виде функционального блока, в который входит датчик активного или

полного тока, электронного реле с различными выдержками времени для отключения

групп потребителей по степени их важности и исполнительные устройства, выходным

элементом которых является электрическое реле.

При возрастании нагрузки сверх уставки устройства автоматически отключается

сначала менее ответственная группа потребителей, при увеличении же нагрузки

отключается вторая группа и т.д.

Во избежание ложных срабатываний устройства при пуске короткозамкнутых

асинхронных двигателей отключение производится не сразу, а с выдержкой времени в

несколько секунд.

4.2. Устройство автоматического включения резерва (УВР)

УВР предназначено для автоматического включения резервных генераторов при

перегрузках и при снижениях напряжения на шинах электростанции ниже допустимого

значения.

Данное устройство состоит из двух измерителей активного или полного тока и

датчика контроля напряжения.

При увеличении нагрузки сверх уставки, выходной сигнал одного из датчиков

нагрузки преобразуется, усиливается и выдаёт сигнал на включение резервного

генераторного агрегата.

При нормальной работе генератора выходное реле канала снижения нагрузки через

измеритель активного тока, и преобразователь находится во включённом состоянии.

Снижение нагрузки до величины уставки вызывает размыкание контактов (с выдержкой

времени от ложных срабатываний) и выдаётся сигнал на отключение резервного

генераторного агрегата.

Реле контроля напряжения выдаёт сигнал на запуск резервного агрегата при снижении

напряжения ниже уставки (80% номинального значения).

4.3. Устройство контроля изоляции УКИ – 1 (ПКИ)

Устройство контроля сопротивления изоляции предназначено для непрерывного

контроля сопротивления сетей переменного тока с незаземлённой нейтралью

напряжением от 0 до 400В.

Например, устройство УКИ – 1 обеспечивает контроль сопротивления изоляции по

уставкам: 500кОм±20%; 200кОм±30%; 50кОм±40%. В качестве нагрузки на выход

устройства могут быть включены сигнальная лампа, звонок и др. устройства.

Рис. 3. Схема судовой электроэнергетической системы

На отключение

второстепенных

источников

В цепь СД пуска

и остановки ПД

На другие ГА

5. Расчёт изменения напряжения и частоты

5.1. Режим включения статической нагрузки

5.1.1. Метод расчетных кривых:

5.1.1.1. Структурная схема расчетного режима приведена на рис.4

Рис. 4.

5.1.1.2. Перечень необходимых для расчета исходных данных

приведен в табл. №1.

Таблица №1

Наименование Обозначение Источник информации

1. Тип генератора Проект конкретной электростанции

2. Полная номинальная мощ-

ность генератора, кВА

NГ

Справочное приложение 2

3. Полная мощность

включаемой нагрузки, кВА

вкл

Проект конкретной электростанции

4. Коэффициент мощности

включаемой нагрузки

cos 

вкл

Проект конкретной электростанции

5.1.1.3. “Провал” напряжения необходимо определять следующим образом:

вычислить полную проводимость включаемой статической нагрузки в относительных

единицах

;

NГ

вкл

Y 

по расчетным кривым обязательного приложения 1 для заданного типа генератора,

определить максимальный "провал" напряжения, соответствующий величине полной

проводимости и коэффициенту мощности включаемой нагрузки.

5.1.2. Аналитический метод расчета:

5.1.2.1. Структурная схема расчетного режима приведена на рис.5

Рис. 5.

5.1.2.2. Перечень необходимых для расчета исходных данных приведен в табл. № 2.

СГ

вкл

СГ

вкл

но

Таблица № 2

Наименование Обозначение Источник информации

1. Тип генератора Проект конкретной электростанции

2. Полная мощность вклю-

чаемой нагрузки, кВА

вкл

Проект конкретной электростанции

3. Коэффициент мощности

включаемой нагрузки

cos 

вкл

Проект конкретной электростанции

4. Полная мощность пред-

варительной нагрузки, кВА.

но

Определяется по подпункту 5.1.3

5. Усредненный коэффициент

мощности предварительной

нагрузки

cos 

но

Определяется по подпункту5.1.3

Параметры синхронного генератора

6. Полная номинальная мощ-

ность, кВА

NГ

Справочное приложение 2

7. Синхронное индуктивное

сопротивление по продольной

оси, о.е.

Справочное приложение 2

8, Синхронное индуктивное

сопротивление по поперечной

оси, о.е

Справочное приложение 2

9. Переходное индуктивное

сопротивление по продольной

оси, о.е.

Справочное приложение 2

10. Сверхпереходное индук-

тивное сопротивление по про-

дольной оси, о.е.

Справочное приложение 2

11. Сверхпереходное индуктив-

ное сопротивление по попереч-

ной оси, о.е.

Справочное приложение 2

12. Коэффициент магнитной

связи фаз статора и попереч-

ного демпферного контура, о.е.



Справочное приложение 2

5.1.2.3. “Провал” напряжения необходимо определять следующим образом:

NГ

вкл

Y 

Определить полную проводимость включаемой нагрузки в относительных

единицах













вкл

sin

вкл

cos

вкл

Определить активную и реактивную составляющие проводимости включаемой

нагрузки

NГ

но

Y 

Определить полную проводимость предварительной нагрузки в относительных

единицах













но

sin

но

cos

но

Определить активную и реактивную составляющие проводимости

предварительной нагрузки

Примечание: Если в исходном режиме генератор работал на холостом ходу

принять g

но

=0; U

=1; U

=0;

определить суммарные активную и реактивную составляющие проводимости

нагрузки генератора



















но

вкл

но

вкл

определить, составляющие напряжения генератора в исходном статическом режиме























)

но

)

но

x1(

но

)

но

)

но

x1(

но

(1)

определить составляющие тока статора и ток возбуждения генератора в исходном

статическом режиме

















но

определить составляющие напряжения генератора с учетом демпферных обмоток в

первый момент после включения нагрузки



























































x1)(

x1(

qн

i()

x1(

x1) (

x1(

)

x1()

Примечание: При отсутствии предварительной нагрузки выражения для

определения составляющих напряжения принимают вид:















































x1)(

x1(

x1)(

x1(

При включении нагрузки с коэффициентом мощности cos<0,4

















При

x 

выражения для определения составляющих напряжения принимают вид























































































, где

x 

Определить “провал” напряжения генератора с учетом демпферных обмоток в

первый момент после включения нагрузки

 















%1001UU

UUU

1d1

Примечание: При включении статической либо импульсной нагрузок с

коэффициентом мощности cos φ>0,8 расчет закончить. Максимальный “провал”

напряжения принять

UU 

Определить составляющие напряжения генератора без учета демпферных

обмоток в первый момент после включения нагрузки























































































































































x1(

Примечание: При отсутствии предварительной нагрузки выражения для

определения составляющих напряжения принимают вид:































































































При включении нагрузки с коэффициентом мощности cos φ<0,4

















При x

выражения для определения составляющих напряжения принимают вид:

 







































































bx1

, где

xx 

Определить “провал” напряжения генератора без учета демпферных обмоток в

первый момент после включения нагрузки

 















%1001UU

UUU

2d2

Определить максимальный “провал” напряжения генератора при включении

статической нагрузки





5.2. Режим включения статического преобразователя

5.2.1. Метод расчетных кривых

5.2.1.1. Структурная схема расчетного режима приведена на рис.6.

Рис. 6.

5.2.1.2. Перечень необходимых для расчета исходных данных приведен в табл. № 3.

Таблица №3

Наименование Обозначение

Источник информации

1 Тип генератора Проект конкретной электростанции

2. Полная номинальная мощ-

ность генератора, кВт

NГ

Справочное приложение 2

3. Тип статического преобра-

зователя и режим его работы

Задается проектантом

4. Мощность нагрузки включа-

емой на стороне постоянного

тока, кВт

Задается проектантом

5. Глубина регулирования на-

пряжения преобразователя

Технические данные статического

преобразователя (табл. №3 спра-

вочного приложения 3)

5.2.1.3. Расчет “провала” напряжения необходимо выполнить следующим образом:

определить полную мощность включаемой нагрузки, приведенной

к стороне переменного тока:





вкл

Примечание: Активная мощность включаемой нагрузки принять Р

н1

=Р

;

принять коэффициент мощности включаемой нагрузки равным cos φ

вкл

=λ

5.2.1.4. Дальше расчет выполнять в соответствии с подпунктом 5.1.1.3.

5.2.2. Аналитический метод расчета.

5.2.2.1. Структурная схема расчетного режима приведена на рис. 7.

5.2.2.2. Перечень необходимых для расчета исходных данных приведен табл.1;

5.2.2.3. Параметры включаемой нагрузки определяются в соответствии с подпунктом

5.1.1.3;

СГ

Рис. 7

5.2.2.4. Дальше расчет выполнять в соответствия с подпунктом 5.1.2.3.

5.3. Режим прямого пуска асинхронного двигателя

5.3.1. Метод расчетных кривых:

5.3.1.1. Структурная схема расчетного режима приведена на рис.8;

Рис. 8

5.3.1.2. Перечень необходимых для расчета исходных данных приведен в табл. №4;

Таблица №4

Наименование Обозначение Источник информации

1. Тип генератора Проект конкретной электростанции

2. Тип запускаемого двигателя Проект конкретной электростанции

3. Полная номинальная

мощность генератора, кВА

NГ

Справочное приложение 2

4. Базисное сопротивление

генератора, Ом

δг

Справочное приложение 2

5.3.1.3. “Провал” напряжения необходимо определять следующим образом:

определить для конкретного типа двигателя по таблице справочного приложения 3

полную проводимость у

и коэффициент мощности двигателя сos φ

при пуске; по

таблице справочного приложения 2 найти базисное сопротивление генератора и

определить полную проводимость двигателя при пуске в относительных единицах

gн





;

из перечня расчетных кривых обязательного приложения 1 для заданного типа

генератора определить максимальный “провал” напряжения, соответствующий

заданной величине проводимости и коэффициенту мощности асинхронного

двигателя.

Примечание: Если коэффициент мощности включаемого двигателя значительно

отличается от величин, указанных в табл. 1 справочного приложения 3, следует

воспользоваться аналитическим методом расчета.

5.3.2. Аналитически метод расчета:

СГ

но

СГ

АД