Судовая электростанция

     1 Требования к судовой  автоматизированной  электростанции 

     1.1 Поддержание напряжения на шинах электростанции с точностью ± 2,5 % от номинального при изменении нагрузки от холостого хода до номинальной.

     1.2 Система возбуждения синхронного  генератора (СГ) должна обеспечивать:

         - требуемое значение  кратности установившегося тока  глухого короткого замыкания;

         – время восстановления напряжения при набросе 60 % номинального тока с коэффициентом мощности 0,4 или менее должно быть не более 1,5 с;

         – устойчивую параллельную работу в установившихся переходных режимах с однотипными СГ, снабжёнными  аналогичными системами возбуждения;

         – точность распределения  реактивных нагрузок не хуже ± 10 % от номинального тока генератора;

         – надёжное самовозбуждение  СГ при холостом ходе.

     1.3 Во всём неоговорённом система возбуждения должна отвечать Правилам Морского Регистра РФ [1].

     1.4 Устройство управления, защиты и  сигнализации электростанции должны  быть выполнены в соответствии  с Правилами Морского Регистра  РФ [1]. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     2 Исходные данные  

     2.1 Расчётные данные двигателя, при  пуске которого рассчитывается  изменение напряжения СГ:

     – мощность двигателя                                           ,

     – номинальный коэффициент мощности            ,

     – номинальный КПД                                              ,

     – пусковой коэффициент мощности                    ,

     – кратность пускового тока                                   .

       Двигатель работает в режиме  продолжительной нагрузки с номинальной  мощностью. Двигатель подключён  к главному распределительному  щиту (ГРЩ) кабелем длиной 100 м.

     2.2 Расчёт токов короткого замыкания  производится для трёх точек:  на выводах выключателя СГ, на  клеммах СГ и в кабеле, питающем  указанный выше асинхронный двигатель,  на расстоянии 10 м от ГРЩ. Длина  кабеля, соединяющего СГ с ГРЩ,  принимается равной 10 м.

     2.3 Вариант задания – 26.

     Параметры СГ сведены в таблицу 1.

     Таблица 1 – Параметры судового СГ

 

     Продолжение таблицы 1

 

где – номинальный коэффициент мощности;

      , – индуктивные сопротивления обмотки статора по продольной и поперечной осям при разомкнутых обмотках ротора;

      , – переходное и сверхпереходное индуктивные сопротивления обмотки статора по продольной оси;

       – сверхпереходное индуктивное сопротивление обмотки статора по поперечной оси;

       – фиктивное индуктивное сопротивление рассеяния обмотки статора (сопротивление Потье);

       – активное сопротивление фазы обмотки статора при 15;

       – сопротивление обмотки возбуждения при 15;

       – постоянная времени обмотки возбуждения при разомкнутой обмотке статора;

        – сверхпереходная постоянная времени по продольной оси;

        – ток возбуждения холостого хода при номинальном напряжении статора и номинальной частоте;

        ОКЗ – отношение короткого  замыкания.

     Кратность установившегося тока короткого  замыкания K = 4;

     Тип системы возбуждения – А (без трансформации напряжения);

     Число генераторов – 3.

     Схема электрическая принципиальная представлена на рисунке 1.

     

Рисунок – 1 Схема принципиальная электрическая  управляемой системы ПАФК с трансформацией напряжения

     3 Построение характеристики  холостого хода  СГ

     Номинальное сопротивление генератора 

     Активное  сопротивление фазы обмотки статора  при 75 в относительных единицах 

       Ток возбуждения короткого замыкания  при номинальном токе статора 

     Характеристика  холостого хода рассчитывается на основании  универсальной характеристики, приведённой в [1]. Результаты расчётов сведены в таблицу 2.

     Таблица 2 – Характеристика холостого хода генератора МС 128-4

      

     Характеристика  холостого хода генератора МС 128-4 представлена на рисунке 2. 
 
 

Рисунок 2 – Характеристика холостого хода генератора МС 128-4 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     4 Определение тока  возбуждения и  его компаундирующей  составляющей при  номинальном напряжении  генератора 

     По  рисунку 2 определяем ненасыщенное значение тока возбуждения холостого хода 

     Наклон  начального участка характеристики холостого хода 

где  – коэффициент выпрямления;

       – номинальное фазное напряжение;

       – фазная ЭДС от остаточного намагничивания.

     Определение внутренней ЭДС генератора в общем  случае выполняется по формуле 

     Внутренняя ЭДС генератора при индуктивной нагрузке номинальным током в относительных единицах 

     Составляющая  тока возбуждения, учитывающая насыщение  генератора при , находится по рисунку 2. 

     Определение тока возбуждения в общем случае выполняется по формуле 

     Ток возбуждения при индуктивной  нагрузке номинальным током в  соответствии с (7) 

     Определение компаундирующей составляющей тока возбуждения в общем случае производится по формуле 

     Компаундирующая составляющая тока возбуждения при  индуктивной нагрузке номинальным  током в соответствии с (9) 

     Внутренняя ЭДС генератора при активной нагрузке номинальным током в относительных единицах на основании (5) 

     Составляющая  тока возбуждения, учитывающая насыщение  генератора при , находится по рисунку 2. 

     Ток возбуждения при активной нагрузке номинальным током на основании (7) 

     Компаундирующая составляющая тока возбуждения при  активной нагрузке номинальным током  на основании (9) 

     Расчётная компаундирующая составляющая тока возбуждения при номинальном  напряжении и номинальном токе 

     Определение тока возбуждения по известной компаундирующей  составляющей 

     Номинальный ток возбуждения в соответствии с (15) 
 

     5 Определение тока  возбуждения и  его компаундирующей  составляющей при  расчётном напряжении 

     С учётом возможного разброса токов возбуждения  холостого хода относительно каталожных значений в пределах 10 % это требование выполняется тем, что системы ПАФК проектируются на поддержание при отключенном корректоре напряжения U_р СГ. Последнее принимается равным 1,1 номинального 

     Ток возбуждения холостого хода (таблица  2) 

     Ненасыщенное  значение тока возбуждения холостого  хода (рисунок 2) 

     Внутренняя ЭДС генератора при индуктивной нагрузке номинальным током в относительных единицах 

     Составляющая  тока возбуждения, учитывающая насыщение  СГ при  (рисунок 2) 

     Ток возбуждения при индуктивной  нагрузке номинальным током 

     Компаундирующая составляющая тока возбуждения при  индуктивной нагрузке номинальным  током 

     Внутренняя ЭДС генератора при активной нагрузке номинальным током в относительных единицах 

     Составляющая  тока возбуждения, учитывающая насыщение  СГ при (рисунок 2) 

     Ток возбуждения при активной нагрузке номинальным током 

     Компаундирующая составляющая тока возбуждения при  активной нагрузке номинальным током 

     Расчётная компаундирующая составляющая тока возбуждения при номинальном  токе и расчётном напряжении 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     6 Проверка обеспечения  системой возбуждения  требуемой перегрузки  генератора 

     Заданная  величина кратности установившегося  тока глухого короткого замыкания