CC BY
15УДК 629.12-887
В. И. Самулеев, к. т. н. профессор.
Р. В. Скоробогатов, аспирант, ВГАВТ.
603600, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5.
ГРЕБНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ДВОЙНОГО РОДА ТОКА ПО СИСТЕМЕ ИСТОЧНИК ТОКА - ДВИГАТЕЛЬ
Дается обзор схемы и общее описание гребной электрической установки системы
«источник тока - двигатель», где в качестве источника тока - индуктивноемкостной преобразователь и неуправляемый выпрямитель.
Существует много различных схем гребных электрических установок (ГЭУ) двойного рода тока. В данной работе предлагается новая схема с индуктивноемкостным преобразователем (ИЕП) - неуправляемым выпрямителем (НВ) в качестве источника тока [2].
Во время движения судна нагрузка на гребной винт, а следовательно - на гребной электродвигатель, непостоянна. Она зависит от многих факторов (глубина, скорость и направление течения, попадание топляка в винт и т.п.). Бывает так же аварийные режимы, такие как короткие замыкания и т.п. И в таких случаях очень важно, чтобы ток имел постоянную величину, не зависящую от режима, что и обеспечивает система «ИЕП-НВ-Д».
На рис. 1 представлена общая схема установки «ИЕП-НВ-Д».
Для рассматриваемой схемы питание происходит от судовой трехфазной электросети с переменным напряжение 380 В, частотой 50 Гц.
ИЕП (катушки индуктивности Ы-ЬЗ и конденсаторы С1-СЗ), работает на неуправляемый выпрямитель, реализованный на диодах УЕЯ-УОб. Выпрямленное напряжение с выхода НВ подается на гребной электродвигатель (ГЭД) постоянного тока с винтом с фиксированным шагом. К1, К2, Я4 - схема динамического торможения. Ь4 - обмотка возбуждения ГЭД. Возбуждение регулируется потенциометром ИЗ. КЗ - реверсор. Напряжение на обмотку возбуждения подается из сети через неуправляемый выпрямитель (УГ)8-\П1)13). Из защитных устройств в схеме использованы автоматический выключатель (}Г и ограничитель максимального напряжения (Ю-Ю, У81, \Т>7).
В этой схеме в каждой последовательной цепочке = -Ъс\ каждая из цепочек тем ближе к резонансу, чем больше сопротивление нагрузки г. При увеличении сопротивлений ZHг напряжения на них в результате приближения к резонансу будут возрастать пропорционально сопротивлению нагрузки. Поэтому ток 1Нг не зависит от Zнг и будет определяться выражением
где ил - линейной напряжение трехфазной сети;
хР - абсолютная величина сопротивлений ZLиZcв резонансном контуре.
Системы электропривода с индуктивно-емкостным источником тока вносит помехи в питающую сеть. Анализ гармонического состава [1] тока в сети показал, что он зависит только от и<! и в спектре содержатся лишь нечетные гармоники, кроме третьей и кратных ей. Величина амплитуд первой, пятой и седьмой гармоник показана на рис. 2.
Из рисунка видно, что амплитуда первой гармоники растет с ростом Щ а амплитуды высших гармоник практически не зависят от Щ Стабильность спектра и амплитуд создает благоприятные условия для применения простейших фильтрующих устройств.
~эаов. 50Гц
1 1 1
X
Индуктивно-емкостные источники тока отличаются высокими значениями КПД и коэффициента мощности.
Расчет энергетических показателей согласно [1] определяется следующими выражениями:
Кг + [1 - У’нг + {и'нгУ I■ [0-1 ?• (£/,* • VГ1'4 + 0.003]
(с/;)1'4 nP#io < t/; <o.i
X
L 7-J7J- при 0.1 < <л/2
7.35(0.1 -h 0.167Î/;)
где Иа - напряжение и<ь выраженное в долях номинального.
КПД источника при изменении от 0.25 до меняется приблизительно от 0.95 до 0.99. Коэффициент мощности % определяется в основном лишь мощностью искажений и зависит только от напряжения и<ь стремясь к единице с увеличением иА.
ГЭУ с ИЕП в качестве источника тока прекрасно подходит для таких судов, как ледоколы, поскольку в них на гребном валу поддерживается постоянный момент, что очень важно при плавании во льдах.
При использовании ВФШ нагрузка на гребной электродвигатель (ГЭД) зависит только от внешних условий, например, попадание топляка в винт, движение во льдах и т.п., и регулирование частоты вращения винта происходит только изменением возбуждения ГЭД [3].
ВРШ, в отличие от ВФШ, обеспечивают использование мощности двигателей при номинальной частоте вращения в любом режиме работы судна. Это достигается изменением угла установки лопастей.
С точки зрения гидродинамики действие ВРШ на заданном шаге практически не отличается от действия ВФШ с таким же шагом. [1] При нулевом шаге мощность, требуемая для вращения винта, может составлять около 10% номинальной мощности привода.
Применение ВРШ обеспечивает изменение скорости и направления движения судна при дистанционном плавном регулировании величины шага, выбор наиболее выгодного режима работы судна при наибольшем КПД установки. Однако ВРШ по сравнению с ВФШ отличаются конструктивной сложностью винта и валопровода, увеличенным диаметром и длиной ступицы, повышенной стоимостью.
Исходя из изложенного, представляет интерес использовать систему «ИЕП-НВ-Д» в ГЭУ.
Список литературы
[1] Богословский А.П., Певзнер Е.М. Справочник: Судовые электроприводы. - Т. 1. - Л.: Судостроение, 1983. - 352 с.
[2] Ильинский Н.Ф. Электроприводы постоянного тока с управляемым моментом. - М.: Энер-гоиздат, 1981. - 144 с.
[3] Полонский В.И. Гребные электрические установки - Л.: Морской транспорт, 1958. - 532 с.
ROWING ELECTRIC INSTALLATION OF THE DOUBLE SORT OF CURRENT ON SYSTEM THE SOURCE OF CURRENT - THE ENGINE
V. I. Samuleev, R. V. Skorobogatov
The review of the circuit and the general description of rowing electric installation of the system "a source of current - the engine", where the inductance-capacitor converter and the unguided rectifier are given as a source of current.
