РАСЧЁТ СУДОВОЙ КАБЕЛЬНОЙ СЕТИ (см. задание 2)
П.П. Селиванов, В.И. Клеутин
Судовые электроэнергетические системы
Омск 2011
Министерство транспорта Российской Федерации
Федеральное агентство морского и речного транспорта
Омский институт водного транспорта (филиал)
Федерального государственного образовательного учреждения
Высшего профессионального образования
«Новосибирская государственная академия водного транспорта»
Кафедра электротехники и электрооборудования
П.П. Селиванов, В.И. Клеутин
Судовые электроэнергетические системы
Методические указания и задания к выполнению контрольной работы
Омск 2011
УДК 629.02.006
ББК 38.56
С 29
Рецензент:
И.Г. Малахов, к.т.н., доцент кафедры СТД Омского института водного транспорта (филиал) ФГОУ ВПО «Новосибирская государственная академия водного транспорта»
Работа одобрена на учебно-методическом совете филиала в качестве методических указаний к выполнению контрольной работы по дисциплине «Судовые электроэнергетические системы»
Селиванов, П.П., Судовые электроэнергетические системы [Текст] : метод. указания и задания к выполнению контрольной работы / П.П. Селиванов, В.И. Клеутин. – Омск: Омский институт водного транспорта (филиал) ФГОУ ВПО «НГАВТ», 2010. – 30с.
Методические указания и задания по выполнению контрольной работы по предмету «Судовые электроэнергетические системы» составлены на основании учебного плана Селивановым П.П. и Клеутиным В.И. и предназначены для студентов-заочников 5 курса специальности 140604 «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов».
|
|
|
Селиванов П.П., Клеутин В.И., 2011
ОИВТ (филиал) ФГОУ ВПО «НГАВТ», 2011
СОДЕРЖАНИЕ
1. РАСЧЁТ МОЩНОСТИ СУДОВОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ......................... 4
2. РАСЧЁТ СУДОВОЙ КАБЕЛЬНОЙ СЕТИ (см. задание 2).......................... 7
3. РАСЧЁТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ (задание 3)..................... 12
РАСЧЁТ МОЩНОСТИ СУДОВОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
Расчёт мощности судовой электростанции в инженерной практике может быть выполнен тремя методами: аналитическим, табличным и вероятностным. Так как нагрузка генераторов судовой электростанции (СЭС) определяется в любой момент времени количеством и мощностью работающих потребителей электроэнергии, а это зависит от особенностей эксплуатации судна в различных навигационных условиях (район плавания, погоды, время суток, вида груза, скорости хода и т.п.), отсюда вытекает, что характер изменения потребления электроэнергии носит случайный характер, т.е. относится к категории случайных процессов, описать которые можно только с использованием теории вероятности, но вероятностный метод ещё не достаточно разработан для инженерной практики.
|
|
|
Табличный метод имеет самое широкое распространение, но требует полного списка потребителей электроэнергии, поэтому применяется при расчётах в техническом проектировании.
При эскизном проектировании, когда ещё все потребители не определились, а необходимо сделать предварительный выбор генераторных агрегатов, применяют аналитический метод, который основан на большом количестве статистического материала работающих судов. В контрольной работе предлагается использовать этот метод.
Этот метод основан на предположении зависимости мощности СЭС от мощности главных двигателей в ходовом режиме судна, а на стоянке – от дедвейта судна и грузовых операций.
Ходовой режим,
где N – мощность главных двигателей, кВт
– мощность наибольшего потребителя электрической нагрузки (обычно мощность пожарного насоса), кВт
На судах с высокой степенью электрификации (суда большого водоизмещения, пассажирские и туристические суда и т.п.)
|
|
|
где 
– мощность камбузного оборудования, кВт
– мощность вентиляции, кВт
– мощность климатической установки, кВт
– для сухогрузных речных судов.
Стоянка без грузовых операций.
где D – дедвейт, т.
Стоянка с грузовыми операциями.
где 
, кВт
n – количество лебёдок
– грузоподъемность лебёдки, кг
– скорость подъёма груза, м/с
– для речных судов
где n – количество лебёдок
– суммарная мощность лебёдок, приведённая к ПВ = 40%.
Маневровый режим.
где 
– мощность брашпиля (носовых шпилей), кВт
– мощность компрессора для судов с воздушным пуском.
Аварийный режим.
Данные для расчёта необходимо взять в табл.1 задания.
После расчёта нагрузок следует приступить к выбору генераторов, при этом необходимо руководствоваться следующими положениями:
1.1. Генераторы следует выбрать из ряда бесконтактных (бесщёточных) типа БГ и 2СН, при крайней необходимости можно применять генераторы МСК, МСС или ГСС (см. приложение 1);
1.2. Загрузка генераторов должна составлять (70…80)% Рном, и только при кратковременных режимах коэффициент может быть снижен до (30…40)% Рном. Например у буксировщиков, у которых ходовое время составляет (80…90)% на стоянке генератор может иметь низкий коэффициент загрузки.
|
|
|
1.3. Желательно чтобы все генераторы были однотипные, и их количество не превышало четырёх единиц.
1.4. Регистр рекомендует применять параллельную работу генераторов даже тогда, когда все режимы работы СЭС обеспечиваются работой одного генератора. Параллельная работа в этом случае нужна для бесперебойного обеспечения потребителей в момент перехода с одного генератора на другой.
1.5. Правила Российского речного регистра и Российского морского регистра судоходства требует наличие резервного генератора, который обеспечивал бы судно электроэнергией в ходовом, маневровом и аварийном режимах при выходе из строя одного основного генератора.
1.6. Так как в процессе длительной эксплуатации судна обычно устанавливают дополнительные потребители, то генераторы должны выбираться с запасом по мощности.
1.7. При выборе генераторов обычно намечают несколько вариантов и отбирают тот, который более экономически целесообразен, т.е. сравнивают капитальные и эксплуатационные расходы, того и другого вариантов.
РАСЧЁТ СУДОВОЙ КАБЕЛЬНОЙ СЕТИ (см. задание 2)
При нагрузке кабеля или провода электрическим током он нагревается, а так же в нём теряется мощность и напряжение. При выборе сечения кабеля (провода) проектант сталкивается с двумя противоположностями. С одной стороны желательно снизить массы, габариты и стоимость кабелей, а с другой – снизить температуру нагрева, потери мощности (энергии) и напряжения. Поэтому при выборе сечения приходиться принимать компромиссное решение, которое обеспечило бы большой срок службы кабелей и допустимые размеры, и массу, а также потери в сети.
При выборе кабелей следует учитывать допустимый ток (нагрев кабеля), жильность кабеля, режим работы потребителя (длительный, кратковременный или повторно-кратковременный), температуру окружающей среды, способ прокладки кабеля, место прокладки кабелей.
В настоящее время выбор марки и сечения кабелей производят по специальным таблицам, приведённых в правилах морского и речного регистров, (см. приложение 3, таблицы 1 и 2).
Сначала определяют марку кабеля (провода) в зависимости от места его прокладки и стоимости, а так же допустимого напряжения. Так, например, при прокладке в сырых неотапливаемых помещениях (МКО, палубы, бытовые помещения, грузовые трюма и т.п.) допускается электрические сети выполнять кабелем, а в сухих отапливаемых помещениях можно применять провода. В тех местах, где возможны лёгкие механические воздействия, на кабеле, должна быть плетёнка из стальных оцинкованных проволок (панцирь). Такой кабель в своей марке содержит букву «П». Например, подводы к двигателям и другому оборудованию, если она находится на высоте от настила (палубы) менее чем 750мм. Можно не применять панцирь, если кабель будет заключён в трубу, метало - или пластиковый рукав.
Кабель, проходящий по открытой палубе (надстройкам, мачтам и т.п.), а так же в радиорубке и ходовой рубке, должен иметь экран из луженых медных проволок (в марке кабеля будет буква «Э»). Кроме того, надо стараться применять кабели (провода) допускающие более высокую температуру нагрева и их оболочка должна быть стойкой к воздействию нефтяных масел и не распространять пламя (стойкость к возгоранию).
Часто на практике путают понятия многожильный кабель, и многопроволочный, отождествляя их. Многожильный кабель содержит в оболочке кабеля несколько изолированных токопроводящих жил, а каждая жила может выполнятся или из нескольких проволок, или состоять из одной проволоки (береговые кабели обычно делают с однопроволочной жилой). Затем по таблицам (см. приложение 3) в зависимости от величины тока, жильности кабеля, режима работы потребителя и с учетом прокладки выбирают сечение кабеля. При больших мощностях потребителя иногда вместо одного кабеля прокладывают два параллельно, или вместо одного трёхжильного – три одножильных. Для выбора сечения, как видно из предыдущего, нужно знать силу тока, которая определяется по следующим формулам:
а) для генераторов постоянного тока
б) для генератора трёхфазного переменного тока
где 
– номинальная мощность генератора, кВт
– номинальное напряжение генератора, В
– номинальный коэффициент мощности
в) для двигателя постоянного тока
г) для двигателя трёхфазного переменного тока
где 
– номинальная мощность двигателя, кВт
– номинальное напряжение двигателя, В
– номинальный коэффициент мощности
– номинальный к.п.д. двигателя
– коэффициент загрузки
Коэффициент загрузки в разных режимах электростанции (судна) может быть разным. Так, например, для рулевого привода при ходе по курсу (ходовой режим) может быть = (0,3…0,5), а на манёврах и в аварийном режиме его принимают = (0,8…0,9), а иногда 1. Ток нужно определять для самого высокого .
е) для освещения, нагревательных приборов и т.п. постоянного и однофазного переменного тока.
ж) для трехфазных статических приборов
где 
– номинальная мощность потребителя, кВт
– номинальное напряжение потребителя, В
Если потребитель обладает индуктивным сопротивлением (люминесцентные светильники, трансформаторы, дроссели и т.п.), то в знаменателе формулы должен быть cosφ потребителя.
з) для кабеля группового щита
где 
– ток отдельного i-го потребителя, А
– активный ток i-го потребителя, А
– реактивный ток i-го потребителя, А
– коэффициент одновременности работы потребителей
n – число потребителей
Если температура окружающей среды 
выше 40°С, то в величину расчётного тока вносят поправку в соответствии со следующей формулой:
где 
– табличный ток, А
– допустимая температура кабеля (кабели марок КНР, КНРЭ, КНРП, КНРТ и т.д. допускают температуру 65°С)
– температура окружающей среды, °С
40 – нормируемая температура окружающей среды, °С.
Выбранный кабель по допустимой нагрузке (плотности тока) проверяют на потерю напряжения.
Для сетей постоянного тока потеря напряжения определяется по следующим формулам:
где I – ток нагрузки, А
R – сопротивление одного провода, Ом
– номинальное напряжение сети, В
l – длина кабеля, м
S – сечение токопроводящей жилы, мм²
γ = 48 м/(Ом.мм²) – удельная проводимость медной жилы кабеля при температуре 65°С
Если допустимая температура кабеля выше 65°С, то удельную проводимость можно пересчитать пользуясь формулой:
где 
– удельная проводимость жилы при допустимой температуре кабеля, м/(Ом.мм²)
– удельная проводимость жилы при t = 65°С
α – температурный коэффициент сопротивления α = 0,004 – для меди.
Часто в расчётах вместо тока используют мощность в кВт, тогда формула будет выглядеть следующим образом:
Из этой формулы видно, что потери в сети обратно-пропорциональны квадрату напряжения при том же сечении токопроводящей жилы кабеля. Если питающая магистраль состоит из нескольких участков разного сечения, то потерю напряжения можно определить по формуле:
Если сечение магистрали одинаковое, что имеет место в сетях освещения, то формула может быть преобразована:
Для сетей переменного тока потерю напряжения определяют с учётом активного и реактивного (индуктивного) сопротивления кабеля, т.е.
Следует иметь в виду, что при частоте тока 50Гц реактивное сопротивление значительно меньше активного, поэтому в практических расчётах им часто пренебрегают, особенно при малых сечениях токопроводящей жилы кабеля, и потерю определяют по следующим выражениям:
Для определения 
в знаменателе 
, а для 
должна быть 
.
После определения потерь необходимо сравнить их с допустимой по Правилам Российского Речного Регистра или Морского Регистра судоходства, которые составляют:
– для силовой сети – 7%
– для сети освещения и сигнализации напряжением выше 55В – 5%
– для сети освещения и сигнализации напряжением ниже 55В – 10%
– для генераторного фидера – 1%
– для силовых потребителей с кратковременным и повторно-кратковременным режимами работы – 10%
– для радиоэлектронавигационных приборов и радиостанций – 5%
Дата добавления: 2021-01-20; просмотров: 53; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!