какое напряжение на корабле
110 Вольтовый трехфазный генератор
ноль понятие относительное, он если и есть то не обязатольно обязан быть
лучше подумай, как это ток синусоидальной формы бежит по прямым проводам и почему они от этого не гнутся
трансформатор есть, а вот ноля как на берегу нет
Вторичная обмотка трансформатора.
А можно и 50 фаз с разной частотой и напряжением, как на самолёте.
Если у асинхронного генератора использовать не три а две обмотки то получим две фазы и один ноль. Причем напряжение между фазами будет зависит от генератора, это может быть и 220 между нолем и любой фазой и 380 В между двумя фазами. А может быть и 220 В между фазами.
Как то столкнулся с тем, что сетевые фильтры, по крайней мере некоторые, выбивают защиту, года их пытаются запитать от двухфазного бензогенератора.
Кстати. На заре электрофикации, строились распределительные двухфазные электросети, позже пеешли на трехфазные.
Как обычно, дизельгенератор вырабатывает ток а дальше трансформатор выдает две фазы. Ноль на пароходе и нафиг не нужен.
Что непонятного 1-фаза, 2-ноль (на корпусе парохода).
На судах морского флота используется трехпроводная сеть с изолированной нейтралью и напряжение бывает только линейное или межфазное.
Существуют генераторы с выходным 3-фазным напряжением 220В. А также, 3-х фазное 380 можно трансформировать в 3-фазное напряжение 220В.
Источники электроэнергии судовой ЭЭС (Электроэнергетическая система)
Содержание
Источники электроэнергии на судне принято делить на основные (первичные), вторичные, вспомогательные, резервные, стояночные и аварийные. Основными источниками электроэнергии обычно являются электромашинные генераторы, включающие в свой состав первичный двигатель и приводимый им в действие электрогенератор. В качестве вторичных источников электроэнергии используются различного рода преобразователи. Роль аварийных и вспомогательных источников электроэнергии в основном исполняют аккумуляторные батареи (как независимый источник электроэнергии) и аварийные (или резервные) дизельгенераторы.
Первичные двигатели предназначены для выработки механической энергии и передачи ее генератору с целью преобразования этой энергии в электрическую. В качестве первичных двигателей в судовых ЭЭС могут использоваться: дизельные двигатели (дизельгенераторы), паровые турбины (турбогенераторы), газовые турбины (газотурбогенераторы). Вместе с тем, роль первичного двигателя для электрогенератора может исполнять и основной двигатель судна, который передает энергию на валогенератор через главную линию вала и редуктор.
Дизельгенераторы – ДГ являются одними из самых распространенных типов электрогенераторов в судовых ЭЭС. Дизельгенераторы могут использоваться в функции основных, вспомогательных, резервных, стояночных, и даже аварийных источников электроэнергии на судах с дизельной и газотурбинной ЭУ, а также в качестве аварийных и резервных источников электроэнергии на судах с котлотурбинными и ядерными энергетическими установками. Дизельгенераторы обладают сравнительно высокими значениями КПД – до 40 %, высокой степенью автоматизации, быстрым запуском, надежностью и простотой эксплуатации, автономностью работы. К недостаткам дизельгенераторов можно отнести малую перегрузочную способность – около 10 – 15 % от номинальной мощности в течение не более 1 часа. Так как обеспечить равномерную загрузку одного мощного дизельгенератора в различных режимах работы судна практически невозможно, в составе ЭЭС обычно применяют несколько дизельгенераторов меньшей мощности, работающих параллельно. В качестве первичных двигателей дизельгенераторов используют средне- или высокооборотные дизели, имеющие частоту вращения от 500 до 1500 об/мин.
Турбогенераторы – ТГ широко применяются в качестве основного источника электроэнергии на судах с котлотурбинными, турбоэлектрическими и ядерными энергетическими установками. На некоторых типах судов могут устанавливаться стояночные турбогенераторы, потребляющие пар от вспомогательной котельной установки. Судовые турбогенераторы обладают следующими достоинствами: равномерностью вращения, большой быстроходностью, высокой надежностью и долговечностью (ресурс до 100000 часов), повышенной перегрузочной способностью (до 20 % от номинальной мощности) и устойчивой параллельной работой. К недостаткам турбогенераторов можно отнести относительно невысокий КПД турбопривода и достаточно большой промежуток времени для готовности к приему нагрузки. Частоты вращения роторов турбин турбогенераторов составляют обчно от 1500 до 6000 об/мин.
Газотурбогенераторы – ГТГ применяются в основном в качестве основного источника электроэнергии на судах с ГТУ. ГТГ сочетают в себе достоинства паровой турбины и дизельного двигателя: надежность в работе, высокую маневренность при переходе с режима на режим, быстрый запуск (от 30 до 50 с), быстрый прием нагрузки, небольшие массу и габариты. К недостаткам ГТГ можно отнести: сравнительно высокий удельный расход топлива, повышенную шумность, большие размеры воздухоприемных и газовыхлопных трактов, невысокие ресурсные показатели.
Валогенераторы – ВГ представляют собой электрогенераторы, приводимые в действие от главной линии вала судна. Использование на судах в составе ЭЭС валогенераторов представляется целесообразным по нескольким причинам:
Валогенераторы имеют высокий КПД (всего на 5 – 8 % ниже КПД главного двигателя). Кроме того, валогенераторы могут работать в качестве гребного электродвигателя, работающего на главную или вспомогательную линию вала судна от ГРЩ или вспомогательного дизельгенератора. Основным недостатком валогенераторов является возможность обесточивания судна при внезапной остановке главного двигателя.
Выбор типа первичных двигателей для электрогенераторов в основном зависит от типа главных двигателей судна. Так, на судах с дизельными энергетическими установками в качестве первичных двигателей в основном используют дизельные двигатели. На судах с газотурбинными установками в качестве первичных двигателей могут использоваться как дизельные двигатели, так и газовые турбины. На судах с котлотурбинными и ядерными энергетическими установками в качестве первичных двигателей электрогенераторов используют паровые турбины. Кроме того, дизели часто используют в качестве первичных двигателей резервных или аварийных источников электроэнергии.
В качестве судовых электрогенераторов могут использоваться генераторы постоянного тока, синхронные генераторы переменного тока с самовозбуждением и с независимым возбуждением.
В основе работы электромашинных генераторов (как постоянного, так и переменного тока) лежат законы электромагнитной индукции и взаимодействия движущегося проводника с магнитным полем. При пересечении силовых линий магнитного поля в движущемся проводнике индуцируется электродвижущая сила – ЭДС. Под воздействием возникшей ЭДС в замкнутой цепи начинает протекать ток, снимаемый с клемм генератора.
Генераторы должны обладать высокой надежностью в работе, обеспечивать устойчивую параллельную работу при изменениях нагрузки и требуемое качество электроэнергии, иметь высокий КПД, обеспечивать защиту от попадания внутрь капель воды, паров масла и пыли.
Генераторы переменного тока – являются основными источниками электроэнергии для сетей переменного тока. В настоящее время в судовых ЭЭС широко применяются генераторы переменного тока с самовозбуждением серий МСС, ГМС, МСК, и генераторы переменного тока с независимым возбуждением типа ТК. Буквы в обозначении марки генераторов означают: Г – генератор; С – синхронный; М – морской; вторая буква С – с самовозбуждением; К – с кремнийорганической изоляцией.
Синхронные генераторы серии МСК изготавливают с самовентиляцией по замкнутому циклу и с водяными воздухоохладителями. Система самовозбуждения генераторов МСК включает в себя выпрямители и другие устройства, выполняется в виде единого блока, устанавливаемого непосредственно на корпусе генератора. Генераторы серии МСС отличаются от генераторов серии МСК меньшей частотой вращения и наличием небольшого генератора начального подмагничивания. Генераторы серии ГМС имеют брызгозащищенное исполнение с самовентиляцией по разомкнутому циклу.
Основным преимуществом генераторов переменного тока по сравнению с генераторами постоянного тока является меньшие массогабаритные характеристики электрических машин.
Генераторы постоянного тока – являются источниками электроэнергии для сетей постоянного тока, а также применяются в качестве автономных источников питания отдельных электроприводов и устройств, работающих на постоянном токе. В судовых ЭЭС используются генераторы постоянного тока независимого, параллельного, последовательного и смешанного возбуждения.
Аккумуляторные батареи являются химическими источниками тока и широко применяются в судовых ЭЭС в качестве резервных и аварийных источников электроэнергии, а также могут применяться в качестве основных источников электроэнергии для отдельных устройств и систем судна. В основе принципа действия аккумуляторов лежат три электрохимических явления: электролитическая диссоциация, электролиз и возникновение потенциала на электроде, помещенном в раствор электролита.
Аккумуляторы являются независимыми автономными источниками питания, вырабатывающими постоянный ток без пульсаций. Но в силу физических и химических особенностей протекающих в них процессов аккумуляторы имеют ряд существенных недостатков: необходимость систематического ухода и контроля за их состоянием, частых подзарядов, контроля состояния и замены электролита; низкий КПД; большие стоимость и массу. В судовых условиях обычно применяются следующие типы аккумуляторов: кислотные, щелочные (железо-никелевые, кадмиево-никелевые) и серебряно-цинковые.
Для получения требуемого напряжения в сети постоянного тока, производится последовательное соединение между собой аккумуляторов в группы. Напряжение группы аккумуляторов равно напряжению одного аккумулятора умноженному на число соединенных последовательно аккумуляторов. Для увеличения емкости, группы аккумуляторов соединяют параллельно в аккумуляторные батареи – АБ. Размещаются аккумуляторные батареи в специальных газо- и водонепроницаемых помещениях – аккумуляторных ямах или выгородках, снабженных обслуживающими системами: вентиляции, охлаждения, механического перемешивания электролита, контроля содержания водорода в воздухе помещения, нейтрализации (дожигания) водорода и др.
Литература
Судовые энергетические установки. Комбинированные и ядерные установки. Болдырев О.Н. [2007]
Электроэнергетические системы судна. Судовые электростанции.
Электроэнергетической системой (ЭЭС) называется совокупность устройств, предназначенных для генерирования электроэнергии, ее преобразования, передачи и распределения между потребителями.
По назначению ЭЭС можно разделить на главные, обеспечивающие электроэнергией главные гребные электродвигатели судна – ГЭД (в энергетических установках с главной электрической передачей), вспомогательные и специального назначения. В зависимости от рода тока все судовые электроэнергетические системы разделяют на ЭЭС переменного и постоянного тока. В свою очередь судовые ЭЭС переменного тока можно разделить на системы стандартной (промышленной) частоты – 50 Гц, и высокочастотные электроэнергетические системы (как правило – 400 Гц), а также по значению напряжения основной силовой сети.
Энерговооруженность судна зависит от общей установленной мощности потребителей электроэнергии, назначения судна, а также основных режимов потребления энергии в соответствии со специфическим назначением судна.
В состав ЭЭС судна в общем случае входят следующие основные компоненты:
Организационно и технически источники электроэнергии и основные распределительные устройства скомпонованы в судовые электростанции – СЭС. Судовая электростанция обычно включает в свой состав: источники электроэнергии; распределительные устройства – секции ГРЩ и распределительные устройства отдельных, наиболее важных потребителей; пульты управления и контроля режимов работы ЭЭС; коммутационную и защитную аппаратуру; автоматические выключатели; аппаратуру измерения, контроля и регулирования параметров электроэнергии.
По своему основному назначению все судовые электростанции можно разделить на три вида: главные электростанции – обеспечивающие электроэнергией гребные электродвигатели (ГЭД) на судах с электродвижением; общесудовые электростанции – обеспечивающие электроэнергией потребители главной энергетической установки и общесудовые потребители на всех режимах работы судна; аварийные электростанции – обеспечивающие работу отдельных, наиболее важных потребителей при выходе из строя общесудовых электростанций.
Для обеспечения максимальной живучести судна при аварийных повреждениях общесудовые и главные электростанции размещают в наиболее защищенных частях судна, как правило – в машинных отделениях или непосредственно вблизи них. Аварийные электростанции располагают в помещениях, расположенных выше самой верхней непрерывной палубы вне шахт машинных отделений, и имеющих непосредственный выход на открытые палубы судна.
По установленной мощности СЭС можно разделить на электростанции малой мощности – 250 ÷ 1500 кВт; электростанции средней мощности – 1500 ÷ 6000 кВт; и электростанции большой мощности – свыше 6000 кВт. По способу управления электростанции делятся на автоматические и автоматизированные с дистанционным управлением.
Число электростанций на судне зависит от его основного назначения и энерговооруженности, а их число может быть от одной до трех. При наличии на судне нескольких электростанций, их обычно называют по месту размещения основных источников электроэнергии. Например, на судне с двумя электростанциями, их называют носовой и кормовой или электростанциями левого и правого бортов; при наличии на судне трех элкутростанций их назвают носовой, средней и кормовой или электростанциями левого, правого борта и средней.
Литература
Судовые энергетические установки. Комбинированные и ядерные установки. Болдырев О.Н. [2007]
Электротехнические системы кораблей и судов: этапы развития, автоматизация. Концепция электрического корабля
Введение
Электрификация кораблей и судов, к которой Россия приступила еще в первой половине XIX века, явилась в тот период локомотивом прогресса в электроэнергетике [1]. Можно вспомнить, что вопрос об электрификации России был прямо поставлен только в 1920 г. на VIII съезде Советов, тогда как к началу ХХ в. уже были электрифицированы все боевые корабли Императорского Российского флота, в том числе не только в части осветительных сетей и систем вентиляции и осушения, но и оборудования для погрузочно-разгрузочных операций, а также для боевых систем и даже для средств электродвижения. Аналогичное положение складывалось и в области автоматизации электрооборудования кораблей, к которой русские морские инженеры приступили еще до начала Первой мировой войны. Продвижение работ на этапе автоматизации было остановлено Гражданской войной, однако в советский период, когда развитию отечественного флота уделялось достаточное внимание, технический уровень корабельной электроэнергетики снова занял лидирующие позиции: к 1954 г. был практически завершен этап локальной автоматизации электроэнергетических систем (ЭЭС) кораблей; к началу 60-х гг. был решен вопрос оснащения корабельных ЭЭС системами дистанционного автоматизированного управления и начат этап комплексной автоматизации кораблей.
Атомная подводная лодка проекта 705
Комплексная автоматизация и интеграция средств управления
Комплексная автоматизация в ХХ в. оказала определяющее влияние на развитие всех технических систем кораблей и судов. Ее особенностью в нашей стране является то, что начало данного этапа было директивно задано (обычно его связывают с решением о начале создания атомной подводной лодки проекта 705, судьба которого широко обсуждается в литературных источниках [2]). Особую историю имеет создание комплексных систем управления техническими средствами (КСУ ТС), которое с самого начала их проектирования по настоящее время осуществлялось и осуществляется НПО «АВРОРА».
В соответствии с традициями, заложенными комплексной автоматизацией, под определение ТС попало все корабельное оборудование, предназначенное для обеспечения хода, маневрирования корабля и стабилизации его положения в пространстве, выработки и распределения всех видов энергии, создания условий обитаемости и жизнеобеспечения экипажа и условий для нормального функционирования оборудования и аппаратуры, а также для обеспечения борьбы за живучесть корабля. Далее все ТС оказались поделенными на функциональные комплексы (например, уже упоминавшийся комплекс технических средств ЭЭС, предназначенный для решения задач выработки и распределения электроэнергии). В ходе комплексной автоматизации аналогичными системами управления, поставляемыми в составе КСУ, был оснащен функционально полный ряд ТС кораблей и судов. Сами КСУ ТС образовали новый класс корабельных потребителей — электронную нагрузку, для которой в составе КСУ ТС были созданы и успешно эксплуатировались корабельные системы электропитания.
Структура КСУ ТС
Структура современной КСУ ТС предполагает объединение достаточно разнородных функциональных комплексов в единое информационное пространство на основе современных быстродействующих цифровых интерфейсов магистральной или кольцевой архитектуры. Приборы распределения питания и агрегаты бесперебойного питания позволяют управлять имеющимися ресурсами электроэнергии с целью эффективного обеспечения бесперебойного электроснабжения КСУ ТС [3].
Организация единого совокупного информационного пространства обеспечила переход на новый уровень проектирования интегрированных систем управления (ИСУ). В ИСУ, помимо информационного объединения разнородных систем управления ТС одного уровня (горизонтальная интеграция), обеспечивается аналогичное объединение с системами нижнего уровня в составе управляемого оборудования (вертикальная интеграция) и внешними по отношению к КСУ ТС корабельными системами и комплексами [4]. Концепция интеграции, в основу которой положена идея объединения информационных и энергетических ресурсов всех технических систем на основе современных цифровых технологий, в настоящее время становится ведущей концепцией проектирования корабельных электротехнических систем.
В последнее десятилетие развитие теории и практики управления электроэнергетикой кораблей шло в направлении углубления вертикальной интеграции корабельных электротехнических систем на базе высокоэффективных цифровых технологий [5]. Наибольший эффект был достигнут при применении быстродействующих цифровых интерфейсов, а также технологий и методов цифровой обработки сигналов (в настоящее время в научно-технической литературе используется англоязычный термин Digital Signal Processing, DSP).
Интегрированные системы управления
Для устройств управления корабельными ЭЭС особый интерес представляет возможность непосредственной работы с мгновенными значениями электрических величин [5]. Для реализации этих возможностей был разработан метод связной цифровой обработки («оцифровки») аналоговых величин, в настоящее время хорошо известный специалистам и получивший название «метод прямого цифрового сканирования». Например, получение этим методом цифрового образа трехфазной системы синусоид корабельной сети главного тока 380 В/50 Гц позволяет передать без искажений по любому адресу в системе управления всю информацию о параметрах сети, вычислить с заданной точностью значение любого параметра сети для его индикации, регистрации или использования как переменной в алгоритмах.
К настоящему времени применение технологий и методов DSP непосредственно в поставляемой на корабли аппаратуре позволило достичь нового уровня технического совершенства всего спектра составляющих корабельных электротехнических систем, прежде всего их наиболее наукоемких и сложных компонентов: СУ, АБП и устройств системной автоматики главных распределительных щитов корабельных электростанций.
На схеме представлена ИСУ, обеспечивающая условия для проведения вертикальной интеграции корабельных электротехнических систем. Зеленым цветом выделены информационные связи между подсистемами. Голубым (переменный ток) и розовым (постоянный ток) цветами выделены связи по электропитанию. Разбиение корабельной нагрузки на электронную и двигательную, при всей условности выбранных терминов, достаточно правильно отражает объективно существующие различия. Следует отметить, что такое деление нагрузки всегда признавалось специалистами, и сегодня тем более не может вызвать серьезных возражений. Практика проектирования и внедрения показала, что создание агрегатов бесперебойного питания, адаптированных к широкому диапазону нагрузок (индуктивной, емкостной, смешанной), возможно, но связано с высокими затратами на их реализацию. На схеме выделен комплект электрораспределительных устройств, являющийся частью корабельных электротехнических систем, а в качестве внешней системы приведена автоматизированная система боевого управления, характерная для современных кораблей ВМФ.
Развитие интеграционных идей в кораблестроении сегодня закономерно приводит к организации единой электроэнергетики и появлению концепции электрического корабля [7, 8].
Электродвижение и единая электроэнергетика
История электродвижения судов насчитывает немало лет и исторически восходит ко времени царствования императора Николая I. А именно — к 25 сентября 1838 г., когда произошло известное многим событие: академиком Б. С. Якоби в Санкт-Петербурге на Неве были проведены испытания первого судна-электрохода.
С тех пор началась эпоха электрификации кораблей и судов, были последовательно решены следующие задачи:
В качестве яркого примера эффективности ЕЭЭС всегда приводят специальное судно — портовый кран. Когда перемещается судно, кран не используется; когда работает кран — не используется система электродвижения. То есть главное условие эффективности — у ЕЭЭС должны быть группы мощных нагрузок, работающих в режиме разделения времени с системой электродвижения. Необходимость соблюдения этого условия до последнего времени сдерживала внедрение ЕЭЭС на судах и делала практически нецелесообразным их внедрение на кораблях ВМФ.
Сегодня судостроительная отрасль России имеет значительный опыт создания и внедрения систем электродвижения (в том числе построенных на чисто отечественной технике), например на ледоколах и судах ледового плавания, а также опыт их создания с использованием импортной техники. Имеется также опыт создания и внедрения достаточно развитых и мощных ЕЭЭС на судах.
В последнее время системы электродвижения стали применяться на отечественных судах вспомогательного флота: гидрографах, транспортных судах, спасателях и др. Это связано с необходимостью обеспечения режимов динамического позиционирования (зависания в точке с заданными координатами), которые трудно реализовать неэлектрическими средствами. Созданы и переданы ВМФ, а также находятся на разных стадиях проектирования, изготовления, проведения испытаний и эксплуатации большое количество заказов, среди которых следует выделить транспортно-поисковое подъемное судно «Звездочка», давшее начало большому числу проектов кораблей и судов, которые можно условно отнести к проектам типа 20180. НПО «АВРОРА» создана система управления ЕЭЭС «Ижора» для судов этого типа.
«Звездочка» — судно ВМФ проекта 20180
Имеющийся опыт эксплуатации заказов, снабженных этими системами, подтвердил устойчивую работу ЕЭЭС во всех режимах, хорошую маневренность, обеспечение режима динамического позиционирования и высокие эксплуатационные характеристики. Особенностью этих ЕЭЭС является применение традиционного для отечественного кораблестроения диапазона напряжений до 1000 В. Причем в первичной силовой сети применено низковольтное напряжение
3j380 В/50 Гц. Передача электроэнергии к гребным электродвигателям и далее на винт осуществляется с помощью трансформаторов, повышающих напряжение в системах электродвижения до значений 690 или 960 В. Регулирование частоты вращения электродвигателя производится статическими преобразователями частоты. Суммарная мощность систем электродвижения на таких заказах до настоящего времени ограничена величиной 5 МВт.
Электрический корабль
Исследования и проработки, проведенные российскими специалистами, а также имеющийся опыт внедрения ЕЭЭС на кораблях других стран показывает, что для них целесообразность создания ЕЭЭС с системами полного электродвижения определяется большим количеством разнообразных условий, требующих создания принципиально новой концепции.
Можно считать, что «электрический корабль» является на данном этапе новым шагом в развитии корабельной электроэнергетики (в том числе по отношению к созданию судов с ЕЭЭС). Этот шаг должен быть сделан при проектировании новых кораблей.
Сегодня уже определен облик «электрического корабля». Это военный корабль, для обеспечения хода которого используются гребные электродвигатели мощностью в несколько десятков мегаватт, оснащенный:
Энергетическую основу таких кораблей составляют ЕЭЭС, включающие в себя высоковольтные системы распределения энергии, компактные модули ее преобразования, модули повышенной емкости генерирования и накопления энергии, а также системы автоматизированного электропривода для управления корабельными механизмами и устройствами. Создание ЕЭЭС, обеспечивающих интеграцию технических систем на основе электрической энергии, стало возможным в результате революционных преобразований в системах генерирования, накопления, преобразования и распределения электроэнергии, а также в области твердотельной электроники большой мощности, системах автоматизации и управления. Основная задача ЕЭЭС — обеспечение работы корабельных потребителей электроэнергией нужного качества и в необходимом количестве. В соответствии с концепцией электрического корабля ЕЭЭС обеспечивает: