Расчёт судовой электростанции

где К = 1,76 - для случая трехфазного к.з. в электросистемах переменного тока;

КФ - коэффициент, учитывающий  форму сечения шин (по диаграмме кривых)

1 - расстояние между  опорами;

а - расстояние между осями.

Если принять силу F равномерно распределенной по длине, то сила, приложенная к единице длины, будет равна (Н/см)

                                                    ККф∙i²max∙10

                                            f =  ———————

                                                                а

      Каждую шину можно представить как многоопорную балку. Максимальный изгибающий момент такой балки при равномерно распределенной нагрузке определяют по формулам (H/м):

при одном и двух пролетах

                                                      f1²10

                                                      М =  ———

                                                         8

при числе пролетов больше двух

                                                       М = fl²,

где 1 - длина пролета, см.

Максимальное расчетное  напряжение в шине находят по формуле (Н/см²):

                                                  

                                                      М

                                          σ    =  ——

                                                     W

где W - момент сопротивления шин  относительно оси, перпендикулярной к  действию силы, см³. Допустимое напряжение для меди можно принять равным 14000 Н/см²

При выборе шин лучше  выбирать отношение высоты и ширины в пропорции 1 к 5 или 1 к 6.

Расчётный ток генератора:

                  Рг                           50000

Iр = ————— ∙ 1.25 =  —————— ∙1.25 =  174.5 A

        √3∙Uг∙Cosφ                √3 ∙ 230 ∙ 0.9

По таблице выбираем сечение шины: 

Iдоп.ш = 185А; h = 10 мм;  b = 4 мм     

Допустимый ток нагрузки шин при температуре 55ºС:

                       90-55

Iш = 185∙      ——— = 155А          155 < 185 значит шину применяем.

                       90-40

После этого проверяем  шины на электродинамическую и термическую устойчивость.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СТРУКТУРНАЯ СХЕМА  СУДОВОЙ 

           ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

                                                                           

 

                                                    

                     

 

                                                

             

               Потребители                                                                                            Потребители

                                                QF1                  QF2                 QF3                QF4  

 

                                         ЩП         

 

                           

       

                                                            

    Генераторы и щит питания с берега ЩПБ подключаются на шины с помощью автоматических выключателей QF1-QF4.

 

 

 

 

ВЫБОР

ЗАЩИТЫ

    В судовой электрической сети при к.з. возникают большие токи (несколько десятков тысяч ампер), обусловленные параметрами и мощностью источников электроэнергии и параметрами сети. Токи к.з. могут вызвать повреждение электрооборудования и кабельных сетей. Одновременно резко снижается напряжение судовой сети, что вызывает затормаживание асинхронных двигателей или их отключение вследствие срабатывания нулевой защиты пусковой аппаратуры. В связи с этим на судах при к.з. может быть нарушен режим работы ответственных механизмов и устройств.

Для быстрейшей локализации  аварийного состояния еэс необходимо как можно быстрее отключить  поврежденный участок судовой сети.

    При расчете токов к.з. проверяют коммутационную и защитную аппаратуру на ударный ток (электродинамическую устойчивость) и на тепловую устойчивость ее контактов за время к.з. (термическую устойчивость).

    В судовых электрических сетях постоянного тока к.з. сопровождается увеличением тока до 6 - 15 кратного значения (в зависимости от параметров и характеристик генераторов и кабельной сети).

  Для выбора автоматов  защиты двигателя брашпиля определяем  ударный расчётный ток.

 

 

 

                                                                              к.з.

                                               ГЭРЩ

  

                                                            

                                                                  l2

                                l1

 

 

 

 

Составляем схему замещения

                      Rф.г                  Rк1                      Rк2 Rф.м

 

                                Rф.д                  

 

 

1.На основании опыта принимают наибольшую силу тока короткого замыкания генератора равную десятикратному номинальному току.

         Imax.г = 10Iн = 10∙157=1570A

   2.Определяем фиктивное сопротивление (в Ом) генератора при коротком замыкании:

                        Uн         Uн       230

         Rф.г = ——— = —— = —— = 0.146

                      Imax..г   10Iн    1570

3. На основании опыта  принимают наибольшие токи короткого  замыкания, создаваемые электродвигателями  этой цепи, в зависимости от их мощности:

а) для электродвигателей  мощностью более 100 кВт - равные восьмикратному номинальному току Imax.д = 8 Iн.д;

б) для электродвигателей  мощностью от 100 до 10 кВт - равные

шестикратному номинальному току Imax.д = 6 Iн.д;

в) для электродвигателей мощностью менее 10 кВт - равные четырехкрaтному номинальному току Imax.д = 4 Iн.д

Если цепь, в которой  произошло короткое замыкание, одновременно питает несколько различных электродвигателей, то общий ток определяют как сумму наибольших токов всех электродвигателей или принимают равным шестикратной сумме номинальных токов всех электродвигателей:

Imax.д = 6∙48=288А

    4.Определяем фиктивное сопротивление (в Ом) всех электродвигателей при коротком замыкании:

           Uн.д      220

Rф.д = ——  = —— = 0.76

            Imax.д   288

 

   5.Определяем сопротивление кабеля Rк1 от генератора до главного распределительного щита в зависимости от его размеров.

              11               2.5

Rк1 = ρ — =0.0175—— = 0.000625

               S1              70

ρ – удельное сопротивление  меди = 0,0175 Ом∙мм/м

11- длина кабеля от генератора до ГРЩ

S1- площадь поперечного сечения  кабеля

  

   6.Находим суммарное сопротивление участка генератор – ГРЩ (в Ом)

R1=Rф.д + Rк1 = 0.76+0.000625=0.760625

    7.Вычисляем общее сопротивление параллельной цепи относительно места короткого замыкания:

                  (Rф.г+Rк1)Rф.д         (0,146+0,000625)0,76

        R2 = ————————  = ————————— = 0,123 Ом

                  Rф.г+Rк1+Rф.д         0,146+0,000625+0,76

    8.Определяем сопротивление кабеля Rк2 от ГРЩ до места короткого замыкания в зависимости от его размеров.     

              12                  70

Rк2 = ρ — = 0,0175 —— = 0,073

               S2                 15

    9.Находим расчетное сопротивление цепи короткого замыкания:

                      (Rф.г+Rк1)Rф.д

        Rрас. = ————————  +  Rк2 = 0,196

                      Rф.г+Rк1+Rф.д

 

    10.Ударный расчетный ток короткого замыкания (в А) определяется по формуле

          1,08Uг√2 ρ    1,08∙230∙√2∙1,5

 Iу = ————— =  —————— = 1552

             √3 Zк.з           √3∙ 0,196

Uг – напряжение генератора

Zк.з.- полное расч. сопротивление цепи до места к.з.

р – ударный коэффициент           р=Iу /Iк.з

Для судовых систем ударный  коэффициент обычно имеет значения в пределах ρ =1,1÷1,6

По ударному расчетному току короткого замыкания выбираем автомат с большим значением ударного тока.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Генераторы,   потребители	Тип автомата	Номинальный ток потребителя	Номинальный ток расцепителя
Генератор 1	АМ-8	93,5	130
Генератор 2	АМ-8	157	190
Генератор 3	АМ-8	93,5	130
Рулевая машина	А3114Р	34,7	40
Брашпиль	А3114Р	57,5	60
Грузовая лебёдка	А3114Р	32,9	40
Пожарный насос	А3114Р	34,4	40
Осушительный насос	А3114Р	19,2	20
Топливный насос	А3114Р	9,9	15
Котельный насос	А3114Р	9,9	15
Санитарный насос	А3114Р	9,9	15
Масляный насос	А3114Р	9,9	15
Вентилятор	А3114Р	17,3	20
Компрессор	А3114Р	18,1	20
Радио и эл. Навигационные  приборы	А3114Р	12,2	15
Приборы управления судами	А3114Р	6	15
Камбуз и грелки	А3114Р	25,2	30
Освещение и сигнальные огни	А3114Р	12	15
Зарядный агрегат	А3114Р	16,3	20
Питание с берега	АМ-8	117	130

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВЫБОР

МАТЕРИАЛОВ

ГРЩ

 

 

 

    Главный распределительный щит выполняются из стальных каркасов, из профильной стали и панелей из листовой стали или изоляционных материалов (гетинакс, текстолит, асботекстолит). Для изоляции токоведущих частей применяют слюду, миканит, гетинакс и текстолит.

    Вся аппаратура и токосборные шины монтируются с задней стороны щита; на его лицевую сторону выводятся только рукоятки, ручки и штурвалы регулирующей и коммутационной аппаратуры, а также шкалы контрольно-измерительных приборов. Все коммутационные, регулирующие, защитные, сигнальные и контрольно-измерительные приборы должны иметь на фасаде щита таблички из антикоррозионного материала или пластмассы с надписями о назначении приборов.

    Высота щита не должна быть более 2000 мм. Ширина панелей щита 600-700 мм.  Расстояние от настила до осей электроизмерительных приборов должно быть не более 1800 мм, а до рукояток приводов или органов управления - не более 1700 мм. Высоту от настила до маховиков регуляторов возбуждения рекомендуется принимать не менее 700 мм. Перед щитом и за ним должны быть свободные проходы шириной 600 мм.

Для изготовления щита понадобится:

Стальной уголок - 30 х 30 х 3                                     

                                                                   Длина 96м.                                  

Листовая сталь толщина 3мм.                                                 

Длина 3500мм; высота 2000мм.                                                

Длина 3500мм; ширина 70мм.                 S = 7,53 + 0,5м²

Длина 2000мм; высота 70мм.                  

Текстолит   толщина 20мм

Длина 3500мм; высота 1200мм                S = 4.2м²

Медные шины

Толщина 4мм; ширина 10мм.

ВЫБОР ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

 

 

При выборе электроизмерительных приборов необходимо учитывать их нормальное рабочее положение (горизонтальное или вертикальное), класс точности, назначение. Исполнение и пределы измерения (шкалу). Вместе с приборами выбирают соответствующие им шунты или трансформаторы тока.

Все электроизмерительные приборы выдерживают большие  кратковременные пере грузки, а именно: один удар десятикратным током в течение 5с или девять ударов десятикратным током продолжительностью