- •Автоматизированные гребные электрические установки
- •Содержание
- •Введение
- •1. Гребные электрические установки (гэу)
- •1.1 Назначение и типы гэу
- •1.2 Сопротивление воды и воздуха движению судна
- •1.3 Судовые движители
- •1.4 Рабочие характеристики винта
- •1.5 Реверсивная характеристика винта
- •2 Выбор основных параметров гэу. Выбор типа гэу
- •2.1 Выбор рода тока, напряжения, частоты
- •3 Выбор числа и мощности гребных электродвигателей
- •3.1 Порядок расчета мощности на валу гребного электродвигателя
- •4 Выбор главных генераторов
- •4.1 Требования к качеству электроэнергии в гэу
- •4.2 Пример расчета мощности гэд и главных генераторов
- •5 Гребные электродвигатели, генераторы и вентильные преобразователи тока и частоты
- •5.1 Общие положения
- •5.2 Возбудители генераторов и гэд
- •5.3 Гэу постоянного тока
- •5.3.1 Структура гэу и схемы главного тока
- •5.3.4 Защита гэу постоянного тока
- •5.4 Гэу переменного тока
- •5.4.4 Типы гребных двигателей
- •5.4.5 Асинхронные синхронизируемые машины
- •5.4.6 Асинхронно-вентильный каскад (авк)
- •5.4.7 Электромеханический каскад
- •5.4.8 Электрические машины с водяным охлаждением
- •6 Новые источники электроэнергии
- •6.1 Магнитогидродинамические генераторы
- •6.2 Электрохимические генераторы (эхг)
- •6.3 Термоэлектрические генераторы (тэг)
- •7 Режимы работы гэу переменного тока. Работа одновальной тэгу
- •7.1 Режимы экономичного хода и аварийные режимы
- •8 Защита гэу переменного тока
- •8.1 Максимальная защита
- •8.2 Продольная дифференциальная защита
- •8.3 Защита обмотки возбуждения от замыкания на корпус
- •8.4 Защита гребных электродвигателей
- •9 Пуск и реверсирование гэд в гэу переменного тока
- •9.1 Пуск гэд
- •9.2 Реверсирование гэд
- •10 Гэу двойного рода тока
- •11 Единая судовая электростанция с гэу постоянного тока на управляемых вентилях
- •12 Гэу с гэд переменного тока со статическими преобразователями частоты
- •12.1 Двухзвенный полупроводниковый преобразователь частоты
- •12.2 Непосредственный полупроводниковый преобразователь частоты (нппч)
- •12.3 Есэ с повышенным переменным напряжением 800в и гэд постоянного тока
- •12.4 Снижение высших гармоник в судовой сети при применении управляемых выпрямителей и преобразователей частоты
- •13 Судовые схемы гэу переменного тока с есэ
- •14 Гэу современных судов и их системы управления
- •14.2 Гэу морских паромов типа "Сахалин"
- •14.4 Гэу океанографического судна "Аранда"
- •14.5 Сравнительный анализ схем управления гэу
- •14.6 Гэу промысловых судов
- •15 Вопросы эксплуатации гэу
- •16 Электробезопасность и пожаробезопасность гэу
- •17 Оптимизация эксплуатационных режимов гэу
- •17.1 Гэу как системы подчиненного управления
- •17.2 Способ подчиненного управления со связью регуляторов по нагрузке
- •17.3 Оптимизация параметров синтезированных регуляторов
- •18 Автоматическое управление гэу
- •18.1 Способ и средства управления
- •Список использованной литературы
- •Автоматизированные гребные электрические установки
- •98309 Г. Керчь, ул. Орджоникидзе, 82
17 Оптимизация эксплуатационных режимов гэу
17.1 Гэу как системы подчиненного управления
Многоконтурную систему неизменного тока, в конечном счете, можно представить в виде двухконтурной системы, в которой первый контур является регулятором тока, а второй контур - регулятором мощности.
В системе неизменного тока регулирование осуществляется по отклонению тока в цепи генератор-двигатель (главной цепи) и по отклонению скорости вращения электродвигателя. Эти системы регулирования связаны только через противо-э.д.с. электродвигателя в момент его вращения, т.е. через объект регулирования.
Первая система регулирования поддерживает постоянство тока в главной цепи по принципу его отклонения. Вторая система изменяет магнитный поток электродвигателя и является регулятором мощности. Внешняя взаимосвязь между регуляторами отсутствует. Скорость вращения электродвигателя не поддерживается неизменной, а ее отклонение служит косвенным измерением возмущения по нагрузке. Отклонение скорости вращения электродвигателя вызывает изменение его магнитного потока, пропорциональное увеличению нагрузки на гребном винте или в технологическом механизме, второй регулятор действует по возмущению. Таким образом, система регулирования гребной установки является комбинированной.
Во время движения в свободной воде, при отсутствии возмущения по нагрузке (нет волнения), скорость вращения гребного электродвигателя и его магнитный поток остаются постоянными. В этом случае действует только регулятор тока. То же самое происходит при движении в ледовых условиях. Магнитный поток электродвигателя максимальный, скорость вращения ГЭД не превышает значения, установленного регулятором мощности, поэтому действует также только регулятор тока. Регулятор мощности действует при переменных нагрузках.
Следовательно, в указанных режимах система регулирования тока должна действовать независимо от регулятора мощности и быть устойчивой. Это позволяет, в первом приближении, рассматривать регулятор тока независимо от регулятора мощности.
Постоянство тока должно сохраняться и в режиме заклинивания гребных винтов, когда в контуре главного тока отсутствует противо-э.д.с. гребного электродвигателя. Это еще в большей степени упрощает задачу и позволяет исследовать систему регулирования тока без учета противо - э.д.с. ГЭД и регулятора мощности.
Переходный процесс в регуляторе мощности происходит значительно медленнее, чем переходный процесс в регуляторе тока. Это объясняется более медленным изменением скорости вращения ГЭД по сравнению с частотой изменения тока при одном и том же возмущении. Э.д.с. электродвигателя изменяется прямо пропорционально его скорости вращения, а ток определяется разностью между напряжением генератора и э.д.с. электродвигателя. Эта разность мала, вследствие чего малое отклонение скорости приводит к большому изменению тока главной цепи.
Регулятор тока имеет больший коэффициент усиления, чем регулятор мощности, вследствие чего создается большое форсирование (или дефорсирование) возбуждения генератора по сравнению с гребным электродвигателем. Все это приводит к более быстрому установлению тока главной цепи.
В теории автоматического регулирования считается, что если переходный процесс в одной из взаимосвязанных систем имеет меньшее время, то устойчивость таких систем может рассматриваться независимо. Примером могут служить все турбо- и дизель-генераторы, у которых регуляторы скорости вращения и регуляторы напряжения проектируются и изготавливаются независимо друг от друга. Это позволяет рассматривать регулятор мощности независимо от регулятора тока, принимая ток главной цепи постоянным.
Разделение систем является первым и существенным упрощением. Это позволяет проектировать регулятор тока и регуля тор мощности для систем неизменного тока отдельно, независимо друг от друга.
В действительности же системы влияют друг на друга и изменяют качество переходных процессов. Если каждая из систем в отдельности устойчива и имеет большой запас устойчивости, то их взаимное влияние сказывается только на качестве переходного процесса. При этом разница во времени действия не отражается на первом перерегулировании, а только на времени переходного процесса.
Системы неизменного тока можно отнести к автоматическим системам с подчиненным регулированием параметров (системы "трансидин").Впервые такие системы были разработаны фирмой "Сименс" и исследовались применительно к вентильному электроприводу.
В системах с подчиненным регулированием параметров на входе регулятора каждого из контуров сравниваются сигналы, пропорциональные заданному и действительному значениям регулируемого в данном контуре параметра, а выходное напряжение регулятора служит задающим сигналом для регулятора последующего контура.
Поддержание постоянства тока главной цепи в системе неизменного тока имеет большое значение. Точность системы в установившемся режиме из условия нагрева электрических машин теоретически должна составлять 0,97÷0,98 (погрешность 0,02÷0,03).
Решением проблемы может служить синтез регулятора тока, т. е. предлагается система регулирования тока с астатической активной последовательной коррекцией. Введение астатического регулятора тока позволяет сохранить высокую точность в системе неизменного тока при снижении коэффициента усиления.
При исследовании синтезированной гребной установки неизменного тока некоторое снижение быстродействия не ухудшает работу системы. Время переходного процесса находится в пределах, удовлетворяющих требованиям по качеству регулирования, и составляет десятые доли секунды.
При этом величина перерегулирования тока главной цепи в переходном процессе не должна превышать определенного заранее выбранного значения, устанавливаемого в соответствии с типовой оптимальной настройкой.