Перечень рекомендуемой литературы

ВВЕДЕНИЕ

В последние годы на рыбопромысловых и транспортных судах, плавучих буровых установках и паромах для управления судовыми механизмами и системами широкое применение получили полупроводниковые преобразователи электрической энергии. В зависимости от вида параметров на входе и выходе (род тока, величина напряжения и частоты) преобразовательные установки классифицируются на следующие группы:

- выпрямители,

- преобразователи частоты с промежуточным звеном выпрямления,

- непосредственные преобразователи частоты.

В настоящее время практически все электроэнергетические системы судов (СЭЭС) проектируются на переменном токе. Однако в то же время имеется

ряд потребителей электрической энергии, питание которых необходимо

осуществлять от источника постоянного тока. К ним относятся системы

возбуждения электрических машин, зарядки аккумуляторов, катодной защиты

судна, сварочные агрегаты, а также электроприводы (траловые и буксирные лебедки, грузоподъемные механизмы и другие), в которых требуется плавное регулирование частоты вращения в широком диапазоне. Поэтому наибольшее

применение на судах получили выпрямительные установки. К важнейшим

показателям, определяющим их эксплуатационные свойства и область

применения относятся:

- среднее значение и величина пульсаций выпрямленного напряжения;

- мощность силового трансформатора или коммутационного

дросселя;

- величина высших гармоник в цепи переменного тока и

коэффициент мощности.         

Характеристики выпрямительных устройств существенным образом зависят

от схем выпрямления. Самые простые из них однофазные и трехфазные

нулевые обладают низкими технико-экономическими показателями и имеют ограниченное применение в установках малой мощности (система катодной

защиты судна, самовозбуждение генераторов). Широкое применение на судах

получили трехфазные мостовые и многофазные схемы. По сравнению с

однофазными и трехфазными нулевыми эти схемы имеют ряд преимуществ,

из которых основными являются меньшие величины пульсаций выпрямленного

напряжения и тока, лучшее использование трансформаторов и симметричная

загрузка фаз питающей сети.

Все рассмотренные схемы отличаются значительным содержанием высших гармоник в потребляемом из судовой сети токе. Снижение их величины

достигается применением многофазных и,  в частности, двенадцатифазных

эквивалентных схем. Двенадцатифазный режим получается в схемах с

трансформаторами, имеющими две вторичные обмотки, каждая из которых питает свой выпрямительный мост. В судовых условиях трехфазные мосты  включаются параллельно через уравнительный реактор. Большинство 

потребителей электрической энергии чувствительны к пульсациям выпрямленного тока поэтому возникает необходимость дополнительного

включения в силовой цепи нагрузки сглаживающего дросселя.

    Преобразователи частоты в основном применяются в регулируемых

электроприводах с асинхронными и синхронными двигателями, в том числе в гребных электрических установках (ГЭУ); системах стабилизации напряжения и частоты валогенераторов.

Применение на судах силовой преобразовательной техники (СПТ) позволило

существенно улучшить технико-экономические показатели электроприводов,

механизмов и систем. В то же время их работа в условиях соизмеримости

мощностей СЭЭС и потребителей электроэнергии имеет ряд специфических

особенностей. Во-первых, при глубоком регулировании выпрямленного

напряжения происходит значительное уменьшение коэффициента мощности

установки. Во-вторых, в зависимости от схемы выпрямления при работе преобразовательных устройств из сети потребляется несинусоидальный переменный ток, трапециидального или ступенчатого вида, и содержащий наряду с первой гармоникой  высшие гармонические составляющие.

                              Порядок гармоник определяется выражением

                                                                   n= кm ± 1,    

     где к = 1,2,3,4.5, ….

            m- фазность пульсаций выпрямленного тока  

    Относительная величина высших гармонических составляющих тока примерно равна      

                                               I n * = 1 / n.                

                          

      Вследствие этого, при соизмеримости мощностей судовой сети и преобразователей происходит искажение напряжения на шинах ГРЩ, а также при увеличении углов регулирования увеличивается потребляемая из сети реактивная мощность. Кроме того, при коммутации вентилей происходит скачкообразное изменение напряжения, что отрицательно сказывается на работе электроэнергетической системы в целом.

Вносимые статическими преобразователями искажения кривой напряжения

сети вызывают дополнительный нагрев генераторов,асинхронных двигателей, увеличивают их вибрацию и шум, а также могут стать причиной нарушения

нор­мальной раб

оты устройств автоматического управления и регулирования,

некоторых видов радиотехнической аппаратуры, если искажения превысят

допустимую норму. 

Согласно Правилам морского Регистра РФ коэффициент несинусоидальности напряжения судовой сети во второй зоне электромагнитной совместимости

не должен превышать 10 %.

Дальнейшее развитие и применение на судах силовой полупроводниковой техники требует более глубокого изучения процессов, происходящих в преобразователях электрической энергии во взаимодействии со всей электроэнергетической системой. Особое внимание следует уделять вопросам проектирования трехфазных управляемых мостовых выпрямителей и автономных инверторов. Кроме того, представляет практический интерес методы расчета и выбора основных элементов силовой части.

 

 

ПЕРЕЧЕНЬ РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Башарин А. В. Примеры расчетов автоматизированного электропривода.   – Л.: Энергия, 1972. – 437 с.

Комплектные тиристорные электроприводы: Справочник, под ред.

В. М. Перельмутера. – М.: Энегоатомиздат, 1988. – 319 с.

Полупроводниковые выпрямители. /Под ред. Ф. И. Ковалёва и

    Г.П. Мостковой. – М.: Энергия, 1978. – 417 с.

2. Силовая электроника: Примеры расчёта /Ф. Чаки, И. Герман, И. Ившиг и др./ Пер. с англ. – М.: Энергоиздат, 1982. – 382 с.

3. Справочник по преобразовательной технике. /Под ред. Н. М. Чиженко.

     – Киев: Техника, 1978. – 447 с.

4. Тиристоры: Справочник /О. П. Григорьев, В. Я. Замятин, Б. В. Кондратьев, С. Л. Пожидаев. – М.: Радио и связь, 1990. – 272 с.

5. Штумпф Э. П. Судовая электроника и силовая преобразовательная техника: Учебник. – СПб: Судостроение, 1993. – 352 с.