Структура і основні функції системи автоматичного управління СЕС

Управління СЕЕС у всіх режимах роботи судна забезпечується системою управління, що представляє собою функціонально і конструктивно закінчений пристрій або сукупність кількох пов'язаних підсистем, кожна з яких виконує одну або кілька функцій.

Класифікація СУ СЕЕС. В даний час на транспортних судах застосовують різні СУ СЕЕС, які прийнято класифікувати за такими ознаками:

Структурі - системи у вигляді автономних підсистем, одна з яких забезпечує автоматизоване дистанційне керування ПД генераторів, а інша виконує синхронізацію генераторів розподіл навантаження і ін.; у вигляді єдиної СУ, що забезпечує виконання в повному обсязі необхідних функцій управління, контролю і захисту СЕЕС;Використанню ЕОМ - системи, в яких використовується загальносуднову керуюча ЕОМ і системи, що використовують функціонально спеціалізовані ЕОМ (можливе використання обох типів ЕОМ з поділом функцій між ними);Способом реалізації функцій синхронізації і розподілу навантаження - системи із загальним для всіх ГА каналом синхронізації і розподілу навантаження; з автономними каналами для кожного ГА; комбінована з загальним каналом синхронізації і роздільними каналами розподілу навантаження;

Елементній базі - системи, побудовані на елементах релейно-контакторних, напівпровідникових, мікроелектронних у вигляді великих інтегральних схем (ВІС), а також на основі ЕОМ і мікропроцесорів (в СУ СЕЕС сучасних суден використовується змішана елементна база).

Рис.5.5- Структурна схема системи управління Структура СУ СЕЕС. Побудова СУ СЕЕС здійснюють за ієрархічним

 

принципом, відповідно до якого більш низького рівня ієрархії відповідає менша кількість однотипних вирішуваних завдань або алгоритмів. На структурній схемі подібної СУ СЕЕС (рис. 4.1) можна виділити наступні рівні ієрархії:

верхній IV - рівень КСУ СТС, на якому забезпечується управління судна в цілому оператором (судноводієм). На цьому рівні задається режим роботи СЕЕС (ходової, маневрів і ін.), Від якого залежить кількість використовуваних ГА, пріоритет включення резервних ГА і потужних приймачів електроенергії і т.д. (В якості АУУ КСУ СТС може використовуватися загальносуднову міні-ЕОМ);

груповий III - рівень окремих технологічних систем, однією з яких є СУ СЕЕС. На цьому рівні виконуються наступні функції: зміна складу працюючих ГА відповідно до режиму роботи судна, вибір черговості пуску резервних ГА і забезпечення програмованого пуску потужних приймачів, висновок судна з знеструмленому стану, захист СЕЕС від струмів КЗ і ін. Як АУУ СУ СЕЕС може використовуватися спеціалізована мікро-ЕОМ;

локальних СУ II, що включає системи управління окремими ГА. На цьому рівні забезпечуються управління приводними двигунами ГА (підтримання в стані резерву, пуск, зупинка, контроль, захист) за сигналом від АУУ СУ СЕЕС або по команді оператора групового рівня III з ЦПУ, синхронізація і розподіл навантаження між паралельно працюючими генераторами, регулювання частоти;

локальних засобів автоматизації I, що включає регулятори частоти і напруги, пристрої захисту, блокування та ін.;

впливів 0, що включає виконавчі органи (серводвігателі паливних насосів і паровпускної клапанів ПД), датчики (частоти обертання, температури і ін.) керованих об'єктів (дизелів, турбін і генераторів), органи ручного управління і ін.

Блок контролю ізоляції

Блок контролю ізоляції призначений для безперервного автоматичного контролю опору ізоляції двох електрично пов'язаних мереж напругою до 400 В як під напругою, так і при знеструмленні. Такими мережами зазвичай є силова напругою 380 В і освітлення напругою 220 В, тому блок має 2 однакових по влаштуванню каналу.

Канал контролю ізоляції силової мережі 380В харчується від зазначеної мережі, напруга якої знижується до 220 В за допомогою трансформатора напруги TV1, а потім до 150 і 27 В відповідно трансформаторами TV2 і TV3. Напруга 150 В призначене для створення струму витоку Iут через вимірюваний опір ізоляції, тому випрямляється за допомогою випрямляча UZ2. Для стабілізації напруги і тим самим виключення помилкових спрацьовувань блоку в схемі використаний параметричний стабілізатор напруги на стабілітронах VD11-VD12 і резистори R2. Конденсатор C2 виконує функцію фільтру. Стабілізовану напругу 150 В подається на вимірювальний ланцюг, яка включає в себе резистори R22-R25 уставок опору ізоляції, резистори R3- R8, перемикач уставок SA1 і фільтруючі конденсатори C3, C4.

Напруга 27 В призначений для харчування виконавчої частини блоку, побудованої на транзисторах VT1-VT4 і реле напруги KV. При цьому на ділянці схеми з транзисторами VT1-VT3 використовується стабілізовану, а на ділянці з VT4 нестабілізована напруга. Транзистори VT2 і VT3 утворюють тригер Шмітта.

Перемикач SA1 має 4 положення, відповідне чотирьом значенням (уставками) опору ізоляції контрольованої мережі: 200, 100, 50 і 25 кОм. Кнопка SA2 служить для перевірки справності блоку.

Електрична мережа з включеними в неї джерелами і приймачами електроенергії має певні значення еквівалентного опору ізоляції відносно корпусу (r1, r2, r3) і еквівалентного активного опору (Rе1, Rе2, Rе3). На практиці 2-е з названих опорів значно менше 1-го, тому можна прийняти Rе1 = Rе2 = Rе3 = 0, що рівнозначно з'єднанню між собою проводів 1, 2, 3. Тоді резистори r1 = r2 = r3 = r еквівалентний опір ізоляції електричної мережі rе = r / 3.

Канал працює наступним чином. При включенні блоку під дією напруги 150 В утворюється ланцюг струму витоку "+" UZ2- контакт 1 перемикача SA1-R22-R6-R5 - контакт 2 перемикача SA1-R8 - корпус - паралельно з'єднані r1, r2, r3 - провід 3 - контакти 3, 1 кнопки SA1-R2 - "-" UZ2. Струм витоку створює на ділянці (R22 + R6) вимірювального ланцюга напруга Uвх, яке подається на емітерний повторювач на транзисторі VT1, який утворює вхід виконавчої частини блоку. Повторювач має великий вхідний опір. Це дозволяє виключити шунтуючі дію елементів виконавчої ланцюга на згаданий ділянку вимірювального ланцюга і тим самим уникнути помилкових спрацьовувань блоку.

При опорі ізоляції мережі, більшому заданого перемикачем SA1 опору уставки, струм витоку невеликий, тому напруга Uвх недостатньо для пробою стабілітрона VD13. Струм через резистор R14 і падіння напруги на ньому дорівнюють нулю, закритий транзистор VT2 і відкритий VT3. Останній шунтирует вхід транзистора VT4, тому VT4 закритий, котушка реле KV знеструмлена.

При зниженні опору ізоляції мережі до значення меншого уставки, струм Iут збільшиться до значення, при якому Uвх стає достатнім для пробою VD13. При цьому утворюється ланцюг струму бази транзистора VT1: "+" UZ2- R13 - база - емітер транзистора VT1-VD13-R14-R5 - контакт 2 перемикача SA1-R8 - корпус - паралельно з'єднані r1, r2, r3 - провід 3 - контакти 3, 1 кнопки SA1-R2 - "-" UZ2. Транзистор VT1 відкривається, внаслідок чого через R1, колектор-емітер транзистора VT1, VD13, R14 потече струм, створюючи на R14 напруга, перекидний тригер Шмітта на транзисторах VT2, VT3. Напруга на виході закритого VT3 збільшується до напруги пробою стабілітрона VD14, тому через R19 і R21 потече струм і падіння напруги на R21 стане достатнім для відмикання транзистора VT4. При цьому отримає харчування реле KV, що включає ланцюга сигналізації.

Для контролю справності блоку натискають 2-полюсну кнопку SA2, через контакти 1,2 якій в вимірювальну ланцюг замість r1, r2, r3 вводиться резистор R7, що імітує зниження опору ізоляції мережі. Якщо блок справний, включається реле KV і одночасно загоряється сигнальна лампочка HL, ланцюг якої утворена контактами 4, 5 кнопки SA2.

Схема генератора

Генератор з незалежним збудженням. Характерною особливістю генератора з незалежним збудженням (рис. 120) є те, що його струм збудження Iв не залежить від струму якоря I я, а визначається тільки напругою UB, що подається на обмотку збудження, і опором RB ланцюга збудження. Зазвичай струм збудження невеликий і становить 2-5% номінального струму якоря. Для регулювання напруги генератора в ланцюг обмотки збудження часто включають регулювальний реостат Rрв. На тепловозах ток Iв регулюють шляхом зміни напруги UB.Характерістіка холостого ходу генератора - залежність напруги U0 при холостому ході від струму збудження Iв при відсутності навантаження Rн т. Е. При Iн = Iя = 0 і при постійній частоті обертання п. При холостому ході, коли ланцюг навантаження розімкнути, напруга генератора U0 одно його е. д. з. Е0 = сЕФn. Так як при знятті характеристики холостого ходу частота обертання п підтримується незмінною, то напруга U0 залежить тільки від магнітного потоку Ф. Тому характеристика холостого ходу буде подібна залежності потоку Ф від струму збудження I я (магнітної характеристиці магнітного ланцюга генератора). Характеристику холостого ходу легко зняти експериментально, поступово збільшуючи струм збудження від нуля до значення, при якому U0? 1,25Uном, а потім зменшуючи струм збудження до нуля. При цьому виходять висхідна 1 і спадна 2 гілки характеристики. Розбіжність цих гілок пояснюється наявністю гістерезису в муздрамтеатрі машини. При Iв = 0 в обмотці якоря потоком залишкового магнетизму індукується залишкова е. д. з. Еост яка зазвичай становить 2-4% номінального напруги Uном.Прі малих токах збудження магнітний потік машини невеликий, тому в цій області потік і напруга U0 змінюються прямо пропорційно току збудження і початкова частина цієї характеристики є прямою. При збільшенні струму збудження магнітна ланцюг генератора насичується і наростання напруги U0 сповільнюється. Чим більше стає струм збудження, тим сильніше позначається насичення магнітного кола машини і тим повільніше зростає напруга U0. При дуже великих токах збудження напруга U0 практично перестає возрастать.Характерістіка холостого ходу дозволяє судити про значення можливого напруги і про магнітні властивості машини. Номінальна напруга (вказане в паспорті) для машин загального застосування відповідає насиченою частини характеристики («коліну» цієї кривої). У тепловозних генераторах, що вимагають регулювання напруги в широких межах, використовують як криволінійну, так і прямолінійну ненасичену частина характерістікі.Е. д. з. машини змінюється пропорційно частоті обертання п, тому при n2 <n1 характеристика холостого ходу лежить нижче кривої для п1. При зміні напрямку обертання генератора змінюється напрямок е. д. з. Е, індукованої в обмотці якоря, а отже, і полярність щіток.

Зовнішня характеристика генератора являє собою залежність напруги U від струму навантаження Iн = Iя при постійних частоті обертання п і струмі збудження Iв. Напруга генератора U завжди менше його е. д. з. Е на значення падіння напруги Iя? Rя у всіх обмотках, включених послідовно в ланцюг якоря.С збільшенням навантаження генератора (струму обмотки якоря I я = Iн) напруга генератора зменшується з двох причин: I) через збільшення падіння напруги Iя? Rя в ланцюзі обмотки якоря; 2) через зменшення е. д. з. Е = сЕФn в результаті розмагнічуючого дії потоку якоря.Как було встановлено в § 29, магнітний потік якоря кілька послаблює головний магнітний потік Ф генератора, що

призводить до деякого зменшення його е. д. з. Е при навантаженні в порівнянні з е. д. з. Е0 при холостому ході.

Зміна напруги при переході від режиму холостого ходу до номінальної навантаженні в розглянутому генераторі складає 3-8% від U0.Еслі замкнути зовнішній ланцюг на дуже малий опір, т. Е. Зробити коротке замикання генератора, то напруга його падає до нуля. Струм в обмотці якоря Ік при короткому замиканні досягне неприпустимого значення, при якому може перегоріти обмотка якоря. У машинах малої потужності струм короткого замикання може в 10-15 разів перевищити номінальний струм, в машинах великої потужності це співвідношення може досягати 20-25.Регуліровочная характеристика генератора являє собою залежність струму збудження Iв від струму навантаження Iн при постійній напрузі U і частоті обертання п. Вона показує, як треба регулювати струм збудження, щоб підтримувати постійним напруга генератора при зміні навантаження. Очевидно, що в цьому випадку в міру зростання навантаження потрібно збільшувати струм возбужденія.Достоінствамі генератора з незалежним збудженням є можливість регулювання напруги в широких межах від 0 до Umахпутем зміни струму збудження і мале зміна напруги генератора під навантаженням. Однак він вимагає наявності зовнішнього джерела постійного струму для живлення обмотки збудження.

Рис 5.6- Схема генератора

 

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

1. Лейкин В.С Судовые электрические станции и сети: Учебник для мореходных и арктич.училищ. – 3-е изд., перераб. и доп. М. – Транспорт, 1982 – 256 с.

2..Баранов А. П. Судовые автоматизированные электроэнергетические системы: Учебник для вузов. М. – Транспорт, 1988 328 с

3. Роджеро Н.И Справочник судового электромеханика и электрика. – 2 –е изд., перераб. и доп. – М.: Транспорт, 1986. 396 с., ил., табл Китаенко Г.И. Справочник судового электромеханика в трёх тома

4. Хатилов А.А. Курс лекций по САЭЭС

5. Хайдуков О. П. и др. Эксплуатация электроэнергетических систем морских судов; Справочник / О. П. Хайдуков, А. Н. Дмитриев, Г. Н. Запорожцев, - М.: Транспорт, 1988. – 223 с.: табл. – Библиогр.: с. 211

6. Інтернет джерело http://www.owen.ru

7. Регистр. Правила классификации и постройки морских судов, - Л.: Транспорт, 1977

8. Інтернет джерело http://www.allbest.ru