Современные системы энергоснабжения на судне, их состав. Проектирование электрического судового генератора. Базовые варианты конструкции. Расчет номинальных параметров, значений параметров нахождения критического угла. Построение угловой характеристики.
И двигатели, и генераторы одинаково важны для выработки электроэнергии, так как первые производят механическую энергию, а вторые преобразуют ее в электрическую энергию. Чаще всего на судне морского и речного типа устанавливаются генераторы средней и высокой мощности, так как количество потребителей постоянно возрастает. В результате таких факторов, как давление, температура, трение сухих поверхностей друг о друга, потребители (нагрузка) и других, износ генератора и выход его из строя возрастает в разы, в сети возникают перегревы и истощение изоляционного слоя оборудования и самих агрегатов. В результате чего огромное влияние оказывают конструктивные особенности генератора, состав его изоляционных компонентов, наличие и качество обслуживания трущихся поверхностей, системы автоматического и автоматизированного управления режимами работы генератора и его параметров. В соответствии с расчетами находится косинус критического угла поворота ротора генератора, который определяет допустимый угол отклонения значений основных параметров генератора - напряжения и частоты.Перед тем, как производить расчеты необходимо записать важную формулу нахождения критического угла, как одного из основных показателей нормальной работы генератора при воздействии возмущений, в том числе и подключенной нагрузке [3]: (1.1) Данный критический угол показывает максимально возможное отклонение ротора генератора, при котором его работа не приведет к аварийной ситуации, то есть конструктивные особенности генератора удовлетворяют в условиях работы на электростанции.Рассчитываем необходимые в дальнейшем номинальные параметры генератора. P - номинальная активная мощность; cos? - коэффициент мощности; - отношение ЭДС обмотки якоря при номинальной нагрузке ЕН к номинальному напряжению UH, чаще всего предварительно принимают .Значит, выбираем значение диаметра статора D = 0,6 м. Принимаем шаг обмотки y1 = 5, тогда Коэффициент укорочения шага обмотки статора Находим число витков одной фазы обмотки статора Подставляем значения в формулу (1.2.2) В результате нескольких преобразований формул, приведенных на страницах [1], получаем формулу для ее расчетаТеперь, когда необходимые значения параметров найдены, можно найти критический угол поворота ротора генератора по формулам (1.1-1.2): Теперь находим косинус критического угла Определяем угол . Как было сказано выше, угол определяет величину мощности генератора или вырабатываемую электроэнергию. Если угол меньше , то приращение мощности положительное (генератор отдает большую мощность, чем получает от двигателя).По найденным значениям необходимо построить угловую характеристику нашего генератора, которая показывает зависимости электромагнитных моментов двигателя от угла поворота ротора электрического генератора. То есть, какому электромагнитному моменту соответствует угол поворота ротора или качество выработки электроэнергии генератором от двигателя. Максимальное значение основной составляющей электромагнитного момента Максимальное значение реактивной составляющей электромагнитного моментаДанная курсовая работа позволила на примере выбранного типа генератора определить критический угол отклонения его ротора при воздействии возмущений.
Современные системы энергоснабжения на судне содержат в качестве источников энергии электрические станции. В состав электростанций входят генераторные агрегаты, которые состоят из двигателя и электрического генератора, взаимодействующих между собой. И двигатели, и генераторы одинаково важны для выработки электроэнергии, так как первые производят механическую энергию, а вторые преобразуют ее в электрическую энергию. В курсовом проекте особое внимание уделяется именно электрическому генератору.
От того, насколько правильно спроектирован электрический генератор, зависит уровень вырабатываемой им электроэнергии. Чаще всего на судне морского и речного типа устанавливаются генераторы средней и высокой мощности, так как количество потребителей постоянно возрастает.
Внешние и внутренние возмущения одинаково вредны для генератора. В результате таких факторов, как давление, температура, трение сухих поверхностей друг о друга, потребители (нагрузка) и других, износ генератора и выход его из строя возрастает в разы, в сети возникают перегревы и истощение изоляционного слоя оборудования и самих агрегатов. Не избегают данной участи и сами потребители. В результате чего огромное влияние оказывают конструктивные особенности генератора, состав его изоляционных компонентов, наличие и качество обслуживания трущихся поверхностей, системы автоматического и автоматизированного управления режимами работы генератора и его параметров.
В курсовом проекте рассматриваются примеры расчета генератора серии БГ. Заданы исходные номинальные значения в соответствии с паспортными данными. Расчеты можно применять на производстве и при проектировании электрических генераторов различного назначения, включая и энергетические установки на судне. судовой генератор критический угол
В соответствии с расчетами находится косинус критического угла поворота ротора генератора, который определяет допустимый угол отклонения значений основных параметров генератора - напряжения и частоты. В случае их отклонения за допустимые пределы возникает риск выхода из строя агрегата. Данный процесс происходит за счет включения к сети генератора внешних потребителей или, как уже было сказано выше, нагрузки. Если угол поворота ротора не попадает в допустимые пределы, предъявленные в [1], значит, расчетные значения параметров генератора не допустимы в условиях его эксплуатации и необходимо заново подобрать и рассчитать формулы с новыми значениями и повторно убедиться в правильности их выбора.
Полученный критический угол позволяет построить одну из основных характеристик генератора: угловую характеристику. По данной угловой характеристике можно определить электромагнитный момент двигателя такой, чтобы мощность вырабатываемой генератором электроэнергии возрастала, а его напряжение и частота находились в допустимом диапазоне значений.
Исходные данные для проектирования
В качестве базовых вариантов конструкции предлагается использовать серийно выпускаемые генераторы серии БГ.
Генераторы серии БГ предназначены для использования в качестве источников трехфазного электрического тока в составе судовых электрических станций с номинальной частотой 50 или 60 Гц и напряжением 230 или 400 В. Степень защиты - IP 23. Форма исполнения по способу монтажа IM 1001, IM 2403, IM 2503, IM 2501, IM 2401, IM 2101 (рис. 1).
Рис. 1. Судовой генератор серии БГ
Генераторы данной серии содержат бесщеточную систему возбуждения и автоматические системы регулирования, что весьма актуально с учетом жестко предъявляемых условий. Кроме того, в комплектацию могут входить встроенный, выносной блок управления и другие устройства.
Паспортные данные генератора БГ-200-4 ОМ4 представлены в таблице 1.
Таблица 1. Паспортные данные БГ-200-4 ОМ4
Параметры Значение
Номинальная мощность синхронного генератора, КВТ 200
Номинальное напряжение, В 400
Коэффициент мощности 0,8
Частота сети, Гц 50
Частота вращения, об/мин 1500
Исходя из данных можно выполнить необходимые расчеты для нахождения основных параметров проектируемого генератора.
Вывод
Данная курсовая работа позволила на примере выбранного типа генератора определить критический угол отклонения его ротора при воздействии возмущений. Если ротор выходит за величину данного угла, то согласно источникам мощность, вырабатываемая генератором, не идет на потребители, а наоборот поглощается им. Если угол меньше или равен критическому углу, то мощность потребляется нагрузкой, то есть генератор функционирует в нормальном режиме работы.
Построенные в соответствии с расчетами угловые характеристики позволили определить диапазон нормальной работы генератора выбранной серии. При этом сам угол можно изменять моментом двигателя, который непосредственно связан с генератором валом или ротором.
Список литературы
1. Пахомкин С.А. Проектирование синхронных генераторов: Учеб. пособие к курсовому проекту по электромеханике/ Юж. - Рос. гос. техн. ун-т. Новочеркасск: ЮРГТУ, 2007. - 91с.
