1.4. Основные параметры сэс

В общем случае можно говорить о применении в судовых электроэнергетических системах постоянного или трехфазного переменного тока. Решающим фактором в этом вопросе являются требования потребителей электроэнергии. Если на данном судне устанавливаются в подавляющем количестве и по суммарной мощности потребители переменного тока, то основной род тока СЭС также должен быть переменным. При этом потребители постоянного тока будут получать питание через преобразователи. На переменном токе используются главным образом асинхронные двигатели (АД) с короткозамкнутым ротором и очень редко – двигатели с фазным ротором и синхронные. Скорость вращения АД,

(5)

где – частота тока питающей сети, Гц; – число пар полюсов обмотки статора; s – скольжение ротора.

Частота тока сети обычно поддерживается постоянной. Для этого, скорость вращения АД с короткозамкнутым ротором можно регулировать либо изменением числа пар полюсов обмотки статора, либо изменением скольжения ротора (изменением напряжения, подводимого к обмоткам статора).

Основные преимущества переменного тока:

Простота конструкции АД делает их надежными и нетребовательными в эксплуатации, тогда как двигатели постоянного тока нуждаются в тщательном уходе за коллектором и щеточным аппаратом. Из-за наличия коллектора вес и габариты двигателей постоянного тока значительно больше веса и габаритов асинхронных короткозамкнутых двигателей.

Несомненным преимуществом АД с короткозамкнутым ротором является возможность их безреостатного пуска с помощью простейшего аппарата, каким является магнитный пускатель. Простота преобразования тока и напряжения, для чего используют полупроводниковые преобразователи и трансформаторы.

Недостатки:

Плохие регулировочные свойства, низкий пусковой момент.

По вышеперечисленным причинам выбирается переменный ток.

Выбор напряжения

Величина номинального напряжения электроэнергетических систем находится в прямой зависимости от их мощности, а также расстояний, на которые необходимо подавать электроэнергию от источника к потребителям.

Правилами Регистра по ЭО судов в настоящее время допускается применение напряжений приведенных в таблице 1.1[22].

Таблица 1.1 – Допустимые напряжения ЭО судов

Место применения	Шкала напряжений при постоянном токе	Шкала напряжений при переменном токе
В силовых установках (в электроэнергетической системе)	24, 110, 220	127, 220, 380
В электроустановках освещения	12, 24, 110, 220	12, 24, 127, 220

Основным критерием выбора величины напряжения СЭС является вес кабельной сети. Действительно, вес кабеля пропорционален площади поперечного сечения токопроводящих жил. Последняя пропорциональна току нагрузки, который необходимо передать по кабелю: для ~ трехфазного тока.

, (6)

где – мощность, передаваемая по кабелю, Вт; – напряжение сети, В.

Поэтому чем выше напряжение, тем меньше вес кабельной сети. В связи с этим принципиально всегда следует стремиться к применению более высоких значений напряжений.

Однако, ввиду отсутствия прямой пропорциональности между током нагрузки и весом кабелей увеличение напряжения дает существенное снижение веса только при значительной величине мощности СЭС.

На судах небольшого водоизмещения целесообразно применять СЭС напряжением 220 В, а на крупных и средних судах – напряжением 380 В.

О выборе величины напряжения СЭС можно также судить по мощности генераторов СЭС. Подсчеты показывают, что при общей мощности электростанции до 200-250 кВт целесообразно применять U=220В, а при мощности свыше 300-400 кВт-380 В.

Выбор частоты

В судовых электроэнергетических системах переменного тока, так же как и в береговых электросистемах, номинальную частоту тока принимают 50 Гц.

Некоторые судовые потребители электроэнергии, количество которых непрерывно увеличивается (например, радиолокационное и навигационное оборудование), рассчитаны на работу на частоте 400 Гц и 500 Гц. Питание этих потребителей осуществляется через специальные преобразователи частоты.

Неуклонный рост мощности СЭС в ряде случаев уже теперь вызывает серьезные затруднения в размещении электрооборудования и механизмов на судах. В связи с этим ставится задача снижения веса и габаритов электрооборудования не только за счет повышения напряжения, что приводит к снижению веса и габаритов кабельной сети, но и за счет повышения частоты тока СЭС. Последнее дает возможность снизить вес и габариты электрических машин (агрегатов, электромеханизмов в целом), трансформаторов, дросселей и т. п.

Несмотря на преимущества повышенной частоты, выбираем промышленную частоту 50 Гц.