Механическая характеристика зависит от загрузки судна и района плавания. При практических расчетах с достаточной степенью точности можно считать характеристики винтов аналогичными характеристикам вентиляторов:
где k — коэффициент пропорциональности, зависящий от сопротивления воды движению судна.
Обычно строят две характеристики гребного винта: 1 — при нормальной загрузке судна, 2 — при швартовных испытаниях (рис. 1).
Как известно, двигатель внутреннего сгорания не допускает больших перегрузок по вращающему моменту и мощности, поэтому использовать систему генератор — двигатель с жесткой механической характеристикой 3 не представляется возможным. Действительно, при большом сопротивлении воды движению судна и на швартовных режимах рабочая точка (точка пересечения характеристик 2 и 3) соответствовала бы недопустимо большому моменту двигателя внутреннего сгорания.
Ввиду этого в ГЭУ постоянного тока применяют искусственные способы автоматического уменьшения момента электродвигателя при перегрузках с целью ограничения мощности дизеля. Наиболее благоприятной с этой точки зрения является характеристика 5, соответствующая гиперболе постоянной мощности. Подобную характеристику можно получить только одновременным воздействием на возбуждение генератора и гребного электродвигателя, при этом электрическая схема ГЭУ оказывается достаточно сложной, что не оправдывается для речных судов.
В практике ГЭУ речных судов широко применяется способ приближенного автоматического поддержания постоянства мощности дизеля с помощью размагничивающей обмотки возбуждения генератора (характеристика 4). Ее аналитическое выражение с достаточной для расчетов степенью точности может быть представлено в виде:
где Мп — пусковой момент двигателя; nх — частота вращения идеального холостого хода.
При подобной характеристике мощность дизеля может иметь номинальное значение только в двух точках — а и б — при нормальной загрузке судна и на швартовном режиме (см. рис. 1). В промежутке между ними дизель несколько перегружен, но перегрузка его находится в допустимых пределах.
Частоту вращения идеального холостого хода nх и пусковой момент двигателя Мп легко определить по известным значениям моментов Ма и Мб и частоты вращения nа и nб, соответствующих точкам а и б, из уравнений:
В результате совместного решения этих уравнений получим:
Подставляя эти выражения в формулу:
и задаваясь значениями n, можно построить любую точку искомой характеристики.
Номинальная мощность гребного электродвигателя выбирается по точке а. Если Ма = Мном и nа = nном, то:
Далее электродвигатель проверяют на перегрузочную способность по моменту:
При работе одного генератора на два и большее число гребных электродвигателей возможны два способа включения их якорей: последовательное и параллельное (рис. 2).
При последовательном соединении электродвигателей (рис. 2, а) нагрузка между ними распределяется более равномерно, чем при параллельном (рис. 2, б), поэтому оно предпочтительнее. Действительно, при некотором различии в механических характеристиках гребных электродвигателей, вызванных конструктивными допусками на их изготовление, разность мощностей электродвигателей определяется:
1. при последовательном включении (рис. 3, а):
Как видно из рисунка, разность мощностей в первом случае будет меньше, чем во втором, так как характеристики наклонены к оси моментов на значительно меньший угол, чем к оси угловых скоростей Поэтому при последовательном соединении двигателей неравномерность их нагрузок невелика, и не требуется тщательного согласования характеристик.
В аварийном режиме, при выходе из строя одного из дизель-генераторов гребная электрическая установка позволяет осуществить питание всех гребных электродвигателей от оставшихся в работе генераторов. На речных судах, имеющих двухвальную и трехвальную ГЭУ, применяют в аварийной ситуации питание двух гребных электродвигателей от одного генератора.
Рассмотрим аварийный режим при последовательном соединении якорей электродвигателей. Все величины в этом режиме выразим в относительных единицах. Примем за базисные величины, соответствующие номинальным значениям основного режима, когда каждый генератор работает на свой гребной электродвигатель.
Для простоты расчетов потерями в кабельных цепях и электромашинных агрегатах пренебрежем, тогда номинальная мощность генератора принимается равной номинальной мощности двигателя:
относительное напряжение:
относительная частота вращения двигателя:
относительный момент двигателя:
относительный магнитный поток двигателя:
При отсутствии потерь в электрических машинах напряжение:
и в относительных единицах:
Механическая характеристика гребного винта в относительных единицах:
При последовательном соединении якорей двигателей:
где Uг* — относительное напряжение работающего генератора; Uд1*, Uд2* — относительные напряжения на якорях первого и второго двигателей соответственно.
Считая характеристики электродвигателей идентичными, при неизменном напряжении генератора получим (напряжение номинальное):
Если магнитные потоки электродвигателей не изменить, то их частота вращения:
и вращающий момент:
Отсюда мощность, развиваемая генератором, составит одну четверть его номинальной мощности:
Подобное использование генератора неэффективно, поэтому в гребных электрических установках применяются специальные меры для увеличения его мощности.
На современных судах в аварийных режимах автоматически снижается магнитный поток гребных электродвигателей, при этом увеличивается их частота вращения и мощность.
Для полного использования мощности генератора относительная мощность каждого двигателя должна быть:
следовательно, частота вращения двигателей может быть найдена из формулы:
откуда:
При этом необходимый относительный магнитный поток:
Практически в гребных электрических установках переключение режимов работы осуществляется селекторным переключателем.
Последовательно с обмотками возбуждения электродвигателей LM1 и LM2 (рис. 4) включаются резисторы R1 и R2 с заданным значением сопротивления. В основном режиме резисторы шунтируются замкнутыми контактами селекторного переключателя Q1 и Q2. В аварийном режиме контакты Q1 и Q2 размыкаются, поэтому ток возбуждения и магнитный поток двигателя уменьшаются.
- Материал на блоге⇒ Весь материал предоставляется исключительно в ознакомительных целях! При распространении материала используйте пожалуйста ссылку на наш блог!
- Ошибки⇒ Если вы обнаружили ошибки в статье, то сообщите нам через контакты или в комментариях к статье. Мы будем очень признательны!
- Файлообменники⇒ Если Вам не удалось скачать материал по причине нерабочих ссылок или отсутствующих файлов на файлообменниках, то сообщите нам через контакты или в комментариях к статье.
- Правообладателям⇒ Администрация блога отрицательно относится к нарушению авторских прав на www.electroengineer.ru. Поэтому, если Вы являетесь правообладателем исключительных прав на любой материал, предоставленный на ресурсе, то сообщите нам через контакты и мы моментально примем все действия для удаления Вашего материала.
0 комментарии:
Отправка комментария