Содержание к диссертации
Введение
1. Реактивная мощность и её влияние на эксплуатационные показатели судовых электрических станций 9
1.1. Анализ статических режимов работы судовых электрических станций и использования генераторных агрегатов на современных морских судах 9
1.2. Причины снижения коэффициента мощности судовых синхронных генераторов 13
1.3. Влияние снижения коэффициента мощности СГ на эксплуатационные характеристики СЭЭУ 23
2. Методика расчета статических реактивных нагрузок СЭС . 31
2.1. Обоснование необходимости разработки методики и основные требования, предъявляемые к ней 31
2.2. Анализ существующих методик 33
2.3. Применение метода Монте-Карло к расчету реактивных нагрузок СЭС 43
2.4. Разработка алгоритма расчета 63
3. Варианты ИРМ и математическое описание переходного процесса в СЭЭС с конденсаторным компенсирующим устройством . 74
3.1. Анализ конкурирующих вариантов ИРМ 74
3.2. Рекомендации по выбору варианта ИРМ 87
3.3. Характеристика переходного процесса при коммутации секций КБ в автономной СЭЭ 88
3.4. Математическое описание переходного процесса 91
3.5. Порядок расчета переходного процесса 99
4. Анализ влияния неисцравностей бесконтактного конденсаторного ИРМ на искажение симметрии напряжений судовой сети 111
4.1. Обоснование необходимости проведения анализа . 111
4.2. Несимметричные режимы работы бесконтактного ИРМ со ступенчатым регулированием 112
4.3. Влияние несимметричных режимов бесконтактного ИРМ на его элементы и судовое электрооборудование 116
4.4. Определение степени несимметрии в СЭЭС при неисправностях бесконтактных коммутаторов конденсаторного ИРМ 122
4.5. Построение практической номограммы для определения зависимости для судовых СГ . 129
Заключение 134
Список литературы 138
- Анализ статических режимов работы судовых электрических станций и использования генераторных агрегатов на современных морских судах
- Применение метода Монте-Карло к расчету реактивных нагрузок СЭС
- Характеристика переходного процесса при коммутации секций КБ в автономной СЭЭ
- Несимметричные режимы работы бесконтактного ИРМ со ступенчатым регулированием
Введение к работе
Увеличение общего тоннажа морского транспортного, рыбодобы-ващего и рыбообрабатывающего флота неразрывно связано с необходимостью дальнейшего увеличения производства электрической энергии на судах. Это требует выполнения комплекса мероприятий по ее рациональному использованию и уменьшению относительно высокой се-бестоимости. Одним из непременных условий успешного решения поставленной задачи является эффективное использование установленной мощности судовых генерирующих агрегатов, эксплуатация которых во многом определяет режим экономии топливно-энергетических ресурсов на флоте.
Вместе с тем, проведенные исследования свидетельствуют о качественных изменениях в характере нагрузки электростанций современных судов в сторону увеличения потребления реактивной мощности (РМ). Указанная тенденция характерна для большинства типов судов, в то время как проблеме компенсации РМ в судовых электроэнергетических системах (СЭЭС) до настоящего времени еще не уделяется должного внимания. С другой стороны некоторые современные СЭЭС приближаются по уровню потребления электрической энергии к отдельным береговым предприятиям, потребление РМ которых регламентировано. В токе время, возросший уровень потребления РМ в СЭЭС приводит к тем же отрицательным последствиям, что и в береговых электроустановках, а также к чисто специфическим, обусловленным автономностью источников судовой электрической энергии. Прежде всего это касается необходимости параллельной работы дополнительного количества источников электроэнергии даже в тех случаях, когда по условиям активной нагрузки этого не требуется. При этом загрузка первичных двигателей снижается, а удельный расход топлива увеличивается. Чрезмерная загрузка реактивными токами источников электроэнергии ухудшает ряд их эксплуатационных характеристик, о чем подробно будет сказано в основном тексте.
Поэтому экономические соображения, а также требования эксплуатационного характера все чаще вынуждает обращаться к проблеме компенсации РМ, что приводит к включению в состав отдельных СЭЭС дополнительных источников реактивной мощности (ИРМ). Решением этих вопросов занимаются некоторые научно-исследовательские и проектные организации и высшие учебные заведения страны. Проблема компенса -ции РМ явилась предметом обсуждения Второй Всесоюзной НТК "Автоматизация и пути развития СЭЭС", состоявшейся в 1976 году в г. Севастополе, на Третьей Всесоюзной НТК "Совершенствование проектирования судовых ЭЭС и технологии электромонтажных работ" и на Четвертой Всесоюзной НТК "Проблемы создания мощных электроэнергетических систем и систем электродвижения для судов ледового плавания и технических средств освоения шельфа", состоявшихся соответственно в 1979 и 1983 гг. в г. Ленинграде /44, 45, 80/. В рекомендациях конференций в частности отмечается /14/: "Провести комплекс работ по определению областей применения компенсации реактивной мощности и видов ее, разработке расчетно-проектных рекомендаций, разработке и созданию номенклатуры необходимого оборудования".
В системе ММФ и МРХ СССР уже эксплуатируется ряд судов с введенными в состав электроэнергетических систем дополнительными ИРМ, что продиктовано определенной потребностью в них. Примером судов с применением конденсаторных установок (КУ) в качестве ИРМ являются находящиеся в эксплуатации в Дальневосточном бассейне плавбазы типа "Спасск", "Советская Россия", "Владивосток" и "Дальний Восток", рыбомучные базы типа "Пятидесятилетие СССР", транспортно-рефрижераторные суда типа т/х "Пролив Лаперуза", сухогрузные суда т/х "Константин Заньков"-и т/х "Пионер Славянки", нефтеналивное судно т/к "Ахтуба" (типа т/х "София") и др. Известны случаи применения в качестве дополнительных ИРМ судовых синхронных двигателей (гребной электродвигатель на БМРТ типа "Октябрьск" /15/). В /46/ сообщено о разработке и внедрении автоматического дополнительного ИРМ на базе конденсаторная батарея (КБ) - управляемый дроссель.
Однако, в большинстве случаев применения на перечисленных судах дополнительных ИРМ с использованием в качестве последних КБ подключение их к шинам ГРЩ осуществляется вручную и с помощью автоматических воздушных выключателей (ABB), контакторов и даже рубильников в блоке с предохранителями.
Не останавливаясь подробно на недостатках контактной коммутации, достаточно отметить, что такой способ не может быть оправдан во всех без исключения случаях и требует дополнительных исследований.
Отсутствие автоматического управления работой ИРМ может приводить в отдельные моменты времени к режиму перекомпенсации. Из этого вытекает необходимость постоянного вахтенного обслуживания К7, особенно в режимах быстрого изменения нагрузки судовой электростанции (СЭС) /48/. Это обстоятельство находится в прямой противоположности с общей тенденцией автоматизации флота и в частности безвахтенным обслуживанием машинного отделения на автоматизированных судах.
Необходимо отметить, что даже применение автоматического управления с использованием контактных коммутационных аппаратов, широко используемое в береговых КУ, не устраняет недостатков первой группы, являющихся особенно существенными для автономных СЭЭС.
К указанным недостаткам необходимо добавить, что задача прогнозирования реактивных нагрузок СЭС для определения требуемой мощности компенсирующего устройства, а также вопросы выбора его варианта решаются однозначно по аналогии с подобными береговыми установками.
Учитывая сказанное, постановка вопроса о необходимости введения в состав СЭЭС дополнительных ИРМ предопределяет на первом этапе осуществить решение следующих основных задач.
Независимо от предполагаемого к установке варианта ИРМ, необходимо решить вопрос более точного определения реактивных нагрузок СЭС. Существующие способы расчета ИРМ для береговых электроустановок не пригодны для судовой практики, так как цели и задачи компенсации РМ в СЭЭС и береговых не всегда совпадают. Кроме того, в практике проектирования береговых электроустановок до настоящего времени нет пока общепризнанной методики.
Учитывая многообразие существующих вариантов ИРМ, необходимо охарактеризовать каждый с целью определения приемлемых для проектируемых и модернизируемых СЭЭС.
Анализ технико-экономических показателей существующих типов ИРМ, эксплуатационных требований к ним и характера реактивных нагрузок СЭС дает основания одним из приемлемых вариантов считать в настоящее время компенсирующее устройство в виде КБ с автоматическим ступенчатым регулированием мощности. Вместе с тем, решение вопроса о способе коммутации (контактный или бесконтактный) отдельных секций КБ требует создания методик исследования, пригодных для автономных СЭЭС.
При включении в состав СЭЭС дополнительных ИРМ неизбежно возникают вопросы их взаимодействия со штатным оборудованием, причем не только в рабочих, но и в ненормальных и аварийных ситуациях. Некоторые из этих вопросов, принципиально важных при проектировании ИРМ, должны быть рассмотрены в первую очередь. Наиболее вероятным ненормальным режимом конденсаторного ИРМ с бесконтактной коммутацией следует считать выход из строя полупроводниковых приборов отдельных фаз коммутаторов, или исчезновение их управляющих сигналов. Возникащие вслед за этим несимметричные режимы ступеней ИРМ приводят к несимметрии напряжений СЭС, допустимая величина которой для электрооборудования нормирована.
В соответствии с этим научная задача, решаемая в диссертационной работе, может быть сформулирована следущим образом: разработка методик определения статических реактивных нагрузок СЭС и взаимодействия конденсаторного ИРМ со штатным судовым электрооборудованием.
На защиту выносятся:
- методика и алгоритм расчета реактивной нагрузки СЭС;
- математическая модель для исследования переходных процессов при коммутации ступеней конденсаторного ИРМ в автономной СЭЭС;
- методика и номограмма определения несимметрии напряжений СЭС при неисправностях бесконтактного конденсаторного ИРМ.
Анализ статических режимов работы судовых электрических станций и использования генераторных агрегатов на современных морских судах
Синхронные генераторы (СГ) СЭС являются основными источниками электрической энергии современного морского судна. В связи с . этим от эффективности их эксплуатации в основном зависит экономичность работы всей судовой электроэнергетической установки (СЭЭУ). Одним из показателей эффективной эксплуатации СГ может служить действительное значение их средневзвешенного коэффициента мощности (cos?).
Опыт эксплуатации СЭС показывает, что при расчете их мощности известным методом нагрузочных таблиц расчетные значения cosy получаются завышенными по сравнению с действительными. Поэтому на этапе проектирования и комплектации СЭС дополнительные меры по повышению COS f СГ обычно не предусматриваются. Последнее приводит на практике к существенному отличию отдельных параметров СГ от номинальных. Это подтверждается анализом нагрузочных режимов работы электростанций судов различного назначения, эксплуатируемых в Дальневосточном бассейне (табл." П.І.І - 1.4).
Сбор статистического материала, вошедшего в табл. П.І.І - 1.4, производился методом анкетирования электротехнического персонала указанных судов по специально разработанным бланкам и обработки вахтенных журналов.
Для удобства анализа все суда объединены в определенные группы: сухогрузных, пассажирских, нефтеналивных и судов специального назначения.
Необходимо пояснить назначение некоторых граф табл. П.І.І -1.4. В графе 6 указано количество работящих генераторных агрегатов (ГА) и номинальная активная мощность их СГ. В графе 8 приведены действительные значения коэффициента загрузки (Кз) генераторных агрегатов по активной мощности. Значения Кз ГА определены как частное от деления данных граф 4 и 6.
В случае применения дополнительных ИРМ, с целью повышения COSif СГ, появляется реальная возможность загрузить работающие ГА по активной мощности практически до значений полной мощности СГ (с учетом мощности первичного двигателя). Поэтому данные графы 9 показывают минимально необходимое количество ГА, исходя из суммарной действительной активной нагрузки СЭС, при условии доведения коэффициента мощности работающих СГ до единицы.
Для судов первой и третьей групп (табл. П.І.І, 1.3) в связи с возрастанием роли дальних морских перевозок, наиболее характерным является ходовой режим и кроме того режим стоянки с грузовыми операциями. Суммарное время, приходящееся на эти два режима, в течение межремонтного периода - значительно. В то чже время статистические данные наглядно показывают, что уровень реактивной нагрузки СЭС является достаточно высоким и приближается в отдельных случаях к уровню активной нагрузки. В свою очередь это приводит к значительному снижению cosy? СГ и Кз генераторных агрегатов по активной мощности, минимальные значения COStp СГ электростанций обследованных судов находятся, как видно, в пределах 0,57 -0,6, а коэффициента загрузки - 0,27 - 0,4. Кроме того, для многих судов величины действительного COS у СГ хотя и не имеют столь низких значений, но и не достигают номинального, принятого, как известно, для серийных СГ равным 0,8.
Пассажирские суда (табл. П.1.2) также характеризуются наибольшим временем эксплуатации в ходовых режимах. Уровень реактивной нагрузки в данных режимах для этих судов также относительно высок. Величины COS1? СГ и Кз ГА не превышает значений 0,85 и 0,71 соответственно.
Особый интерес представляет четвертая группа - суда специального назначения (табл. П.1.4). Последние отличаются обычно значительной величиной установленной мощности ГА и большим количеством приемников электроэнергии. Основным режимом работы рыбообрабатывающих заводов и плавучих баз является промысловый, а для ледокольных судов - ходовой с проводкой каравана во льдах. Учитывая длительность и автономность работы СЭЭУ в этих режимах, их эксплуатационные характеристики оказывают существенное влияние на эффективность эксплуатации судна в целом. Анализ показывает, что уровень реактивных нагрузок электрических станций судов специального назначения не только приближается к уровню активной, но в отдельных случаях равен ему и даже несколько выше. Соответственно и значения COS f СГ без применения дополнительных мероприятий по его повышению (п/б "Суздаль") как правило оказываются ниже своих номинальных значений. Такой же вывод можно сделать и по коэффициентам загрузки ГА.
Если проследить темпы роста реактивной нагрузки электростанций судов 60-х и 70-х годов постройки, то можно отметить тенденцию к ее увеличению. Так величина реактивной нагрузки СЭС, приходящаяся на одну тонну водоизмещения сухогрузных судов, возросла в 1,66 раза. Для пассажирских судов этот показатель равен 1,14. Это объясняется, во-первых, стремлением увеличить эксплуатационную скорость современных судов, что достигается за счет увеличения мощности главной энергетической установки и, соответственно, мощности ее вспомогательных механизмов. Во-вторых, это обусловлено стремлением сократить время погрузочно-разгрузочных операций, т.е. увеличением мощности судовых грузоподъемных механизмов. И, в-третьих, это связано с постоянным улучшением бытовых условий членов экипажей современных морских судов.
На рис. TT.I.I - 1.5 приведены выборочно графики активных и реактивных нагрузок СЭС отдельных судов, которые показывают соотношение уровней потребления активных и реактивных мощностей в статических режимах. В ряде случаев эти уровни равны. Графики реактивных нагрузок получены расчетным путем по значениям активных нагрузок и COSf СГ обследованных судов.
Анализируя графики реактивных нагрузок СЭС в статических режимах, можно отметить наличие в них постоянной и переменной составляющих. Постоянная составляющая, или минимальная реактивная нагрузка СЭС, в ходовых режимах определяется, в основном, работой механизмов, обслуживающих энергетическую установку и обеспечивающих нужды экипажа. Переменная составляющая определяется, в свою очередь, периодической или эпизодической работой разнообразных судовых потребителей электроэнергии, обеспечивающих работу вспомогательных судовых систем.
Применение метода Монте-Карло к расчету реактивных нагрузок СЭС
Так как величина РМ ПП зависит в первую очередь от глубины их регулирования, то второй сомножитель правой части выражения (2.3.9) вполне может быть принят в качестве исследуемой СВ. Для полупроводниковых выпрямителей (ПВ) он связан с углом регулирования и коммутации выражением (1.2.7). В принципе при определенных допущениях в практических расчетах можно принятьCO$lf=CD L /32/, т.е. пренебречь углом коммутации тиристоров и диодов. В этом случае угол коммутации необходимо учитывать лишь при определении величины минимальной РМ ПВ, т.к. даже при угле регулирования Л - О она не равна нулю и коэффициент мощности достигает значения 0,86 вместо 1,0 /2/. Последнее показывает, что для более точных расчетов определение РМ ПВ должно производиться с учетом коммутационных процессов, приводящих к уменьшению среднего выпрямленного напряжения. Тогда, если для идеализированного ПВ имеет место соотношение /33/: искажения, обусловленной несинусоидальностью питащего тока. Это допущение оправдано тем, что обычные средства компенсации Щ непригодны для компенсации мощности искажения. Для этой цели необходимо предусматривать специальные устройства - фильтрокомпенсирукщие (ФКУ) /35/ и расчет их мощности производить отдельно.
Учитывая выражения (2.3.4), (2.3.8) и (2.3.12) можно утверждать, что наиболее удобным параметром для определения уровня РМ ДЦ и трансформаторов является их коэффициент fi , а для в качестве него можно принять традиционный показатель - коэффициент мощности ( COS% ).
Таким образом, поставленная задача сводится к определению этих параметров и ее решение возможно с использованием так называемого способа статистических испытаний или метода Монте-Карло, применение которого ранее было предложено для определения активной нагрузки СЭС /16, 17/. Целесообразность применения этого метода объясняется тем, что он позволяет получить необходимый статистический материал способом моделирования СВ, возможные значения которой и их вероятности известны. Следовательно, на стадии проектирования СЭЭС можно определить значения исследуемых СВ, каковыми являются коэффициент J и C0S% , и найти уровни РМ как отдельных потребителей, так и суммарную реактивную нагрузку проектируемой СЭС.
На первый взгляд рекомендуемый подход к определению РМ отдельных потребителей и суммарной реактивной нагрузки СЭС может показаться приближенным. Однако, если обратиться к закону больших чисел, то можно утверждать, что при производстве большого количества статистических испытаний суммарная реактивная нагрузка проектируемой СЭС будет соответствовать ее реальным значениям, возможным в период эксплуатации судна. Согласно закону больших чисел при достаточно большом количестве независимых испытаний (опытов) статистическое среднее СВ приближается (сходится по вероятности) к ее математическому ожиданию. Кроме того, на основании центральной предельной теоремы, утверждающей, что закон распределения суммы большого числа независимых слагаемых (случайных величин), имеющих сравнительные дисперсии, сколь угодно близок к нормальному, можно установить, что суммарная реактивная нагрузка СЭС будет подчинена нормальному закону распределения.
Действительно, она будет определяться как сумма независимых СВ - РМ отдельных потребителей, следовательно закон ее распределения будет тем ближе к нормальному, чем больше потребителей входит в состав СЭЭС и работает в расчетном режиме.
После определения числовых характеристик СВ можно найти величину вероятности ее попадания на заданный участок, в частности, в области значений, лежащих вблизи полученного МО. Для этого в.случае нормального закона распределения СВ применяется функция Лапласса ty(x) /25/. Значения функции ФГх) приводятся в справочных таблицах, а вероятность попадания СВ, имеющей нормальное распределение с параметрами ґґі и (о , в пределы участка (А, В) выражается через функцию Лапласса как:
Причем заранее можно показать, что вероятность того, что СВ, имеющая нормальное распределение, согласно выражению (2.3.14) отклонится от своего математического ожидания {їїі ) не больше чем на 2,6 равна /26/:
Характеристика переходного процесса при коммутации секций КБ в автономной СЭЭ
В соответствии с выполненным анализом следует, что варианты За и 36, несмотря на относительно высокие эксплуатационные показатели - надежность, плавность регулирования и быстродействие (вариант 36) - к применению на судах рекомендованы быть не могут из-за низких весо-габаритных показателей, снижения качества электроэнергии в сети, высоких первоначальных затрат. Достаточно сказать, что компенсационная установка по варианту 36 мощностью 300 кВАр имеет габариты 2860 х 800 х 2000 /49/.
Варианты 5а и 56 также характеризуются высокой надежностью, плавностью регулирования, небольшими габаритами и капитальными затратами (в особенности вариант 5а), а вариант 56 к тому же обладает высоким быстродействием и форсировочной способностью. Вместе с тем для модернизируемых судов применение этих вариантов затруднительно. Во,первых, в связи с наращиванием фундаментов и перемещением генераторов на этих фундаментах суда необходимо выводить из эксплуатации. Во-вторых, при производстве ремонтно-профилакти-ческих работ на генераторах компенсация РМ в СЭЭС производиться не может.
Вместе с тем следует сделать оговорку. Учитывая несомненные преимущества этих вариантов, они заслуживают внимания при выборе ИРМ для вновь строящихся судов, для которых может быть заранее спроектировано и выбрано оборудование с учетом работы генераторов в режиме СК. В этом случае установка разобщительных муфт между синхронной машиной и первичным двигателем при использовании в качестве него дизеля повзоляет производить его запуск за счет энергии вращающихся частей работающего СК. Это ускоряет процесс ввода резерва, исключая возможность неудавшегося запуска из-за несправноетей в системе пускового воздуха и пр. Все операции при этом легко автоматизируются, к тому же исключается необходимость синхронизации резервного агрегата.
Наилучшие эксплуатационные, конструктивные и динамические характеристики имеют тиристорные источники реактивной мощности -варианты 4, 6, 7. Однако, и эти ИРМ на современном этапе не могут быть рекомендованы к широкому использованию на судах из-за относительно низкой надежности при достаточно высокой стоимости. Учитывая перспективность тиристорних ИРМ, их исследования в настоящее время проводятся в направлении повышения надежности, снижения стоимости, улучшения гармонического состава тока и напряжения и других характеристик. Это позволит в ближайшее время изменить точку зрения на тиристорные ИРМ.
Сравнивая варианты ТИРМ между собой, можно заметить, что по таким показателям как: форсировочная способность, состав высших гармоник в кривых токов и напряжений сети, первоначальные затрат ты - вариант 4 уступает вариантам 6 и 7. Однако, чтобы установить из двух последних более предпочтительный вариант для судовых условий, необходимо провести дополнительные и всесторонние исследования обоих вариантов.
Окончательно можно сделать вывод, что как для модернизируемых, так и проектируемых СЭЭС со статическим характером реактивных нагрузок наиболее приемлемым является вариант КБ со ступенчатым регулированием мощности.
Характеристика переходного процесса при коммутации секций КБ в автономной СЭЭС
Наиболее тяжелые условия протекания переходного процесса наблюдаются при контактном способе коммутации секций КБ. Для характеристжи этого режима его необходимо подразделить на процесс подключения и отключения конденсаторов.
При подключении, вследствие произвольности момента замыкания контактов коммутатора, к конденсаторам может быть приложено напряжение сети, имеющее любое значение в пределах от нулевого до амплитудного. Б этом случае, если конденсаторы не заряжены, в первый момент времени это напряжение оказывается накоротко замкнуто в контуре обмоток СГ. Вследствие этого возникает большой всплеск свободного (зарядного) тока конденсаторов /47, 81/. Из-за наличия в контуре коммутации индуктивного сопротивления СГ, а также ин-дуктивностей шин, кабелей и трансформаторов тока свободный ток имеет колебательный характер. Частота колебаний зависит от параметров СГ, сети и нагрузки, количества параллельно работающих ГА и мощности включаемой секции КБ. Амплитуда свободного тока, кроме того, зависит от мгновенного значения напряжения сети, т.е. от момента коммутации, первоначального напряжения на конденсаторах и величины предвключенной емкости в системе.
Несимметричные режимы работы бесконтактного ИРМ со ступенчатым регулированием
Дополнительные потери в двигателе приводят к уменьшению КПД и дополнительному нагреву. В /66/ показано, что для обеспечения продолжительной работы АД с номинальной нагрузкой на валу при снижении напряжения до 0,95 номинального запас по превышению темпе-ратуры обмотки статора должен быть не менее Л = 10,5$. В то же время расчеты показывают, что допустимая величина Л 0 обмоток статора АД покрывается за счет дополнительных потерь при постоянной несимметрии, равной (2-3)$ /67/. В /33/ сказано, что при работе АД с номинальным вращающим моментом и значении 8НС = 4$ срок службы изоляции сокращается примерно в 2 раза только за счет дополнительных потерь. Учитывая сказанное, при несимметрии питающего напряжения по условиям нагрева допустимая нагрузка АД снижается.
Работа трансформаторов при несимметрии питающих напряжений сопровождается появлением токов обратной последовательности в первичных и вторичных цепях. При этом потери в трансформаторах увеличиваются, что приводит к снижению КПД, повышенному нагреву и сокращению срока их службы. При коэффициенте несимметрии токов нс= ОД СР0К службы изоляции сокращается на 16$ /33/.
Автоматизация судов предусматривает необходимость постоянного или периодического контроля параметров СЭЭС. Текущие значения интересующих электрических величин определяются известными способами, предполагащими симметрию токов и напряжений в трехфазных электрических сетях (измерение тока и напряжения с помощью двух измерительных трансформаторов и т.п.). Следовательно, искажение симметрии будет влиять на достоверность получаемой информации, что, в свою очередь, может отразиться на работоспособности как отдельных узлов автоматики, так и систем комплексной автоматизации судна. Примером могут служить устройства автоматической точной синхронизации генераторов, использующие для контроля разности напряжений их линейные значения. При несимметрии напряжений работающего СГ, в отличие от подключаемого, процесс синхронизации в этом случае может затянуться на неопределенное время. При несимметричной нагрузке генераторов возможны также отказы или ложные срабатывания устройств автоматической разгрузки, включения резерва, защиты и т.п., измерительные трансформаторы которых осуществляют контроль тока в отдельных фазах. Все это безусловно снижает надежность и экономичность выработки электроэнергии на судах.
Несимметричные режимы работы ступеней бесконтактного конденсаторного ИРМ оказывают на его элементы двоякое воздействие. Во-первых, при несимметрии напряжений на шинах ГРЩ РМ исправ ных ступеней КБ изменяется по сравнению с номинальным значением Т// - линейное напряжение прямой последовательности. Так как знак величины A Q зависит от соотношения абсолютных величин 1Гн и VJ{ , то отдельные фазы исправной части КБ могут оказаться перегруженными по току и наоборот. Это приведет к еще большей несимметрии нагрузки источников электроэнергии. Перегрузка по току к тому же увеличивает нагрев конденсаторов и сокращает срок их службы. Во-вторых, неисправности ТК или ТДК ступеней ИРМ приводят, в некоторых случаях, к появлению на конденсаторах постоянного заряда неизменной полярности. В качестве примера на рис. 4.3, а. изображена электрическая схема коммутации одной фазы ступени КБ с помощью ТДК, а на рис. 4.3, б. диаграмма тока и напряжения при неисправности в одной ячейке ТДК. Пробой полупроводникового прибора ячейки ТДКІ, согласно рис. 4.3. будет означать, что до момента времени Ъ конденса-тор будет заряжаться током LK , после чего напряжение на конденсаторе ( l/j ) станет максимальным, равным амплитудному значению напряжения сети ( Uc ). Напряжение ТЛ , продолжая изменяться, достигнет в момент времени 2 своего максимума в отрицательный полупериод (на рис. 4.3, а показано в скобках) и, действуя согласно с напряжением "ifк , будет приложено к полупроводниковым элементам неповрежденного ТДК2. Пренебрегая саморазрядом конденсатора за промежуток времени t можно указать, что в момент времени t2 напряжение на полупроводниковых элементах ТДК2 будет равно двойному амплитудному значению напряжения сети. Причем этот процесс будет устойчивым и повторяющимся, так как даже при незначительном саморазряде конденсатора, он будет периодически подзаряжаться через неуправляемый вентиль исправной ячейки ТДК2.
