Электроприводы корабля. Корабельные электроприводы. Занятие 29Предъявляемые требования к корабельным электроприводам. Учебный вопрос
 Скачать 32.42 Kb.
|
|
Раздел 2. Электрооборудование и автоматизированные системы управления. Тема 22. Корабельные электроприводы Практическое занятие №29Предъявляемые требования к корабельным электроприводам. Учебный вопрос: Предъявляемые требования к корабельным электроприводам. Предъявляемые требования к корабельным электроприводам. В современных условиях, как показывает проведенный технико- экономический анализ, становится все труднее поддерживать затраты на эксплуатацию судов и кораблей в заданных пределах. Сложившееся состояние отечественного флота, непрерывный рост требований к его эффективности, уменьшение количества строящихся заказов выдвигает настоятельную необходимость повысить надежность и качество вновь строящейся, эксплуатируемой и ремонтируемой техники. При проектировании электроэнергетических систем (ЭЭС) подводных лодок (ПЛ) одной из ключевых проблем является проблема создания регулируемого высокоэкономичного привода с традиционно повышенными требованиями в части экономических, массогабаритных и виброакустических характеристик. К тому же постоянное возрастание требований по таким показателям, как надежность, точность, быстродействие, качество воспроизведения движения, энергетическая эффективность, ресурсоемкость, электромагнитная и информационная совместимость, вызывает необходимость совершенствования всех элементов, составляющих электропривод. Значительные успехи силовой электроники, а именно промышленное производство биполярных транзисторов с изолированным затвором (ГСВТ), силовых модулей на их основе, силовых интеллектуальных модулей (1РМ) со встроенными средствами зашиты ключей и интерфейсами для непосредственного подключения к микропроцессорным системам управления, а также рост степени интеграции в микропроцессорной технике и переход от микропроцессоров к микроконтроллерам со встроенным набором специализированных периферийных устройств сделали возможным использование сложных и более эффективных оптимизированных законов управления. Это позволило создать новый тип регулируемых электроприводов -электромашинно-вентильные системы (ЭМВС), представляющих собой совокупность электромеханического преобразователя энергии и нескольких полупроводниковых преобразователей энергии с цепями их управления и питания. Переход от нерегулируемых электроприводов с релейно-контакторными цепями управления и защиты к регулируемым приводам на базе интеллектуальных силовых преобразователей дает экономию от 25% до 70% энергии, снижает пусковые токи и токи коротких замыканий. Получившие широкое распространение в различных отраслях производства частотно-регулируемые электроприводы на базе традиционных электромеханических и электронных преобразователей не удовлетворяют всем требованиям, предъявляемым к корабельным электроприводам. В отличие от наземной энергетической системы, энергосистема любого автономного объекта является системой конечной мощности, сопоставимой с мощностью потребителей. Поэтому потребители в силу своего многообразия и характера действия могут оказывать определяющее влияние на отдельные показатели качества электроэнергии в судовых ЭЭС. Так, например, приемники с импульсно-циклическим потреблением электроэнергии создают амплитудно-частотную модуляцию напряжения в судовых ЭЭС. Большинство приемников электрической энергии очень критично относятся к изменению качества питающего напряжения в аварийных режимах работы энергосистемы. Отклонения напряжения, усугублённые резко переменным характером, ещё более снижают эффективность работы и срок службы оборудования, способствуют отключению автоматических систем управления и повреждению оборудования. Так, например, колебания амплитуды и, в большей мере, фазы напряжения вызывают вибрации электродвигателей, приводимых механизмов и систем. В частности, это ведёт к снижению усталостной прочности трубопроводов и снижению срока их службы. На протяжении многих лет основными причинами повышенной вибрации судовых ЭМВС являлись недостатки конструкции и технологии изготовления отдельных узлов. В результате широких исследований, заложивших основы современных методов расчета вибрации электромеханических систем, были определены пути снижения их вибрации. Совершенствование конструкции и технологии изготовления привело к существенному уменьшению их виброактивности. Вибрация современного электропривода в значительной степени зависит от внешних факторов, качества электроэнергии в СЭЭС, качества технологических операций его сборки, появления износа механических узлов, дефектов в электрических и магнитных цепях, в системах охлаждения. Систематизация и учет основных результатов исследований в этом направлении может привести к дальнейшему снижению вибрации судовых ЭМВС. В электромеханизмах и аппаратах с системами автоматического управления отказы могут определяться дефектами каналов управления. Все изложенное определяет большую важность выполнения расчетов, проведения исследований и разработки специализированных регулируемых электроприводов для корабельных систем и является актуальной задачей, требующей комплексного подхода к проектированию, как отдельных элементов электропривода, так и всей системы в целом. Одним из важнейших направлений создания перспективной техники для ПЛ нового поколения является применение вентильно-индукторных электроприводов (ВИЛ), что позволит существенно снизить электропотребление, повысить надежность и управляемость механизмов. По сравнению с асинхроннымидвигателями они конструктивно проще, технологичнее в изготовлении и обладают более высоким КПД. Принципиальной особенностью вентильных индукторных электроприводов является то, что реализация их потенциально высоких технических показателей возможна только за счет совместного целенаправленного проектирования как собственно электромеханического преобразователя, так и системы управления и автоматики, без которых работа этого электрооборудования в условиях современной ПЛ принципиально невозможна. Применение микропроцессорной техники в регулируемом электроприводе расширяет функциональные возможности этих систем, обеспечивает реализацию сложных и более эффективных алгоритмов управления, расширяет возможности интеграции функций устройств автоматики, с возможностью их перераспределения в системах управления различного уровня, что позволяет улучшить массогабаритные, энергетические, виброакустические показатели и другие важные характеристики разрабатываемого оборудования. Известные работы, как правило, содержат решение отдельных частных вопросов и задач, выполнены на различной методологической основе и не имеют системного характера. Все это определяет актуальность темы диссертационной работы, в которой решается научно-техническая проблема - повышение технического уровня и эффективности работы корабельных регулируемых электроприводов ПЛ за счет нового поколения средств автоматизации, принципиально отличающихся от известных как по элементной базе, так и по принципам построения. Это обеспечивает повышение тактико-технических характеристик ГШ, имеющих важное значение для боеспособности ВМФ и обороны РК |