Файл: Хайдуков, О. П. Электрооборудование судов учебник.pdf

В качестве электроизоляционных материалов могут применять­ ся газообразные и жидкие диэлектрики, твердеющие электроизо­ ляционные материалы, волокнистые материалы, пластические мас­ сы, минеральные электроизоляционные материалы, стекло и кера­

мика.

Для изготовления панелей распределительных устройств судо­ вого электрооборудования используются сложные слоистые плас­ тики— гетинакс и текстолит, негигроскопичные и достаточно теп­ лостойкие материалы. Они изготовляются путем горячего прессова­ ния бумаги (гетинакс) или хлопчатобумажной ткани (текстолит), пропитанной бакелитовой смолой. Корпусы электрических прибо­ ров и аппаратов изготовляют из пластмасс, искрогасительные ка­ меры и перегородки в электрических аппаратах — из асбоцемента, который состоит из асбеста, цемента и талька, пропитанных биту­ мом или смолой. В качестве теплостойкого изолирующего матери­ ала в электронагревательных приборах применяются асбест в ви­ де картона или шнура, керамика и фарфор в виде бус, трубок и других изделий. Теплостойким материалом с высокими электроизо­ ляционными и механическими свойствами является микалекс (на основе порошкообразной слюды и стекла). Он допускает запрес­ совку контактов, подвергающихся значительному нагреву (напри­ мер, выводы трубчатых электронагревательных приборов).

Основным электроизоляционным материалом для морских кабе­ лей и проводов является мягкая резина, изготовляемая из нату­ рального или синтетического каучука. Обмоточные провода для электрических машин, аппаратов и приборов изготовляются с эма­ левой, волокнистой, пленочной или комбинированной изоляцией.

Для изоляции обмоток электрических машин и аппаратов при­ меняются электрокартон, прессшпан, тафтяная и киперная ленты, шелковая и хлопчатобумажная лакоткани, электроизоляционные материалы на основе слюды, пропитанной изоляционным лаком,— миканит, микалента, микафолий.

В настоящее время в электрических машинах применяют более теплостойкую кремнийорганическую изоляцию (класс Н) на осно­ ве стекловолокна, которое пропитывают лаками, изготовленными из кремнийорганических смол. Такая изоляция влагостойка, масло­ стойка, негигроскопична, обладает достаточной механической про­

них магнитного пртока и применяются для изготовления магнитопроводов электрических машин, трансформаторов, аппаратов, элек­ троизмерительных приборов, катушек; индуктивностей. Магнитные материалы разделяются на магнитомягкие и магнитотвердые.

Магнитомягкие материалы хорошо намагничиваются и размаг­ ничиваются. При этом они характеризуются высокой магнитной проницаемостью, малой коэрцетивной силой и незначительными по­ терями на перемагничивание. Эти свойства позволяют получить в

12

магнитопроводе большие значения магнитной индукции при срав­ нительно малых значениях тока в обмотке.

Простейшим магнитомягким материалом является железо. Тех­ нически чистое железо обладает малым удельным электрическим сопротивлением и во избежание потерь на вихревые токи приме­ няется только для магнитопроводов с постоянным магнитным по­ током (сердечники электромагнитных реле). Для изготовления маг­ нитопроводов с переменным магнитным потоком применяется эле­ ктротехническая сталь, имеющая повышенное удельное сопротивле­ ние за счет содержания в ней кремния. В электрических машинах применяется низколегированная (с содержанием кремния 0,5 — 2,3%) электротехническая сталь, а для сердечников трансформа­ торов— высоколегированная (с содержанием кремния 4—5%) эле­ ктротехническая сталь. Повышенное значение магнитной проница­ емости может быть получено применением в качестве магнитопровода текстурованной стали. К числу материалов с еще более высо­ кой магнитной проницаемостью относят пермаллои, альсиферы, карбонильное железо. Эти материалы обладают также сравнитель­ но малыми потерями на гистерезис, зависящими от частоты перемагничивания, и имеют узкую петлю гистерезиса.

13

Пермаллои представляют собой железо-никелевые сплавы и применяются для сердечников малогабаритных дросселей, слаботочных малогабаритных трансформаторов звукового диапазона и импульсных трансформаторов, элементов счетно-решающих машин (высоконикелевый пермаллой), а также в силовых дросселях и трансформаторах (низконикелевый пермаллой).

Альсиферы — это сплавы железа с кремнием и алюминием. Они применяются для изготовления магнитных экранов, корпусов при­ боров, высокочастотных прессованных сердечников.

Широкое применение в последнее время получили магнитомяг­ кие материалы, называемые ферритами. Они представляют собой магнитную керамику, в состав которой входят окислы железа и других металлов (никеля, марганца, меди и др.). Ферриты имеют большое удельное электросопротивление, поэтому и меньшие поте­ ри на вихревые токи, а также очень высокую магнитную проницае­ мость, позволяющую в несколько раз уменьшить габариты сердеч­ ников радиоаппаратуры и обеспечить большую добротность высо­ кочастотных контуров. Характерной областью применения ферри­ тов являются миниатюрные антенные устройства.

Магнитотвердые материалы обладают большими значениями остаточной индукции и коэрцетивной силы. Магнитопроводы, изго­ товленные из магнитотвердых материалов, будучи намагничены, длительно поддерживают состояние намагничивания. Постоянные магниты из магнитотвердых материалов применяются для отдель­ ных видов электрических машин (динамомашины для судовых электротахометров), магнето, телефонов, громкоговорителей, из­ мерительных приборов, реле и др.

14

Правилам Регистра СССР они должны быть прочными, трудносго­ раемыми, устойчивыми к влиянию морской атмосферы и паров масла. Винты, гайки, петли и другие подобные детали, предназна­ ченные для крепления электрического оборудования, должны изго­ товляться. из коррозионностойких материалов.

§ 3. Основные параметры судовых электроэнергетических установок

Источниками и основными потребителями электроэнергии на судах являются электрические машины, поэтому сравнение различ­ ных технико-экономических характеристик машин постоянного и переменного тока и является основным критерием выбора рода тока.

Короткозамкнутые асинхронные двигатели имеют целый ряд преимуществ перед двигателями постоянного тока, что объясняет­ ся отсутствием коллектора, щеточного аппарата и других скользя­ щих контактов. Эти двигатели при одинаковой мощности и частоте вращения имеют меньший вес, габариты и стоимость, чем двига­ тели постоянного тока. Важнейшее же достоинство короткозамк­ нутых асинхронных двигателей заключается в их высокой надеж­ ности и до предела упрощенном уходе. В отдельных случаях важ­ на и взрывобезопасность короткозамкнутых двигателей, чего нель­ зя сказать о двигателях постоянного тока.

Синхронные генераторы также превосходят генераторы постоян­ ного тока с точки зрения надежности и простоты ухода, хотя тре­ буют более сложных систем регулирования напряжения, синхро­ низации.

Недостаток короткозамкнутых асинхронных двигателей, как из­ вестно, заключается в сложном регулировании частоты вращения. До сих пор в практике получил распространение по существу один способ регулирования — переключение числа пар полюсов. Толь­ ко разработка и широкое внедрение частотного регулирования ско­ рости от статических преобразователей частоты позволит оконча­ тельно вытеснить двигатель постоянного тока. Вместе с тем совре­ менное состояние полупроводниковой выпрямительной техники позволяет шире использовать преимущества двигателей постоян­ ного тока на судах, электрифицированных на переменном токе. Двигатели постоянного тока, получающие питание через полупро­ водниковый управляемый выпрямитель, могут найти еще достато­ чно широкое распространение в электроприводах полубных меха­ низмов и в других электроприводах, требующих плавного регули­ рования скорости в большом диапазоне.

15

При сравнении пускорегулировочной аппаратуры постоянного и переменного тока следует помнить, что подавляющее большинство двигателей переменного тока имеют прямой пуск и схема управ­ ления ими элементарно проста, в то время как для пуска двигате­ лей постоянного тока требуется значительно более сложная схема.

Очень важным преимуществом переменного тока является про­ стая возможность получения различных напряжений, и в частности низкого напряжения. Применение трансформаторов для питания осветительной сети позволяет исключить электрическую связь меж­ ду сетью освещения и силовой сетью. Практически это означает, что частые ухудшения изоляции, например в сети наружного осве­ щения, не влияют на силовую сеть.

Существует ряд и других отличий в пользу того гпи иного ро­ да тока, но они не имеют решающего значения. Е настоящее вре­ мя вопрос о выборе рода тока окончательно решен в пользу пере­ менного тока, хотя непрерывно расширяется и применение на судах полупроводниковых выпрямителей для самых различных целей.

Выбор величины напряжения для судового электрооборудова­ ния регламентирован Правилами Регистра СССР. Для силовых потребителей переменного тока допускается напряжение не более 380 В, а для силовых потребителей постоянного тока — не более 220 В. Для нормального освещения допускается напряжение не бо­ лее 220 В. Для переносного электроинструмента и для ручных пе­ реносных пультов дистанционного управления на постоянном токе допускается напряжение не более 24 В, а на переменном — не бо­ лее 42 В. Переносное освещение в особо сырых помещениях должно иметь напряжение 12 В, а в помещениях с повышенной влажно­ стью— 24 В. Правилами Регистра СССР допускается для силовых потребителей переменного тока применять напряжение 440 В при

частоте 60 Гц.

Более сложным является выбор оптимальной частоты. До по­ следнего времени на всех судах отечественного флота применяется переменный ток при частоте 50 Гц. Однако эта частота не является оптимальной. Применение более высоких частот позволило бы су­ щественно сократить вес и габариты оборудования. Для прямейа можно показать, что турбогенератор мощностью 600 кВт, 1200 об/мин при частоте 60 Гц имеет массу 3315 кг, а турбогенератор такой же мощности при частоте 400 Гц и 12000 об/мин весит всего 945 кг. Перевод судового электрооборудования на повышенную частоту связан с решением целого ряда дополнительных задач, та­ ких, например, как выпуск специального электрооборудования и разработка вспомогательных судовых механизмов (насосов, венти­ ляторов, компрессоров и т. д ) с высокой частотой вращения. В этом направлении проводится соответствующая работа.

Перспективным следует считать судно, все электрооборудование которого выполнено на повышенную частоту 200—400 Гц, а элек­ троприводы палубных механизмов частотой 50 Гц получают пита­ ние через статические преобразователи частоты без промежуточно­ го звена постоянного тока.

16