Приложение ДТН Калинин июнь 2014

1
МИНИСТЕРСТВО ПРОМЫШЛЕННОСТИ И ТОРГОВЛИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЯ «КРЫЛОВСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР» ФИЛИАЛ «ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СУДОВОЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИИ»
На правах рукописи
Калинин Игорь Михайлович
РАЗВИТИЕ ТЕОРИИ И МЕТОДОВ РАСЧЕТА
РЕЖИМОВ СУДОВЫХ ЕДИНЫХ
ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Специальность 05.09.03 – Электротехнические комплексы и системы
ПРИЛОЖЕНИЯ
к диссертации на соискание ученой степени
доктора технических наук
Санкт-Петербург - 2014

2
Содержание
П1 Анализ терминов и их определений в области судовых элек-
троэнергетических систем………………………………………….
4
П2 Анализ программного обеспечения для моделирования элек-
тротехнических комплексов…………………………………..……
10
П2.1 Определения……………………………………………………
10
П2.2 Требования к математическим моделям……………….…….
12
П2.3 Основные этапы моделирования……………………….…….
13
П2.4 Краткий обзор научного программного обеспечения……….
15
П2.5 Погрешность моделирования…………………………………
21
П2.6 Принципы компьютерного моделирования электротехниче-
ских комплексов………………………………………………….….
22
П2.7 Требования пользователя к программному обеспече-
нию моделирования электроэнергетических систем……………...
25
П3 Обоснование выбора преобразователя частоты…………..…..
28
П3.1 Статические преобразователи на кораблях и судах…….…..
28
П3.2 Субъективное взвешенное решение по выбору варианта
преобразователя частоты……………………………………….…..
38
П3.3 Экспертные оценки при разработке решений………….…..
42
П4 Математические модели элементов ЭТК и их схемотехниче-
ские реализации……………………………………………………...
54
П4.1 Математическая модель генераторного агрегата…………..
54
П4.1.1 Модель синхронного генератора………………………
54
П4.1.2 Начальные условия в модели генератора…………..
60
П4.1.3 Математическая и схемотехническая модели
системы возбуждения…………………………………………………….
61
П4.1.4 Математическая и схемотехническая модели
турбины………………………………………………………………………
62
П4.1.5 Математическая и схемотехническая модели ди-
зеля………………………………………………………………………….
64
П4.2 Моделирование трехфазного асинхронного двигателя….
65
П4.2.1 Модель асинхронного двигателя………………………
65
П4.2.2 Модель нагрузки электродвигателя………………….
70
П4.2.3 Модель АД с учетом эффектов насыщения магни-
топровода и вытеснения тока обмотки ротора…………………….
70
П4.3 Моделирование трансформатора………………………….
74
П4.4 Математическая и схемотехническая модели статической
нагрузки……………………………………………………………..
80
П4.5 Схемотехническая модель аккумуляторной батареи…….
81
П4.6 Модель линии вала с учетом упругости и трения……….
82
П4.7 Макромодели элементов модели сеточной защиты……..
82

3
П4.8 Моделирование электрической дуги……………………..
83
П4.8.1 Модель электрической дуги……………………………
83
П4.8.2 Проверка работоспособности модели электриче-
ской дуги……………………………………………………….
84
П4.9 Модели и исследования взрывного предохранителя…..
89
П4.9.1 Схемотехническая модель взрывного предохрани-
теля………………………………………………………………
89
П4.9.2 Испытание модели взрывного предохранителя…..
90
П4.10 Модели и исследования ограничителей напряжений…..
93
П4.10.1 Исследования варистора……………………………..
93
П4.10.2 Моделирование ОПН с динистором………………...
94
П4.10.3 Моделирование ОПН со стабилитроном…………
96
П5 Параметры элементов типового заказа………………………..
98
П5.1 Общие сведения об элементах электроэнергетической си-
стемы……………………………………………………………….
98
П5.2 Параметры автоматических выключателей……………….
99
П5.3 Параметры сопротивления трассы………………………..
100
П5.4 Параметры модели синхронного генератора…………….
101
П5.5 Параметры модели АБ……………………………………..
101
П6 Описание экспериментальной установки……………………..
104
П6.1 Структурная схема и основные технические данные……
104
П6.2. Сравнение методов измерения тока в электрических це-
пях и выбор датчика тока………………………………………….…
106
П6.3 Разработка макета экспериментальной установки…...……
107
П6.4 Обеспечение помехоустойчивости макета эксперимен-
тальной установки…………………………………………………….
109

4
Приложение 1
П1 АНАЛИЗ ТЕРМИНОВ И ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЙ В ОБЛАСТИ СУДО-
ВЫХ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Судовая электроэнергетическая система (СЭЭС) – совокупность судо-
вых электротехнических устройств, объединенных процессом производства,
преобразования и распределения электроэнергии и предназначенных для пита-
ния судовых приемников электроэнергии [3].
Электроэнергетическая система - система, предназначенная для обеспе-
чения электрическим питанием комплекса во всех условиях эксплуатации,
включая аварийные и состоящая из: первичных двигателей генераторов с их
вспомогательными механизмами, устройствами и трубопроводами; генерато-
ров; распределительных щитов; кабельной сети. Электроэнергетическая систе-
ма может быть как специализированной, так и единой электроэнергетической
системой судна [4].
Единая судовая электроэнергетическая система (ЕЭЭС) – судовая элек-
троэнергетическая система, объединенная с судовой энергетической установ-
кой (СЭУ), обеспечивающей ход судна [3].
В ЕЭЭС входят гребные электродвигатели, вращающие гребные винты,
обеспечивающие ход судна [76].
Судовая (корабельная) электростанция (СЭС) – электростанция (элек-
трическая сеть, линия электропередачи, источник электроэнергии), предназна-
ченная для работы на судне (корабле) [3].
Источники электроэнергии (ИЭЭ) преобразуют химическую, механиче-
скую и другие виды энергии в электрическую [46].
Источник электроэнергии (ИЭЭ) - электротехническое изделие (устрой-
ство), преобразующее различные виды энергии в электрическую энергию [1].

5
Электротехническое изделие - изделие, предназначенное для производ-
ства или преобразования, передачи, распределения или потребления электриче-
ской энергии [1].
Электротехническое устройство - совокупность взаимосвязанных элек-
тротехнических изделий, находящихся в конструктивном и (или) функциональ-
ном единстве, предназначаемая для выполнения определенной функции по
производству или преобразованию, передаче, распределению или потреблению
электрической энергии [1].
Электрооборудование - Совокупность электротехнических устройств,
объединенных общими признаками [1].
Преобразователь электрической энергии - электротехническое изделие
(устройство), преобразующее электрическую энергию с одними значениями па-
раметров и (или) показателей качества в электрическую энергию с другими
значениями параметров и (или) показателей качества [1].
Приемник электрической энергии – устройство, в котором происходит
преобразование электрической энергии в другой вид энергии для ее использо-
вания [2].
Основной источник электроэнергии - судовой источник электроэнергии,
предназначенный для работы в любом режиме судовой электроэнергетической
системы [3]
Основной источник электроэнергии - источник электрической энергии,
предназначенный для питания всех электрических устройств и систем, необхо-
димых для поддержания нормального эксплуатационного состояния судна и
нормальных условий обитаемости на нем, не прибегая при этом к использова-
нию аварийного источника электрической энергии [4].
Судовой валогенератор - генератор, вращение которого осуществляется
от валопровода или главного двигателя, обеспечивающего ход судна [3]
Аварийный источник электроэнергии - судовой источник электроэнер-
гии, предназначенный для работы в аварийном режиме судовой электроэнерге-
тической системы [3].