При подготовке к занятию рекомендуется использовать лекционный материал и [4, 5, 12].
Содержание занятия
Судовые электрические сети состоят из кабельных линий. Однолинейная схема судовой электроэнергетической системы (СЭЭС), содержащей три основных, один резервный и один аварийный генератор, приведена на рисунке 4.1.
Рисунок 4.1 − Однолинейная схема СЭЭС
Пример 4.1. Для генератора серии МСК 113-4 (Р=300 кВт, Uн=400 В, n=1500 об/мин, к.п.д.=91,7) выбрать сечение шины.
Выбор сечения шины производится по таблицам допустимых нагрузок. Определим ток генераторной шины (ГШ), А
.
Из [12, приложение 17] выбираем сечение генераторных шин S1= (50 x 5) мм2,
Iдр=993 А> Ipр=552 A.
Проверка ГШ для тропической зоны: 
0С; 
0С
.
Iдт=876 А>Iн=552 А – ГШ удовлетворяют условию нагрева.
Задание 4.1. Рассчитать и выбрать генераторную шину для генератора серии: МСК-92-4, МСК- 500-1500.
Решение:
Пример 4.2. Для генератора типа 113-4 (Р=300 кВт, Uн=400 В, n=1500 об/мин, к.п.д.=91,7) выбрать кабель генераторного фидера.
Из предыдущего примера расчетный ток генератора 552 А.
Выбираем кабель марки КНР S=3*(1 x 70) мм2 на фазу:
Id=750 A > Ip1=552 A.
Проверка кабеля для тропической зоны: 0С; 
0С,
.
IДТ1=804 А > Ip1=723 A - кабель удовлетворяет условиям нагрева.
Проверка потерь напряжения в кабеле от генератора до ГРЩ выполняется по формуле, В
,
где S1 – сечение кабеля генераторного фидера, мм2;
γ = 46 Ом/км– удельная проводимость меди при Т=65 0С.
ΔU= 0,2 % < ΔUдоп = 1 % - выбранный кабель удовлетворяет условию по потерям напряжения.
Задание 4.2. Рассчитать и выбрать генераторный фидер для генератора серии: МСК-92-4, МСК- 500-1500.
Решение:
Пример 4.3. Рассчитать магистральный фидер для участка сети, приведенного на рисунке 3.2.
Определяем ток фидера магистрали на участке от ГРЩ до РЩ.
,
где k0 – коэффициент одновременности включения;
Іаi, Ірi – соответственно активный и реактивный тока потребителя, А:
Iai = Iн· cosφ; Iрi = Iн· sinφ
А.
Выбираем кабель КНР с сечением S=1*(1 x 16), где Iд= 100 А
Iд=100 А > I3p=74 A - нагрузка нормальная.
Проверка кабеля на потерю напряжения:
;
ΔU= 0,4 % < ΔUдоп = 7 % - выбранный кабель удовлетворяет условиям потерь напряжения.
Задание 4.3. Рассчитать и выбрать магистральный фидер для участка сети, приведенного на рисунке 3.2. Параметры нагрузки задаются преподавателем.
5. Практическое занятие № 5
«РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ ОСНОВНОГО СУДОВОГО ОСВЕЩЕНИЯ»
Цель занятия: научить студентов рассчитывать и выбирать элементы системы освещения разными методами.
Предварительные замечания
Ориентировочное определение установленной мощности лам, типа и количества светильников в отдельных помещениях необходимо для определения количества оборудования на судне и для предварительных расчетов электрических сетей и источников питания. Применяется несколько методов расчета.
При подготовке к занятию рекомендуется использовать [8–11].
Содержание занятия
Различают следующие системы освещения: общее − для освещения всего помещения или пространства в целом; местное − для создания необходимой освещенности непосредственно на рабочих поверхностях, указания мест входов и выходов или выделения узлов архитектурного оформления; переносное − для временного местного освещения; комбинированное − для одновременного освещения всего помещения в целом и необходимой освещенности на рабочих поверхностях.
Для расчета систем освещения используют следующие методы.
Метод коэффициента использования удельной мощности. Для расчетов общего равномерного освещения помещений и пространств по заданной освещенности горизонтальной поверхности, при отсутствии затеняющего оборудования, при светильниках любого типа.
Метод расчета по таблицам удельной мощности. Для расчета количества светильников заданного типа по известной площади помещения и норме освещенности.
Пример 5.1. Требуется рассчитать количество светильников общего люминесцентного освещения, необходимое для установки в двухместной каюте площадью
S = ab = 4 ∙ 2,5 = 10 м2.
Освещенность, требуемая нормами, Е = 100 лк (для кают всех классов, таблица 5.1.6 [5]). При напряжении сети освещения 220 В и высоте установки светильников hрасч = 2,2 м намечаем к установке светильник типа СС-104 с четырьмя ЛЛ типа ЛТБ-15 со световым потоком Fл= 700 лм.
Находим индекс помещения из таблицы 5.2.4 [5] при заданных исходных данных с учетом окраски заданного помещения (коэффициенты отражения подволоки ρ1=70%, переборки ρ2=50%, палубы ρ3=30%):
φ=0,7.
По таблице 5.2.2 определяю коэффициент использования светового потока осветительной установки типа СС-104 Uоу=0,27.
Требуемое количество светильников N, штук:
,
где Еmin – минимальная освещенность, лк;
Кзап – коэффициент запаса (учитывает эксплуатационное снижение освещенности, определяется по таблице 5.1.7 [5]);
Z – отношение средней освещенности к минимальной (принимается Z=1 т.к. нормируется средняя освещенность);
n – количество ламп в светильнике.
Таким образом, принимаю количество светильников N=2.
Задание 5.1. Требуется рассчитать количество светильников общего освещения светильниками с лампами накаливания, необходимое для установки в кают-компании площадью (5*6,5)м2.
Точечный метод. Этот метод дает возможность определить освещенность в заданной точке освещаемой поверхности.
Пример 5.2. Рассчитать освещенность кабинета капитана площадью S= 4*3 м2, высотой h=2,5 м, коэффициентами отражения подволоки ρ1=70%, переборки ρ2=50%, палубы ρ3=50%, коэффициентом запаса Кзап=1,5. Расчетная плоскость расположена горизонтально на уровне 0,8 м от палубы, поэтому
м.
Предварительно выбираю количество светильников – 4 (тип СС-755 с четырьмя ЛЛ типа ЛТБ-15-4), составляю план расположения светильников (рисунок 5.1).
Рисунок 5.1 – Схема к расчету
точечным методом
Определяю расстояния d от расчетных точек 1-4 до перпендикуляров светового центра светильников I – IV на расчетную плоскость:
d1 I = 1,25; d2 I = 2,8; d3 I =1,0; d4 I =1,5;
d1 II = 1,25; d2 II = 1,0; d3 II =1,0; d4 II = 2,5:
d1 III = 1,25; d2 III = 1,0; d3 III = 1,8; d4 III =2,0;
d1 IV = 1,25; d2 IV = 2,8; d3 IV =1,8; d4 IV =0.
Расчет прожекторного освещения. Для освещения открытых палуб и забортных пространств в период швартовных и грузовых операций рекомендуется прожекторное освещение.
Пример 5.3. Выбрать лампу для прожекторного освещения в районе брашпиля и рассчитать освещенность от выбранного прожектора (рисунок 5.2).
Рисунок 5.2 – Схема к расчету освещенности от прожектора заливающего света
Расчет освещенности и выбор прожектора выполнен по исходным данным:
Горизонтальная координата х расположения брашпиля относительно мачты, на которой установлен прожектор, м 10;
Координата y, м 3;
Минимальный уровень освещенности Еmin, лк 25;
Коэффициент запаса k 1,3..2;
Площадь освещаемой поверхности S, м2 5;
Мощность ламы накаливания Рл, Вт 500.
На рисунке 5.2 обозначены: РП – расчетная плоскость, х – направление вдоль проекции оптической оси прожектора, y – перпендикуляр к оси х.
Удельная мощность прожектора ω, Вт/м2
Необходимое количество прожекторов, штук
n = 1.22
Выбираем один прожектор типа ПЗС-35М с лампой накаливания мощностью 500 Вт.
Технические характеристики прожектора:
Напряжение сети, В 220.
Мощность, Вт 500.
Тип лампы ПЖ220-500.
Наибольшая сила света Imax, кд 120*103 .
Угол рассеяния, град
горизонтальный 7,
вертикальный 7.
Угол поворота, град
горизонтальный 360,
вертикальный −45, +90.
Наименьшая высота установки прожектора Нр, м 10.
При размещении прожекторов их оптическая ось устанавливается под углом θ к горизонту. В зависимости от величины этого угла, который называется углом наклона оптической оси прожектора (рисунок 5.2) изменяется размер светового пятна.
Угол наклона оптической оси прожектора θ, град 40.
По табл.5.2.19 [5] определяем вспомогательные величины:
ξ = 0,1; ρ = 1,4; ρ3 = 2,8.
Определяем величину η
.
По кривым изолюкс прожектора ПЗС-35М (рисунок 5.2.6 [5]) определяем значение относительной освещенности:
е = 7*103 лк.
Освещенность точки в горизонтальной плоскости Егор, лк
25.
Освещенность точки в вертикальной плоскости Еверт, лк
.
Таким образом, выбранный прожектор обеспечивает минимальную освещенность на рабочем месте оператора брашпиля.
Задание 5.2. Выбрать лампу для прожекторного освещения в районе брашпиля и рассчитать освещенность от выбранного прожектора, если:
- горизонтальная координата х расположения брашпиля относительно мачты, на которой установлен прожектор, м 12;
- координата y, м 4;
- площадь освещаемой поверхности S, м2 34;
- мощность ламы накаливания Рл, Вт 500.
Решение:
6. Практическое занятие № 6
«АВАРИЙНОЕ ОСВЕЩЕНИЕ»
Цель занятия: дать понятие об аварийном освещении, его значении и особенностях расчета его элементов; закрепить умения по расчету потерь в кабельных трассах.