Główna i awaryjna tablica rozdzielcza.

Rozdzielnice prądu stałego:

Schematy rozdzielnic głównych na jednostkach z centralnym rozdziałem energii są dość skomplikowane ze względu na dużą liczbę pól odbiorów i prądnic. Odbiory są podzielone na dwie grupy. Pierwszą grupę stanowią odbiory ważne połączone bezpośrednio z szynami prądnic, grupę drugą odbiory mniej ważne. Szyny do których włączone są odbiory drugiej grupy połączone są szynami głównymi za pomocą wyłącznika samoczynnego, sterowanego przekaźnikami nadmiarowymi. W grupie odbiorów ważnych znajdują się ważniejsze pompy, ATR, chłodnia i urządzenia sterowe, w grupie drugiej pozostałe odbiory. Obwody o mniejszej mocy mają w odpływach bezpieczniki topikowe i łączniki warstwowe. Obwody pobierające od 200A wzwyż mają wyłączniki samoczynne. Na kilka obwodów jest jeden amperomierz z przełącznikiem. Lampy kontrolne uziemienia wraz z woltomierzem służącym do pomiaru stanu izolacji umieszczone są na jednym z pól odbiorów. Przy włącznikach samoczynnych obwodów odbiorczych stosuje się żarówki kontrolne. Żarówka zapala się po zamknięciu wyłącznika. Po zadziałaniu wyzwalaczy i otwarciu wyłącznika żarówka gaśnie sygnalizując wyłączenie obwodu mimo że jego dźwignia wskazuje położenie włączone.

Rozdzielnice awaryjne.

Z rozdzielnicy awaryjnej zasilana jest tylko niewielka część wszystkich odbiorników energii elektrycznej zainstalowanych na danej jednostce, jak urządzenia sterowe, część oświetlenia, pompa ratunkowa (odwadniające), urządzenia radiowe. W czasie normalnej pracy układu energoelektrycznego szyny ATR są zasilane z GTR. ATR instaluje się przede wszystkim na jednostkach pasażerskich. Na statkach handlowych instaluje się je jedynie na żądanie armatora.

Rozruch dużych silników (ster strumieniowy i inne), możliwości przeprowadzenia rozruchu.

• ster strumieniowy 500 - 1700 kW

• sprężarki klimatu 100 - 300 kW

• sprężarki chłodnicze 50 - 100 kW

• pompy wody chłodzącej 50 - 100 kW

• pompy balastowe 70 - 150 kW

Rozruchy:

• bezpośredni 50 - 70 kW

• przełącznik Y/Δ (660/380V) 300 - 100 kW, 1000 - 200 kW

• p₁/p₂ = 2:1 przełącznik par biegunów 500 - 100 kW, 1000 - 200 kW

• dławik 80/65/50% U 60/100/150 kW dla 500 kW, 120/200/300 kW dla 1000 kW (soft-start)

• autotransformator

• falownik dla 500, 50 - 150 kW; dla 1000 100 - 300 kW

przykład - ster strumieniowy ze śrubą nastawną: Ze względu na stosunkowo znaczny prąd rozruchowy, przy dużych mocach silników powstaje problem ich rozruchu aby nie spowodować nadmiernego spadku napięcia w sieci statkowej. Zastosowanie zasilania steru strumieniowego z oddzielnej prądnicy eliminuje ten problem, gdyż spadek napięcia tej prądnicy nie odgrywa dużej roli pod warunkiem że napięcie pozostanie dostatecznie wysokie aby zapewnić prawidłowy rozruch silnika. W celu skrócenia czasu rozruchu silnika śrubę ustawia się w położeniu zerowym i zabezpiecza przez odpowiednią blokadę w układzie sterującym rozruchem. Dla ułatwienia rozruchu bywają stosowane też silniki z podwójną klatką. W wypadku silników dużej mocy w celu zmniejszenia wielkości prądów rozruchowych stosowane jest sterowanie przełącznikiem Y/Δ. Jeżeli sposób ten nie zapewni dostatecznego zmniejszenia prądu rozruchu silnika to należy zastosować trójfazowy transformator rozruchowy.

Sposoby sterowania zmianą obrotów wind pokładowych (rodzaje silników - charakterystyki mechaniczne).

Sterowanie prędkością obrotową silnika obcowzbudnego przez zmianę napięcia zasilającego.

Sterowanie przez zmianę napięcia zasilającego odbywa się przy stałym strumieniu wzbudzenia silnika i umożliwia płynną zmianę prędkości obrotowej w szerokich granicach. Zmiana napięcia zasilającego wymaga specjalnych układów na przykład układu z prądnicą dodawczą, układu Ward-Leonarda, układów tyrystorowych itp.

Sterowanie prędkością obrotową silników indukcyjnych trójfazowych.

Zmianę prędkości obrotowej silnika indukcujnego można wykonywać przez zmianę poślizgu włączaniem oporników w obwód wirnika, co jest możliwe tylko u silników pierścieniowych, lub przez zmianę liczby biegunów lub zmianę częstotliwości napięcia zasilającegoze.

- sterowanie prędkością obrotową silnika pierścieniowego przez zmianę oporności w obwodzie wirnika: sterowanie to odbywa się w takim samym układzie jak rozruch to znaczy przy połączeniu uzwojeń wirnika w gwiazdę i zwieraniu ich przez oporniki. Urządzenie nastawcze różni się od rozruchowego większą liczbą stopni i trwałą obciążalnością oporników.

- sterowanie prędkością obrotową silników klatkowych: zmianę prędkości obrotowej uzyskuje się najczęściej przez zmianę liczby biegunów w skutek czego zostaje zmieniona prędkość obrotowa synchroniczna silnika. Może się to odbywać przez oddzielenie uzwojenia stojana dla każdej liczby biegunów lub przez przełączalne uzwojenia stojana. Ten drugi sposób stosuje się w wypadku stosunku liczby biegunów 1:2 .

System wykrywania i sygnalizacji pożarów.

Urządzenia alarmowe przeciwpożarowe mogą być uruchamiane ręcznie lub automatycznie. Urządzenia działające automatycznie można podzielić na działające w skutek nadmiernego wzrostu temperatury przy pożarze lub na reagujące na dym. Najprostszym a przy tym pewnym pewnym urządzeniem reagującym na wzrost temperatury są czujniki alarmowe pożaru wykonane w postaci sprężyn połączonych łatwo topliwym stopem. Urządzenia te mogą przy nadmiernym wzroście temperatury przerwać lub zamykać obwód prądowy.

Innym rozwiązaniem czujnika alarmowego pożaru jest czujnik z paskami termobimetalowymi, które przy dostatecznie dużej temperaturze odpowiednio się wyginają zamykając lub otwierając obwód elektryczny. Umożliwiają one nastawienie temperatury zadziałania w zależności od temp. pomieszczenia. Po ustąpieniu zakłócenia czujniki te nadal nadają się do użytku.

Wszystkie czujniki w poszczególnych rejonach statku łączy się w linie dozorowe. Każda linia dozorowa oprócz czujników działających automatycznie może być dodatkowo wyposażona w przyciski alarmowe stosowane ręcznie. Czujniki mogą być połączone równolegle lub szeregowo. Każda linia dozorowa ma oddzielną lampkę kontrolną, natomiast dzwonek alarmowy jest wspólny dla całego urządzenia. W razie pożaru działa dzwonek alarmowy, a lampa alarmowa wskazuje miejsce gdzie wystąpił pożar.

Soft-start, przełącznik Y/Δ, efekty rozruchowe.

Przy międzyprzewodowym napięciu sieci U napięcie fazowe przy połączeniu uzwojeń silnika w gwiazdę będzie U_fy=U/√3, a przy połączeniu w trójkąt U_fΔ=U. Ponieważ moment obrotowy silnika asynchronicznego przy określonym poślizgu jest proporcjonalny do kwadratu napięcia, stosunek momentów rozwijanych przez silnik przy połączeniu w gwiazdę i w trójkąt będzie równy
. Silnik połączony w gwiazdę uzyskuje więc przy rozruchu 1/3 momentu rozwijającego przy tym samym poślizgu i połączeniu w trójkąt. Stosunek prądów rozruchowych fazowych w uzwojeniach silnika przy połączeniach w gwiazdę i w trójkąt wynosi

natomiast pobierany z sieci prąd rozruchowy silnika połączonego w gwiazdę jest równy 1/3 prądu rozruchowego silnika połączonego w trójkąt. Poważną wadą przełącznika gwiazda-trójkąt jest znaczne przedłużenie czasu rozruchu silnika, szczególnie przy rozruchu pod obciążeniem. Przyczyną tego jest mała wartość momentu dynamicznego przy połączeniu silnika w gwiazdę, toteż w praktyce okrętowej ta metoda rozruchu jest obecnie bardzo rzadko stosowana, i to wyłącznie do rozruchu dużych silników na biegu jałowym.

Zabezpieczenia prądnic i obwodów ważnych z GTR.

Zabezpieczenia prądnic.

Każda prądnica nie przeznaczona do pracy równoległej powinna być wyposażona w wyłącznik samoczynny z zabezpieczeniem nadprądowym. Jeżeli prąd w obwodzie nie przekracza 300A można zastosować bezpieczniki topikowe i rozłącznik. Prądnice przeznaczone do pracy równoległej powinny być wyposażone w wyłącznik samoczynny z zabezpieczeniem nadprądowym, kierunkowym i podnapięciowym. W przewodzie wyrównawczym przy prądnicach bocznikowo-szeregowych należy również zainstalować łącznik tak sprzężony z wyłącznikiem samoczynnym aby zamykał się przed przyłączeniem prądnicy do szyn, a otwierał po jej odłączeniu. Jeżeli ważne dla bezpieczeństwa statku mechanizmy mają napęd elektryczny to należy zainstalować urządzenia które samoczynnie będą odłączać odbiory mniej ważne w przypadku, gdy całkowite obciążenie przekroczy moc pracujących prądnic. Zabezpieczenie zwrotno-prądowe należy zainstalować w biegunie przeciwnym do tego w którym umieszczono przewód wyrównawczy. Zabezpieczenia zwrotno-prądowe i zwrotno-mocowe powinny być nastawialne w granicach od 2 do 15% pełnego obciążenia prądnicy w zależności od charakterystyki silnika napędowego. Zabezpieczenia przeciążeniowe powinny być umieszczone przynajmniej w jednym przewodzie układu dwuprzewodowego, w obydwu skrajnych przewodach trójprzewodowego układu stałoprądowego, przynajmniej w dwuch fazach w izolowanym układzie trójfazowym oraz we wszystkich trzech fazach układu trójfazowego uziemionego lub czteroprzewodowego. Przeciążenie prądnic od 10 do 15% prądu znamionowego mogą być wyłączane z odpowiednią zwłoką nie przekraczającą dwóch minut przy półtorakrotnym prądzie znamionowym.

Prądnice dużej mocy zabezpiecza się dodatkowo od zwarć wewnętrznych . Układy służące do tego noszą nazwę zabezpieczeń różnicowych.

Zabezpieczenia obwodów.

Wszystkie obwody odchodzące z rozdzielnic i skrzynek rozdzielczych powinny mieć zabezpieczenia od zwarć i przeciążeń z wyjątkiem odpływów do urządzeń sterowych, w których powinny być tylko zabezpieczenia zwarciowe. Do zabezpieczeń kabli i odbiorników przed zwarciami mogą być stosowane te same elementy zabezpieczające. Jeżeli przy odbiorniku znajduje się zabezpieczenie przeciążeniowe, to nie ma potrzeby umieszczania w jego obwodzie zasilającym drugiego zabezpieczenia przeciążeniowego. Zabezpieczenia powinny być tak dobrane aby tworzyły układ wybiórczy.

Silniki uruchamiane za pomocą urządzeń rozruchowych powinny być wyposażone w zabezpieczenia podnapięciowe. Wyjątek stanowią silniki których ciągła gotowość do działania jest wymagana ze względu na bezpieczeństwo statku.

Baterie akumulatorów z wyjątkiem rozruchowych powinny być zabezpieczone przed zwarciami i przeciążeniami za pomocą odpowiednich urządzeń umieszczonych jak najbliżej baterii. Awaryjne baterie akumulatorów powinny mieć tylko zabezpieczenia zwarciowe.

Główna i awaryjna tablica rozdzielcza.

Rozdzielnice prądu stałego:

Schematy rozdzielnic głównych na jednostkach z centralnym rozdziałem energii są dość skomplikowane ze względu na dużą liczbę pól odbiorów i prądnic. Odbiory są podzielone na dwie grupy. Pierwszą grupę stanowią odbiory ważne połączone bezpośrednio z szynami prądnic, grupę drugą odbiory mniej ważne. Szyny do których włączone są odbiory drugiej grupy połączone są szynami głównymi za pomocą wyłącznika samoczynnego, sterowanego przekaźnikami nadmiarowymi. W grupie odbiorów ważnych znajdują się ważniejsze pompy, ATR, chłodnia i urządzenia sterowe, w grupie drugiej pozostałe odbiory. Obwody o mniejszej mocy mają w odpływach bezpieczniki topikowe i łączniki warstwowe. Obwody pobierające od 200A wzwyż mają wyłączniki samoczynne. Na kilka obwodów jest jeden amperomierz z przełącznikiem. Lampy kontrolne uziemienia wraz z woltomierzem służącym do pomiaru stanu izolacji umieszczone są na jednym z pól odbiorów. Przy włącznikach samoczynnych obwodów odbiorczych stosuje się żarówki kontrolne. Żarówka zapala się po zamknięciu wyłącznika. Po zadziałaniu wyzwalaczy i otwarciu wyłącznika żarówka gaśnie sygnalizując wyłączenie obwodu mimo że jego dźwignia wskazuje położenie włączone.

Rozdzielnice awaryjne.

Z rozdzielnicy awaryjnej zasilana jest tylko niewielka część wszystkich odbiorników energii elektrycznej zainstalowanych na danej jednostce, jak urządzenia sterowe, część oświetlenia, pompa ratunkowa (odwadniające), urządzenia radiowe. W czasie normalnej pracy układu energoelektrycznego szyny ATR są zasilane z GTR. ATR instaluje się przede wszystkim na jednostkach pasażerskich. Na statkach handlowych instaluje się je jedynie na żądanie armatora.

Rozruch dużych silników (ster strumieniowy i inne), możliwości przeprowadzenia rozruchu.

• ster strumieniowy 500 - 1700 kW

• sprężarki klimatu 100 - 300 kW

• sprężarki chłodnicze 50 - 100 kW

• pompy wody chłodzącej 50 - 100 kW

• pompy balastowe 70 - 150 kW

Rozruchy:

• bezpośredni 50 - 70 kW

• przełącznik Y/Δ (660/380V) 300 - 100 kW, 1000 - 200 kW

• p₁/p₂ = 2:1 przełącznik par biegunów 500 - 100 kW, 1000 - 200 kW

• dławik 80/65/50% U 60/100/150 kW dla 500 kW, 120/200/300 kW dla 1000 kW (soft-start)

• autotransformator

• falownik dla 500, 50 - 150 kW; dla 1000 100 - 300 kW

przykład - ster strumieniowy ze śrubą nastawną: Ze względu na stosunkowo znaczny prąd rozruchowy, przy dużych mocach silników powstaje problem ich rozruchu aby nie spowodować nadmiernego spadku napięcia w sieci statkowej. Zastosowanie zasilania steru strumieniowego z oddzielnej prądnicy eliminuje ten problem, gdyż spadek napięcia tej prądnicy nie odgrywa dużej roli pod warunkiem że napięcie pozostanie dostatecznie wysokie aby zapewnić prawidłowy rozruch silnika. W celu skrócenia czasu rozruchu silnika śrubę ustawia się w położeniu zerowym i zabezpiecza przez odpowiednią blokadę w układzie sterującym rozruchem. Dla ułatwienia rozruchu bywają stosowane też silniki z podwójną klatką. W wypadku silników dużej mocy w celu zmniejszenia wielkości prądów rozruchowych stosowane jest sterowanie przełącznikiem Y/Δ. Jeżeli sposób ten nie zapewni dostatecznego zmniejszenia prądu rozruchu silnika to należy zastosować trójfazowy transformator rozruchowy.

Sposoby sterowania zmianą obrotów wind pokładowych (rodzaje silników - charakterystyki mechaniczne).

Sterowanie prędkością obrotową silnika obcowzbudnego przez zmianę napięcia zasilającego.

Sterowanie przez zmianę napięcia zasilającego odbywa się przy stałym strumieniu wzbudzenia silnika i umożliwia płynną zmianę prędkości obrotowej w szerokich granicach. Zmiana napięcia zasilającego wymaga specjalnych układów na przykład układu z prądnicą dodawczą, układu Ward-Leonarda, układów tyrystorowych itp.

Sterowanie prędkością obrotową silników indukcyjnych trójfazowych.

Zmianę prędkości obrotowej silnika indukcujnego można wykonywać przez zmianę poślizgu włączaniem oporników w obwód wirnika, co jest możliwe tylko u silników pierścieniowych, lub przez zmianę liczby biegunów lub zmianę częstotliwości napięcia zasilającegoze.

- sterowanie prędkością obrotową silnika pierścieniowego przez zmianę oporności w obwodzie wirnika: sterowanie to odbywa się w takim samym układzie jak rozruch to znaczy przy połączeniu uzwojeń wirnika w gwiazdę i zwieraniu ich przez oporniki. Urządzenie nastawcze różni się od rozruchowego większą liczbą stopni i trwałą obciążalnością oporników.

- sterowanie prędkością obrotową silników klatkowych: zmianę prędkości obrotowej uzyskuje się najczęściej przez zmianę liczby biegunów w skutek czego zostaje zmieniona prędkość obrotowa synchroniczna silnika. Może się to odbywać przez oddzielenie uzwojenia stojana dla każdej liczby biegunów lub przez przełączalne uzwojenia stojana. Ten drugi sposób stosuje się w wypadku stosunku liczby biegunów 1:2 .

System wykrywania i sygnalizacji pożarów.

Urządzenia alarmowe przeciwpożarowe mogą być uruchamiane ręcznie lub automatycznie. Urządzenia działające automatycznie można podzielić na działające w skutek nadmiernego wzrostu temperatury przy pożarze lub na reagujące na dym. Najprostszym a przy tym pewnym pewnym urządzeniem reagującym na wzrost temperatury są czujniki alarmowe pożaru wykonane w postaci sprężyn połączonych łatwo topliwym stopem. Urządzenia te mogą przy nadmiernym wzroście temperatury przerwać lub zamykać obwód prądowy.

Innym rozwiązaniem czujnika alarmowego pożaru jest czujnik z paskami termobimetalowymi, które przy dostatecznie dużej temperaturze odpowiednio się wyginają zamykając lub otwierając obwód elektryczny. Umożliwiają one nastawienie temperatury zadziałania w zależności od temp. pomieszczenia. Po ustąpieniu zakłócenia czujniki te nadal nadają się do użytku.

Wszystkie czujniki w poszczególnych rejonach statku łączy się w linie dozorowe. Każda linia dozorowa oprócz czujników działających automatycznie może być dodatkowo wyposażona w przyciski alarmowe stosowane ręcznie. Czujniki mogą być połączone równolegle lub szeregowo. Każda linia dozorowa ma oddzielną lampkę kontrolną, natomiast dzwonek alarmowy jest wspólny dla całego urządzenia. W razie pożaru działa dzwonek alarmowy, a lampa alarmowa wskazuje miejsce gdzie wystąpił pożar.

Soft-start, przełącznik Y/Δ, efekty rozruchowe.

Przy międzyprzewodowym napięciu sieci U napięcie fazowe przy połączeniu uzwojeń silnika w gwiazdę będzie U_fy=U/√3, a przy połączeniu w trójkąt U_fΔ=U. Ponieważ moment obrotowy silnika asynchronicznego przy określonym poślizgu jest proporcjonalny do kwadratu napięcia, stosunek momentów rozwijanych przez silnik przy połączeniu w gwiazdę i w trójkąt będzie równy
. Silnik połączony w gwiazdę uzyskuje więc przy rozruchu 1/3 momentu rozwijającego przy tym samym poślizgu i połączeniu w trójkąt. Stosunek prądów rozruchowych fazowych w uzwojeniach silnika przy połączeniach w gwiazdę i w trójkąt wynosi

natomiast pobierany z sieci prąd rozruchowy silnika połączonego w gwiazdę jest równy 1/3 prądu rozruchowego silnika połączonego w trójkąt. Poważną wadą przełącznika gwiazda-trójkąt jest znaczne przedłużenie czasu rozruchu silnika, szczególnie przy rozruchu pod obciążeniem. Przyczyną tego jest mała wartość momentu dynamicznego przy połączeniu silnika w gwiazdę, toteż w praktyce okrętowej ta metoda rozruchu jest obecnie bardzo rzadko stosowana, i to wyłącznie do rozruchu dużych silników na biegu jałowym.

Zabezpieczenia prądnic i obwodów ważnych z GTR.

Zabezpieczenia prądnic.

Każda prądnica nie przeznaczona do pracy równoległej powinna być wyposażona w wyłącznik samoczynny z zabezpieczeniem nadprądowym. Jeżeli prąd w obwodzie nie przekracza 300A można zastosować bezpieczniki topikowe i rozłącznik. Prądnice przeznaczone do pracy równoległej powinny być wyposażone w wyłącznik samoczynny z zabezpieczeniem nadprądowym, kierunkowym i podnapięciowym. W przewodzie wyrównawczym przy prądnicach bocznikowo-szeregowych należy również zainstalować łącznik tak sprzężony z wyłącznikiem samoczynnym aby zamykał się przed przyłączeniem prądnicy do szyn, a otwierał po jej odłączeniu. Jeżeli ważne dla bezpieczeństwa statku mechanizmy mają napęd elektryczny to należy zainstalować urządzenia które samoczynnie będą odłączać odbiory mniej ważne w przypadku, gdy całkowite obciążenie przekroczy moc pracujących prądnic. Zabezpieczenie zwrotno-prądowe należy zainstalować w biegunie przeciwnym do tego w którym umieszczono przewód wyrównawczy. Zabezpieczenia zwrotno-prądowe i zwrotno-mocowe powinny być nastawialne w granicach od 2 do 15% pełnego obciążenia prądnicy w zależności od charakterystyki silnika napędowego. Zabezpieczenia przeciążeniowe powinny być umieszczone przynajmniej w jednym przewodzie układu dwuprzewodowego, w obydwu skrajnych przewodach trójprzewodowego układu stałoprądowego, przynajmniej w dwuch fazach w izolowanym układzie trójfazowym oraz we wszystkich trzech fazach układu trójfazowego uziemionego lub czteroprzewodowego. Przeciążenie prądnic od 10 do 15% prądu znamionowego mogą być wyłączane z odpowiednią zwłoką nie przekraczającą dwóch minut przy półtorakrotnym prądzie znamionowym.

Prądnice dużej mocy zabezpiecza się dodatkowo od zwarć wewnętrznych . Układy służące do tego noszą nazwę zabezpieczeń różnicowych.

Zabezpieczenia obwodów.

Wszystkie obwody odchodzące z rozdzielnic i skrzynek rozdzielczych powinny mieć zabezpieczenia od zwarć i przeciążeń z wyjątkiem odpływów do urządzeń sterowych, w których powinny być tylko zabezpieczenia zwarciowe. Do zabezpieczeń kabli i odbiorników przed zwarciami mogą być stosowane te same elementy zabezpieczające. Jeżeli przy odbiorniku znajduje się zabezpieczenie przeciążeniowe, to nie ma potrzeby umieszczania w jego obwodzie zasilającym drugiego zabezpieczenia przeciążeniowego. Zabezpieczenia powinny być tak dobrane aby tworzyły układ wybiórczy.

Silniki uruchamiane za pomocą urządzeń rozruchowych powinny być wyposażone w zabezpieczenia podnapięciowe. Wyjątek stanowią silniki których ciągła gotowość do działania jest wymagana ze względu na bezpieczeństwo statku.

Baterie akumulatorów z wyjątkiem rozruchowych powinny być zabezpieczone przed zwarciami i przeciążeniami za pomocą odpowiednich urządzeń umieszczonych jak najbliżej baterii. Awaryjne baterie akumulatorów powinny mieć tylko zabezpieczenia zwarciowe.

---