Электроснабжение подводного аппарата кабельного типа

1. Введение 4
1.1 Поисково-обследовательский телеуправляемый подводный аппарат"РБ2- 600" 5
1.2 Автономный подводный аппарат "Remus 100" 9
1.3 Беспилотный подводный аппарат "Remus 600" 14
1.4 Беспилотный подводный аппарат "Remus 6000" 19
1.4 Поисково-обследовательский комплекс "КАЛЬМАР" 23
2. Расчетная часть 29
2.1 Выбор инвертора 30
2.2. Выбор выпрямителя 38
2.3. Выбор низкочастотного фильтра 41
2.5. Расчет высокочастотного фильтра 48
2.4. Расчет трансформатора 54
3. Моделирование системы электропитания подводного аппарата 57
Заключение 60
Список использованных источников 62

Сегодня часто можно увидеть в составе современного морского флота беспилотные подводные аппараты (ПА), которые могут применяться, например, для исследования, фото-видеосъемки морского дна, выполнения ремонтных и подготовительных работ, в прокладке трубопроводов, в сопровождении исследовательских работ, контроль состояние подводных судов, выполнение специальных заданий и т.д.
Многие беспилотные подводные аппараты являются кабельного (привязного) типа, т.е имеют в своем составе кабель- трос, через который осуществляется механическая, электрическая и информационная связь с надводным кораблем обеспечения (КО).
В данной дипломной работе рассмотрен частный случай беспилотного подводного аппарата, выбраны различные боки аппаратуры, такие как инвертор, низкочастотный фильтр, высокочастотный фильтр, выпрямитель, произведен расчет трансформатора и выполнено моделирование системы электропитания подводного аппарата.
Ниже представлены различные варианты беспилотных подводных аппаратов, которые активно используются на сегодняшний день в морской отрасли.

В данном дипломном проекте представлено моделирование корабельной части системы электропитания беспилотного подводного аппарата (рис. 21). Произведен выбор инвертора, выпрямителя, высокочастотного фильтра, низкочастотного фильтра и выполнен расчет трансформатора.
Инвертор выполнен на двух полумостовых транзисторно – диодных модулях СМ200DU – 24NFH, способных работать на частотах до 60 кГц. В диагональ инвертора включена первичная обмотка повышающего трансформатора TV-1. Корабельная часть СЭП содержит трехфазный мостовой выпрямитель “В”, выполненный на диодном модуле типа 160МТ080КВ.
В разработанной схеме выпрямленное напряжение сглаживается емкостным и низкочастотным фильтром НЧ Ф, образованным двумя пленочными полипропиленовыми конденсаторами С1 и С2, серии РК16 емкостью 2900 мкФ каждый. Сформированное таким образом напряжение постоянного тока величиной примерно 520 В поступает на вход однофазного мостового инвертора (И), являющегося основным функциональным элементом корабельной части СЭП.
Регулирование выходного напряжения переменного тока корабельной части системы электропитания осуществляется способом широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) по синусоидальному закону с тактовой частотой кГц. ШИМ – сигналы вырабатываются микропроцессорной информационно – управляющей подсистемой ИУП, реализующей управление инвертором по возмущению с контролером напряжения шины постоянного тока на выходе инвертора и тока нагрузки протекающего в кабель - тросе. Подача электроэнергии по кабелю непосредственно импульсно – модуляционным способом на основе ШИМ (без предварительной фильтрации напряжения) не желательна по следующим причинам:
-из-за повышенного помехоизлучения кабелем;
-из-за негативного воздействия высоковольтных высокочастотных импульсов на изоляционные свойства кабеля, т.е. ускоренного старения его изоляции и преждевременного выхода ее из строя. Таким образом, между выходом инвертора и первичной обмотки трансформатора целесообразно установить высокочастотный L-C фильтр (ВЧФ). Параметры ВЧФ следующие: C32,5 мкФ, L120 мкГн. В качестве C3 взят высокочастотный полипропиленовый конденсатор сери Е53, дроссель L1 выполнен на броневом сердечнике из электротехнической стали толщенной 0,08 мм.
Выполнен расчет трансформатора корабельной части (который расположен перед тросом, ведущим в бортовую часть системы электропитания подводного аппарата) со следующими характеристиками: величина входного напряжения 520 В (напряжение первичной обмотки), выходное напряжение 2000 В (напряжение вторичной обмотки), суммарная мощность нагрузки системы электропитания (СЭП) подводного аппарата (ПА) составляет 22,75 к Вт 22750 Вт. Результаты расчетов трансформатора корабельной части сведены в Таблицу 1, трансформатор изготавливается на тороидальном витом магнитопроводе, материал из которого изготовлен сердечник - аморфное железо.