Гребные электрические установки переменного тока

Гребные электрические установки постоянного тока

ГЭУ постоянного тока применяются главным образом на судах, которые должны обладать высокой маневрен­ностью. Такие ГЭУ обеспечивают:

а) простоту дистанционного управления;

б) полное использование машин при работе ГЭУ в различ­ных условиях плавания судна;

в) легкость и плавность регулирования скорости в широких пределах.

В качестве первичных двигателей в ГЭУ постоянного тока обычно применяют дизели.

На один гребной двигатель может работать несколько дизель-генераторов, что позволяет использовать быст­роходные дизели, имеющие малые массу и габариты, но обла­дающие ограниченной мощностью. Соединять генераторы в этом случае можно как параллельно, так и последовательно.

Различные варианты схем включения главных генераторов и гребных электродвигателей (их называют схемами глав­ного тока) приведены на рисунке.

При последовательном соединении генераторов в любом режиме работы ГЭУ каждый из работающих дизель-генераторов развивает мощность, равную номинальной (полностью используются генератор и его первичный двигатель), а гребной электродвигатель получает мощность, равную сумме номинальных мощностей работающих генераторов.

В случае параллельного соединения главных генераторов при необходимости отключить один или несколько агрегатов приходится снижать напряжение оставленных в работе машин, так как при неизменном номинальном напряжении гребной дви­гатель и винт будут вращаться с прежней скоростью и тем вызовут перегрузку включённых генераторов и первичных двигателей. Таким образом, в рассмотренном случае работающие агрегаты (генераторы и первичные двигатели) будут использоваться не полностью, а мощность, подводимая к электродвигателю, окажется меньше мощности, которую он потребляет в ана­логичных условиях при последовательном соединении генераторов. Кроме того, при параллельном соединении токи между генераторами распределяются неравномерно из-за различия их внешних характеристик и неодинаковых скоростей первичных двигателей. Поэтому параллельное соединение генераторов широкого распространения не имеет.

Параллельное соединение гребных электродвигателей, находящихся на одном валу, не применяется совсем, так как расхождение характеристик холостого хода таких электродвигателей исключает возможность равномерного распределения токов нагрузки. Этот недостаток устраняется при последовательном соединении электродвигателей, а для того чтобы напряжение между двумя любыми точками схемы не превышало напряжения одного генератора, применяют так называемоё попеременно–последовательное соединение генераторов и электродвигателей.

Режимом экономичного хода назы­вают режим работы ГЭУ при ходе судна с пониженной ско­ростью. Для перехода на этот режим отключают один или несколько дизель-генераторных агрегатов ГЭУ. При уменьшении скорости судна мощность, необходимая для его движения, резко снижается (Р_Вºw³); соответственно уменьшается и расход топлива.

Аварийный режим работы ГЭУ возникает при вынуж­денной остановке первичного двигателя. Таким образом, от ре­жима экономичного хода он отличается только причиной, кото­рая вызвала отключение дизель-генераторных агрегатов.

Гребные электрические установки переменного тока

Гребные электрические установки перемен­ного тока характеризуются высокой экономичностью, так как у входящих в их состав машин к.п.д. выше, чем у машин по­стоянного тока. Но регулирование скорости гребных двигателей переменного тока обычно требует соответствующего изменения скорости генератора и первичного двигателя, а реверсирова­ние – переключения фаз цепи главного тока, что осуществимо лишь после снятия возбуждения. Поэтому ГЭУ переменного тока до недавнего времени применяли лишь на тех судах, усло­вия эксплуатации которых не требуют частых пусков, реверси­рования и изменения скорости гребного двигателя (пассажир­ские лайнеры, танкеры и другие суда, для которых характерны длительные режимы следования генеральным курсом).

ГЭУ переменного тока обычно выполняются на большие мощности и высокое напряжение. Применение высокого напря­жения позволяет уменьшить потери, а также массу и габариты отдельных элементов установки (в основном элементов цепи главного тока). Отсутствие коллекторов у генераторов перемен­ного тока позволяет повысить их скорость (например, в ТЭГУ), что также способствует уменьшению массы и габаритов ГЭУ. По типу применяемых первичных двигателей ГЭУ перемен­ного тока делятся на турбоэлектрические и дизель-электриче­ские (ТЭГУ и ДЭГУ).

Турбоэлектрические гребные установки. По мощности эти ус­тановки больше дизельных. Частота вращения турбин обычно составляет 3000 об/мин, что обусловливает применение неявнополюсных синхронных генераторов. Паровые турбины позволяют регулировать частоту тока генераторов и скорость гребных элек­тродвигателей в пределах от 100 до 25%. Турбины и генераторы большой мощности имеют более высокий к.п.д. и относительно малую массу. Поэтому в ТЭГУ обычно применяют мощные тур­богенераторы, а число их выбирают равным числу гребных вин­тов. Чтобы упростить управление и обслуживание ГЭУ, парал­лельную работу генераторов обычно не предусматривают, а для того чтобы регулирование скорости синхронных генераторов и гребных электродвигателей не искажало режима работы инди­видуальных возбудителей, цепи возбуждения синхронных ма­шин питают от отдельных воз­будителей, вращаемых специ­альными электродвигателями.

Схемы главного тока ТЭГУ различаются по числу турбо­генераторов и гребных элект­родвигателей. В схемах одновальных греб­ных установок в цепи генера­тор–двигатель устанавлива­ют лишь один реверсивный пе­реключатель П. Переключения с его помощью производят лишь при снятом возбуждении генератора и электродвига­теля.

В схемах двухвальных гребных установок применяют электромагнитную блокировку, предупреждающую возможность включения генераторов на параллельную работу.

Дизель-электрические гребные установки. Широкое распро­странение этих установок на современных судах объясняется стремлением к экономичности. Дизели, служащие в таких ГЭУ первичными двигателями, обладают более высоким к.п.д., чем другие тепловые двигатели.

С целью уменьшения массы и размеров гребной установки используются быстроходные дизели, которые обычно имеют ог­раниченные мощности. Поэтому в ДЭГУ переменного тока обычно устанавливают несколько дизель-генераторов, работаю­щих параллельно на один гребной двигатель. Таким образом, число дизель-генераторов превышает число гребных винтов, что является основным отличием ДЭГУ.

ДЭГУ обычно строят на меньшие мощности, чем ТЭГУ, и число валов в этих установках, как правило, не превышает двух. Каждый винт обычно приводится в движение одним греб­ным электродвигателем. Число генераторов может доходить до восьми.

Генераторы, работающие на один гребной вал, должны быть включены параллельно.