Электрически генераторы могут быть соединены параллельно (см. рис. 1, а), но в большинстве случаев их соединяют последовательно (см. рис. 1,б). Часто используют двухъякорные электродвигатели Ml, М2, когда два электродвигателя (см. рис. 1, в) насажены на общий вал.
Если каждый из генераторов вырабатывает напряжение 600 В, то к двухъякорному электродвигателю подведено напряжение 2400 В и, следовательно, на каждый из двигателей Ml, М2 поступает напряжение 1200 В.
Рис. 1. Принцип построения ГЭУ
Электродвигатель постоянного тока является очень маневренным приводом, поэтому преимущественное большинство ГЭУ работает на постоянном токе. От генераторов ГЭУ часть электроэнергии может отбираться на общесудовые нужды.
Преимущества ГЭУ
Основные преимущества ГЭУ, по сравнению со всеми видами передач энергии от первичного двигателя к судовому движителю, следующие:
- дизель-электрический привод позволяет создать гребную установку большой мощности благодаря простоте соединения нескольких генераторов;
- применение быстроходных нереверсивных дизелей уменьшает массу гребной установки и занимаемую ею площадь;
- при электрической передаче используют серийные дизели и турбины, что уменьшает число типоразмеров первичных двигателей;
- отсутствие механической связи между первичным двигателем и гребным винтом дает возможность наиболее удобно расположить ГЭУ;
- электрическая передача обеспечивает применение гребных винтов с наилучшим к. п. д. и использование первичных двигателей в наиболее экономичном режиме, так как между первичным двигателем и винтом может быть выбрано практически любое передаточное число;
- при нескольких генераторных агрегатах электрифицированная гребная установка дает более высокую экономичность на малых и средних ходах, а также во время рейсов судна с частыми остановками и маневрами;
- в дизель-электрических гребных установках возможен так называемый агрегатный метод ремонта, заключающийся в том, что при ремонте дизель-генераторы снимают и заменяют ранее отремонтированными или новыми. Этот способ значительно сокращает время простоя судна на ежегодных ремонтах;
- ГЭУ часто увеличивают провозную способность судов, так как они позволяют увеличить скорость хода при плавании в тяжелых условиях — при волне, во льдах и т. п.;
- большое число главных агрегатов ГЭУ повышает ее общую живучесть;
- возможность использовать генераторы ГЭУ для питания общесудовой сети, погрузочно-разгрузочных средств и других механизмов уменьшает мощность общесудовой электростанции до минимума, необходимого для питания потребителей судна на стоянке без погрузочных работ;
- можно электрифицировать все вспомогательные механизмы машинных и котельных отделений с помощью питания от генераторов ГЭУ;
- ГЭУ устраняет передачу вибрации и ударов с гребного винта на первичные тепловые двигатели;
- в ГЭУ применяют нереверсивные первичные двигатели более простой конструкции и с большим сроком службы, чем реверсивные;
- ГЭУ постоянного тока простым регулированием электрических параметров позволяют получать малые скорости хода судна, осуществлять удобное регулирование скорости хода и автоматическое регулирование мощности установки. Гребной электродвигатель обеспечивает автоматическое уменьшение развиваемого момента при заклиниваниях винта и ударах;
- некоторые качества, присущие электроэнергетике, увеличивают перспективу применения ГЭУ. Это высокий к. п. д. электрических машин (0,97—0,99), простота использования передачи и преобразования электроэнергии. Применение мощных статических выпря-мительных устройств позволяет заменить менее надежные в работе генераторы постоянного тока на генераторы переменного тока с последующим выпрямлением электрического тока и применением высокоманевренного электродвигателя постоянного тока. В будущем получение электроэнергии будет упрощено; ее можно будет получать непосредственным преобразованием тепловой или химической энергии. Это еще больше упростит ГЭУ.
Наряду с достоинствами, ГЭУ свойственны недостатки:
- меньшая по сравнению с прямой передачей экономичность при полной и близкой к ней скорости хода судна;
- увеличение числа обслуживающего персонала; однако численность команды может быть уменьшена при использовании автоматического управления и контроля;
- наличие дополнительного оборудования, требующего увеличения площади помещений. При этом надежность установки не уменьшается, а иногда повышается вследствие применения многоагрегатных дизельных установок;
- наличие дополнительного инструмента и приборов для обслуживания большого количества электрических машин. В судовых условиях бывает очень тяжело обычным мультиметром определить междувитковое замыкание электродвигателей и поэтому необходимы дополнительные приборы и оборудование.
Особенно ГЭУ важна для судов, у которых мощность механизмов, работающих на стоянке, близка мощности гребных электродвигателей. Следует отметить, что гребные установки с применением винтов регулируемого шага (ВРШ) успешно конкурируют с ГЭУ.
