Схема электрического соединения якорей главных генераторов и гребных электродвигателей называется схемой силовых цепей. Выбор принципиальной схемы силовых цепей зависит от количества генераторов и гребных электрических двигателей, работающих на один гребной вал.
В гребных электрических установках постоянного тока генераторы и двигатели могут независимо работать друг на друга, соединяться последовательно и параллельно, при этом последовательное соединение генераторов предпочтительнее, так так не требует тщательного согласования внешних характеристик. Кроме того, снижение частоты вращения одного из дизелей и вызванное этим уменьшение напряжения его генератора приводит к уменьшению тока, протекающего через генераторы, т. е. второй генератор разгружается, а не перегружается, как это наблюдается при параллельном соединении.
Якорные обмотки двигателей также могут быть соединены последовательно и параллельно. Применяют последовательное соединение, в этом случае через оба якоря протекает одинаковый ток, и перегрузка одного из двигателей в случае несовпадения характеристик невозможна.
Схемы силовых цепей для одновальной дизель-электрической гребной установки на постоянном токе, управляемой по системе Г—Д, приведены на рис. 1.
Для гребной установки с одним дизель-генератором и одним гребным электродвигателем не требуется коммутационной аппаратуры в силовой цепи (рис. 1, а); в одновальной гребной установке с двумя генераторами и одним гребным электродвигателем (рис. 1, б) устанавливают контакты селекторного переключателя Q1, Q2, которые позволяют шунтировать якорь отключенного генератора; в установке с двумя генераторами и двухъякорным электродвигателем (рис. 1, в) контакты селекторного переключателя Q1—Q4 позволяют шунтировать один из генераторов или один из якорей электродвигателя, обеспечивая работу установки на режимах с пониженной мощностью или при поломке какого-либо агрегата.
Конструктивно селекторный переключатель режимов работы ГЭУ мало отличается от контроллеров. Селекторный переключатель работает при остановке гребного электродвигателя, т. е. при отсутствии тока в силовой цепи, поэтому его контакты не имеют дугогасящих устройств. Для исключения случайного переключения селекторного переключателя под нагрузкой предусматривается специальная блокировка в виде электромагнитного стопора, препятствующего повороту его вала при наличии напряжения на якоре генератора.
Для двухвальной гребной электрической установки схема силовых цепей приведена на рис. 2. Для управления гребной установкой имеются три основных и один резервный пост управления. Основные посты установлены в ходовой рубке и на крыльях мостика по одному с каждого борта.
Рукоятки всех трех постов управления механически соединены между собой с помощью валиковых передач. Резервный пост расположен в машинном отделении.
Схема дает возможность применять три эксплуатационных режима работы ГЭУ.
Определенный режим задается при помощи селекторного переключателя, имеющего три рабочих и одно нулевое положение.
При рабочем положении I (нормальный режим) каждый из генераторов G1 и G2 работает на свой гребной электродвигатель M1 и М2 по системе генератор — двигатель. В положении селекторного переключателя II (экономический режим) работает только один генератор G1 на оба электродвигателя, соединенных последовательно; в положении III работает только генератор G2.
Трехвальная гребная электрическая установка на постоянном токе приведена на рис. 3. Посты управления расположены в ходовой рубке и на крыльях мостика. Рукоятки постов управления механически связаны между собой валиковой проводкой. Кроме того, имеется резервный пост в машинном отделении. Переключение управления из ходовой рубки в машинное отделение осуществляется переключателем постов управления, установленным на главном щите электродвижения.
Гребная электрическая установка может работать при пяти различных режимах, устанавливаемых с помощью селекторного переключателя, имеющего пять рабочих и одно нулевое положение (см. таблицу замыканий контактов на рис. 3).
Схемы гребных электрических установок с гребными электродвигателями, управляемыми по системе Г—Д, обладают одним существенным недостатком: для каждого гребного электродвигателя должно быть установлено целое число дизель-генераторных агрегатов.
Например, для двухвальной гребной установки должно быть установлено два или четыре дизель-генератора, но нельзя установить три или пять.
В этом отношении большей гибкостью обладают гребные электрические установки, выполненные по схеме неизменного тока (рис. 4): у них может быть любое число дизель-генераторов. ГЭУ состоит из трех дизель-генераторных агрегатов G1—G3, двух гребных электродвигателей M1 и М2 и электродвигателя подруливающего устройства М3.
Особенностью работы схемы неизменного тока является то, что вследствие автоматического изменения напряжения дизель-генераторов ток в силовой цепи при всех режимах поддерживается постоянным. Управление и реверсирование гребных электродвигателей и электродвигателя подруливающего устройства выполняют, изменяя ток в их обмотках возбуждения. Выключателями Q1—Q6 каждую из электрических машин можно шунтировать при необходимости ее остановки.
Для уменьшения разности потенциалов между отдельными точками электрической цепи генераторы и двигатели чередуют.
Схемы ГЭУ на переменном токе представлены в однолинейном изображении на рис. 5. Переключатели Q (рис. 5, а) и Q4, Q5 (рис. 5, б) предназначены для реверсирования гребных электродвигателей, выключатели Q1—Q3 обеспечивают работу гребных электродвигателей от других генераторов.
Развитие полупроводниковой управляемой техники позволило создать гребные электрические установки переменно-постоянного тока (рис. 6). (Пример единой электростанции.)
Установка состоит из трех синхронных генераторов G1—G3, вырабатывающих электрическую энергию постоянной частоты и напряжения, трех управляемых полупроводниковых выпрямителей U1—U3 (четвертый, резервный на схеме не указан) и гребных электродвигателей постоянного тока с независимым возбуждением M1—М3. Частоту вращения электродвигателя изменяют, меняя напряжение, приложенное к его обмотке возбуждения и якорю; реверсирование осуществляют изменением направления тока возбуждения.
Постоянство частоты и напряжения синхронного генератора позволяет использовать его энергию для питания всех судовых приемников. Энергия к приемникам отбирается через понижающий трансформатор Т и вращающийся преобразователь М4—G4.
Таким образом, применение системы переменно-постоянного тока позволяет существенно сократить количество дизель-генераторов судовой электростанции и вырабатывать энергию с более высоким к. п. д.
В гребных электрических установках постоянного тока генераторы и двигатели могут независимо работать друг на друга, соединяться последовательно и параллельно, при этом последовательное соединение генераторов предпочтительнее, так так не требует тщательного согласования внешних характеристик. Кроме того, снижение частоты вращения одного из дизелей и вызванное этим уменьшение напряжения его генератора приводит к уменьшению тока, протекающего через генераторы, т. е. второй генератор разгружается, а не перегружается, как это наблюдается при параллельном соединении.
Якорные обмотки двигателей также могут быть соединены последовательно и параллельно. Применяют последовательное соединение, в этом случае через оба якоря протекает одинаковый ток, и перегрузка одного из двигателей в случае несовпадения характеристик невозможна.
Схемы силовых цепей для одновальной дизель-электрической гребной установки на постоянном токе, управляемой по системе Г—Д, приведены на рис. 1.
Для гребной установки с одним дизель-генератором и одним гребным электродвигателем не требуется коммутационной аппаратуры в силовой цепи (рис. 1, а); в одновальной гребной установке с двумя генераторами и одним гребным электродвигателем (рис. 1, б) устанавливают контакты селекторного переключателя Q1, Q2, которые позволяют шунтировать якорь отключенного генератора; в установке с двумя генераторами и двухъякорным электродвигателем (рис. 1, в) контакты селекторного переключателя Q1—Q4 позволяют шунтировать один из генераторов или один из якорей электродвигателя, обеспечивая работу установки на режимах с пониженной мощностью или при поломке какого-либо агрегата.
Рис. 1. Схемы одновальных ГЭУ на постоянном токе
Конструктивно селекторный переключатель режимов работы ГЭУ мало отличается от контроллеров. Селекторный переключатель работает при остановке гребного электродвигателя, т. е. при отсутствии тока в силовой цепи, поэтому его контакты не имеют дугогасящих устройств. Для исключения случайного переключения селекторного переключателя под нагрузкой предусматривается специальная блокировка в виде электромагнитного стопора, препятствующего повороту его вала при наличии напряжения на якоре генератора.
Для двухвальной гребной электрической установки схема силовых цепей приведена на рис. 2. Для управления гребной установкой имеются три основных и один резервный пост управления. Основные посты установлены в ходовой рубке и на крыльях мостика по одному с каждого борта.
Рукоятки всех трех постов управления механически соединены между собой с помощью валиковых передач. Резервный пост расположен в машинном отделении.
Схема дает возможность применять три эксплуатационных режима работы ГЭУ.
Определенный режим задается при помощи селекторного переключателя, имеющего три рабочих и одно нулевое положение.
При рабочем положении I (нормальный режим) каждый из генераторов G1 и G2 работает на свой гребной электродвигатель M1 и М2 по системе генератор — двигатель. В положении селекторного переключателя II (экономический режим) работает только один генератор G1 на оба электродвигателя, соединенных последовательно; в положении III работает только генератор G2.
Рис. 2. Силовые цепи двухвальной ГЭУ
Трехвальная гребная электрическая установка на постоянном токе приведена на рис. 3. Посты управления расположены в ходовой рубке и на крыльях мостика. Рукоятки постов управления механически связаны между собой валиковой проводкой. Кроме того, имеется резервный пост в машинном отделении. Переключение управления из ходовой рубки в машинное отделение осуществляется переключателем постов управления, установленным на главном щите электродвижения.
Гребная электрическая установка может работать при пяти различных режимах, устанавливаемых с помощью селекторного переключателя, имеющего пять рабочих и одно нулевое положение (см. таблицу замыканий контактов на рис. 3).
Схемы гребных электрических установок с гребными электродвигателями, управляемыми по системе Г—Д, обладают одним существенным недостатком: для каждого гребного электродвигателя должно быть установлено целое число дизель-генераторных агрегатов.
Например, для двухвальной гребной установки должно быть установлено два или четыре дизель-генератора, но нельзя установить три или пять.
Рис. 3. Силовые цепи трехвальной ГЭУ
В этом отношении большей гибкостью обладают гребные электрические установки, выполненные по схеме неизменного тока (рис. 4): у них может быть любое число дизель-генераторов. ГЭУ состоит из трех дизель-генераторных агрегатов G1—G3, двух гребных электродвигателей M1 и М2 и электродвигателя подруливающего устройства М3.
Рис. 4. Силовые цепи ГЭУ по схеме неизменного тока
Особенностью работы схемы неизменного тока является то, что вследствие автоматического изменения напряжения дизель-генераторов ток в силовой цепи при всех режимах поддерживается постоянным. Управление и реверсирование гребных электродвигателей и электродвигателя подруливающего устройства выполняют, изменяя ток в их обмотках возбуждения. Выключателями Q1—Q6 каждую из электрических машин можно шунтировать при необходимости ее остановки.
Для уменьшения разности потенциалов между отдельными точками электрической цепи генераторы и двигатели чередуют.
Схемы ГЭУ на переменном токе представлены в однолинейном изображении на рис. 5. Переключатели Q (рис. 5, а) и Q4, Q5 (рис. 5, б) предназначены для реверсирования гребных электродвигателей, выключатели Q1—Q3 обеспечивают работу гребных электродвигателей от других генераторов.
Рис. 5. Схемы ГЭУ на переменном токе
Развитие полупроводниковой управляемой техники позволило создать гребные электрические установки переменно-постоянного тока (рис. 6). (Пример единой электростанции.)
Рис. 6. Схема ГЭУ переменно- постоянного тока
Установка состоит из трех синхронных генераторов G1—G3, вырабатывающих электрическую энергию постоянной частоты и напряжения, трех управляемых полупроводниковых выпрямителей U1—U3 (четвертый, резервный на схеме не указан) и гребных электродвигателей постоянного тока с независимым возбуждением M1—М3. Частоту вращения электродвигателя изменяют, меняя напряжение, приложенное к его обмотке возбуждения и якорю; реверсирование осуществляют изменением направления тока возбуждения.
Постоянство частоты и напряжения синхронного генератора позволяет использовать его энергию для питания всех судовых приемников. Энергия к приемникам отбирается через понижающий трансформатор Т и вращающийся преобразователь М4—G4.
Таким образом, применение системы переменно-постоянного тока позволяет существенно сократить количество дизель-генераторов судовой электростанции и вырабатывать энергию с более высоким к. п. д.
