Классификация ГЭУ. ГЭУ различаются по типу первичного двигателя и способу получения электроэнергии. По типу первичного двигателя ГЭУ подразделяются на дизель-электрические (ДЭГУ) и турбоэлектрические (ТЭГУ), причем последние могут быть с паровыми или газовыми турбинами. На малых судах, работающих в акватории порта, находят широкое применение ГЭУ с аккумуляторным питанием, которые гарантируют незагрязнение среды.
В отдельных случаях используются комбинированные ГЭУ, где гребной винт приводится во вращение не только электродвигателем, но и тепловым двигателем. Самой мощной установкой такою типа является ледокол «Полар Стар», построенный в США в 1974 г. Расположение элементов установки этого ледокола показано на рис. 1. Водоизмещение ледокола 12,5 тыс. т. Три ВРШ могут приводиться во вращение от трех ГЭД постоянного тока 1 мощностью по 4500 кВт, напряжением 900 В при частоте вращения 105 — 130 об/мин. ГЭД получают питание через неуправляемые выпрямители от шести синхронных генераторов 4 мощностью по 2600 кВа.
Для вспомогательных нужд предусмотрено три синхронных генепатора мощностью по 937 кВа. Электродвижение осуществляется при работе двух генераторов на один ГЭД, при этом судно развивает ход 16 уз. В режиме электродвижения газовые турбины 3 редукторами 2 разобщаются от ГЭД. При работе судна в тяжелом льду запускаются газовые турбины мощностью по 19 тыс. кВт и через редукторы приводят во вращение винты; ГЭД в это время проворачиваются вхолостую.
Рис. 1. Общее расположение элементов гребной газотурбодизель-электрической установки ледокола «Полар Стар»
ДЭГУ применяются на судах малого и среднего водоизмещения ввиду более высокого к. и. д. дизелей по сравнению с турбинами. Максимальная мощность ДЭГУ на ледоколах типа «Ермак» достигает 26460 кВт. Наибольшее распространение получили ДЭГУ постоянного тока. В качестве возбудителей для генераторов и ГЭД применяются трехобмоточные возбудители, электромашинные усилители (ЭМУ), магнитные усилители (МУ) и, в последнее время, тиристорные возбудители. В ДЭГУ постоянного тока применяются, как правило, ВФШ.
ДЭГУ переменного тока нашли ограниченное применение и используются на рыбопромысловых судах с синхронным гребным электродвигателем (СГЭД) и ВРШ. Небольшие рыбопромысловые рефрижераторы имеют ДЭГУ переменного тока с асинхронным гребным электродвигателем (АГЭД) и ВФШ. На современных ДЭГУ переменного тока используются тиристорные возбудители.
Развитие полупроводниковой и преобразовательной техники дает возможность применять в ГЭУ переменного тока АГЭД с короткозамкнутым ротором при частотном регулировании с помощью статических преобразователей частоты (ПЧ). ГЭД с фазным ротором может использоваться в асинхронно-вентильном каскаде, где энергия ротора возвращается в сеть или подается на второй двигатель на этом же валу.
В настоящее время получили развитие ДЭГУ двойного рода тока, где синхронные генераторы работают на неуправляемые или управляемые выпрямители, от которых питание подается на ГЭД постоянного ток.
В установках большой мощности используются неуправляемые выпрялтели; примером может служить ГЭУ ледоколов типа "Капитан Сорокин" мощностью 16,2 тыс. кВт. При меньшей мощности применяются управляемые выпрямители и судно имеет единую электростанцию для движения и вспомогательных нужд. Примером может служить ГЭУ ледокола типа «Капитан Измайлов» мощностью 3,1 тыс. кВт.
ТЭГУ используются, как правило, в установках большой мощности ТЭГУ с паровыми турбинами и главными машинами постоянного тока — это установка первого в мире атомного ледокола «Ленин». Самые мощные ледоколы — атомоходы «Арктика» и «Сибирь» имеют ТЭГУ с синхронными паротурбогенераторами, работающими через неуправляемые выпрямители на ГЭД постоянного тока; для возбуждения генераторов и ГЭД используются тиристорные выпрямители.
ТЭГУ с газовыми турбинами с синхронными генераторами и двигателями с ВРШ применяются на американских танкерах и контейнеровозах. Эти установки могут оказаться весьма перспективными с применением статических ПЧ. В этом варианте возможно использование асинхронных синхронных гребных электродвигателей.
На малых судах, где в качестве источника электроэнергии используются аккумуляторы, для управления частотой вращения ГЭД постоянного тока могут применяться импульсные регуляторы напряжения, которые подают питание на двигатель в виде ряда импульсов с различными паузами между ними; в качестве бесконтактных коммутаторов используются тиристоры. Постоянное напряжение аккумуляторов может инвертироваться в переменное с регулированием частоты для управления частотой вращения АГЭД с короткозамкнутым ротором.
