Первичными двигателями генераторов постоянного тока обычно бывают дизели с частотой вращения 700—1500 об/мин и мощностью 800 — 2400 кВт. Такая установка носит название дизель-электрической гребной установки. Так как мощность дизель-генератора ограничена, на гребной электродвигатель подается суммарная мощность нескольких генераторов при последовательном соединении машин. Наиболее распространена схема регулирования ГЭУ по системе генератор — двигатель.
По Правилам Регистра дизели должны допускать работу с перегрузкой не менее 10% номинальной мощности в течение 1 ч. Дизель должен иметь топливный регулятор, не допускающий превышения частоты вращения более чем на 10%; при этом должна снижаться подача топлива, однако остановка дизеля не допускается.
Остановка дизеля (отсечка топлива) должна производиться при превышении расчетной частоты вращения более чем на 20%. Для запуска дизеля используется воздушный или стартерный пуск. На большинстве дизель-электроходов используется воздушный пуск, а на буксирах-спасателях типа «Атлант» и «Голиаф» — стартерный, причем стартером служит генератор в режиме сериесного двигателя. Напряжение на выводах генератора или ГЭД, а также между двумя любыми точками главной цепи не должно превышать 1200 В. Напряжение цепей возбуждения, управления, сигнализации и защиты не должно превышать 220 В.
В ГЭУ рекомендуется применение изоляции не ниже класса Е с допустимой температурой при длительной работе 120 °С. Сопротивление изоляции электрооборудования, находящегося в эксплуатации, должно быть не менее 1500 Ом на каждый вольт номинального напряжения.
Минимально допустимое сопротивление изоляции для электрооборудования напряжением выше 500 В и электрических машин мощностью более 1000 кВт в каждом отдельном случае особо рассматривается Регистром.
Генераторы имеют принудительную систему вентиляции с устройствами контроля за температурой выходящего воздуха. ГЭД рекомендуется оборудовать двумя вентиляторами для охлаждения, каждый из которых обеспечивает нормальные условия работы. Предусматривается контроль за температурой и давлением масла на выходе из подшипников. В ГЭД расположено не менее шести для каждой машины датчиков температуры, контролирующих нагрев обмоток. Главные генераторы и ГЭД оборудуются электрогрелками для поддержания температуры во время стоянки судна на 3 — 5 °С выше температуры окружающей среды, что исключает возможность конденсации водяных паров внутри машины.
Система возбуждения главных электрических машин ГЭУ должна получать питание от двух преобразователей (возбудителей) — основного и резервного. Цепи возбуждения не должны иметь автоматических выключателей, отключение цепей возбуждения должно производиться при повреждениях в цепях главного тока. Отключение цепи возбуждения ГЭД должно сопровождаться снижением напряжения генераторов до нуля. В противном случае при отключении возбуждения ГЭД и уменьшении его э.д.с. до нуля в схеме главного тока возникает бросок, который может привести к срабатыванию максимальной защиты или к остановке дизелей.
При последовательном соединении генераторов предусматривается защита от непроизвольного реверса дизеля при его остановке. Если два генератора, соединенные последовательно, работают на ГЭД и один из них остановится, напряжение на ГЭД уменьшится до 50%. Ток пройдет через якоря двух генераторов и ГЭД: при наличии возбуждения на остановившемся генераторе в нем возникнет вращающий момент, который будет иметь направление тормозного момента в генераторном режиме машины и развернет дизель в обратную сторону. Нереверсивный дизель при обратном направлении вращения может пойти вразнос на топливе, так как нарушается нормальное топливораспределение. Для защиты снимается возбуждение генератора при снижении частоты вращения до 50% и якорь генератора в главной цепи остается в качестве перемычки.
При остановке ГЭД путем снижения напряжения его э. д. с. может оказаться больше, чем напряжение генераторов. Ток меняет направление, и ГЭД, работая генератором, вырабатывает энергию, которая идет на разгон дизелей. Схема ГЭУ должна обеспечивать ограничение энергии рекуперации в переходных режимах, чтобы разгон не превышал 20%.
На современных электроходах предусматривается дистанционное автоматизированное управление с поста в рулевой рубке и Центрального поста управления (ЦПУ). Пост управления в рулевой рубке должен быть оборудован тахометрами гребных валов; сигнализацией о готовности и работе главных механизмов и систем дистанционного управления; сигнализацией, указывающей, с какого поста идет управление установкой; сигнализацией о неисправности системы дистанционного управления; устройством экстренной остановки главных механизмов. Посты управления на крыльях мостика связаны с постом в рулевой рубке механически, чтобы управление с каждого поста осуществлялось без переключений.
Главные машины ГЭУ должны иметь сигнализацию о замыкании токоведущих частей на корпус. Реле заземления присоединяется одним концом через резисторы к главной цепи, а другим — к корпусу судна. При токе утечки через катушку реле более 20 А размыкающий контакт реле должен отключить катушку.
ГЭУ оборудуются защитой от короткого замыкания и перегрузки главных цепях, причем защита от перегрузки должна предваряться действием сигнализации. Запуск установки после снятия питания или срабатывания защиты производится только из нулевого положения с поста управления, что обеспечивается действием нулевой защиты.
Система автоматического регулирования современных ГЭУ поддерживает постоянство отбора мощности при работе ГЭД в режиме от хода в свободной воде до швартовного. При поломке, потере или оголении гребного винта ГЭД может пойти вразнос, так как для поддержания постоянной мощности магнитный поток ГЭД будет уменьшаться. Для защиты от чрезмерного увеличения частоты вращения ГЭД используются центробежные реле, отключающие возбуждение генераторов и ГЭД.
Применяется защита от короткого замыкания цепей сигнализации, измерительных или регистрирующих приборов. Плавкие вставки могут использоваться во всех цепях, кроме главного тока и цепей возбуждения.
Переключатели главного тока, цепей возбуждения, постов управления не имеют системы искрогашения и служат для коммутации обесточенных цепей. Для невозможности включения под током все переключатели снабжены блокировочными устройствами.
Предусматриваются блокировка дверей ГРЩ, которая обесточивает ГЭУ при случайном открывании дверей, и блокировка валоповоротного устройства, которая не позволяет произвести пуск ГЭД при сообщенной червячной передаче валоповоротного устройства.
Вся аппаратура для коммутации цепей, их защиты, контроля, сигнализации и блокирования размещается на ГРЩ. На панелях ГРЩ по Правилам Регистра предусматриваются следующие измерительные приборы: амперметры и вольтметры в цепях главного тока и возбуждения; щитовые мегаомметры в цепях возбуждения и других вспомогательных цепях.
В схемах ГЭУ предусмотрена сигнализация о превышении допустимой температуры охлаждающего воздуха и масла подшипников электрических машин; о превышении температуры отдельных частей обмоток электрических машин; о работе вентиляции; о падении давления масла дизеля; о перегрузке ГЭУ; о повышении уровня воды в помещении ГЭД; о понижении сопротивления изоляции; о срабатывании защиты; о готовности установки к действию; о наличии напряжения в цепях управления.
ГЭУ постоянного тока позволяют получать хорошие маневренные и тяговые качества судна, поэтому подобные установки применяются на судах ледового плавания, буксирах, паромах, промысловых судах, земснарядах и т. п.
