§ 2.2. Выбор номинальной частоты

Источники электроэнергии СЭЭС переменного тока, так же как и береговых систем, вырабатывают электроэнергию с номинальной частотой 50 Гц. Это соответствует требованиям большинства приемников электроэнергии, устанавливаемых на судах.

Однако почти на каждом современном судне имеются приемники, номинальная частота которых равна 400—500 Гц. К таким приемникам отно­сится радиолокационное, навигационное, поисковое и другое оборудование. Питание этих приемников осуществляется от сети частотой 50 Гц через соответствующие преобразователи.

Количество данных приемников и преобразователей на некоторых судах составляет десятки и сотни. Особенно много их на научно-исследо­вательских и других специализированных судах. В связи с этим возникает задача централизованного снабжения электроэнергией переменного тока частотой, отличной от 50 Гц, с помощью отдельных источников.

Повышение номинального значения частоты тока дает возможность уменьшить массу и габариты электрических машин.

В соответствии с формулой n_с = (60f) /р при использовании переменного тока частотой 50 Гц наибольшая синхронная частота вращения синхронных генераторов и асинхронных двигателей при р=1 равна (60*50)/1 = 3000 об/мин, а при использовании тока, например частотой 400 Гц, частота вращения будет равна (60 • 400)/1 = 24 000 об/мин.

Мощность любых вращающихся машин пропорциональна произведе­нию развиваемого момента и частоты вращения: Р = Мп. При увеличении частоты вращения и постоянной мощности можно уменьшить значение момента. Поскольку момент равен произведению сипы на плечо, то при уменьшении момента и сохранении значения силы можно уменьшить размер плеча.

Сила прилагается к поверхности ротора, поэтому плечом является радиус его окружности. Уменьшение радиуса, т. е. диаметра ротора машины, дает возможность уменьшить также диаметр статора, а следовательно, массу и габариты машины.

Повышение частоты вращения с 3000 до 8000 об/мин в среднем дает снижение массы машин в 2—3 раза и габаритов в 2 раза.

Повышение частоты тока трансформаторов, реакторов, магнитных усилителей и других электромагнитных аппаратов связано с уменьше­нием количества витков их обмоток и объема магнитопровода. В ре­зультате повышения частоты с 50 до 400 Гц масса и габариты трансфор­маторов мощностью до 100 кВ • А снижаются в 2—4 раза. Масса и габариты коммутационных аппаратов при повышении частоты увеличиваются в связи с ухудшением условий дугогашения и увеличением нагревания токоведущих частей.

Из-за увеличения массы и габаритов коммутационных аппаратов и повышения тепловыделений шинопроводов увеличиваются масса и га­бариты электрораспределительных щитов.

Сравнение СЭЭС (вместе с приемниками электроэнергии), выполнен­ных на переменном токе частотой 50 и 400 Гц, показывает, что при часто­те 400 Гц суммарная масса и габариты уменьшаются в 2—3 раза. В связи с этим применение СЭЭС переменного тока частотой 400 Гц целесообраз­но на глиссирующих судах, судах с подводными крыльями, воздушной подушке, которые называют судами с динамическими принципами под­держания (СДПП), т. е. на судах, где масса и габариты относятся к глав­ным показателям. Следует отметить, что электрооборудование частотой 400 Гц широко применяют на летательных аппаратах.

Однако электрические машины, трансформаторы и другие электро­магнитные аппараты при частоте 400 Гц по сравнению с частотой 50 Гц создают более высокий уровень шума и радиопомех, имеют большую стоимость и меньшую надежность. Эти отрицательные качества повы­шаются вместе с ростом мощности. Поэтому СЭЭС частотой 400 Гц не получили широкого распространения на судах.