Синхронные генераторы

Генерирование и распределение электрической энергии на современных судах, как правило, осуществляется на переменном токе. Даже в тех случаях, когда значительную часть судовой элек­трической нагрузки составляют потребители постоянного тока, их питание обеспечивается преобразователями переменного тока в постоянный. Поэтому основным типом современных судовых источников электрической энергии являются источники перемен­ного тока.

На судах отечественного морского флота используется не­сколько серий судовых синхронных генераторов с мощностями в диапазоне от десятков киловатт до единиц мегаватт: МСК, МСС, ГСС, ГМС, ТМВ и др., которые выполняются на напряжение 230 или 400 В с частотой 50 Гц. Номинальные частоты вращения гене­раторов могут быть 500, 750, 1000, 1500 и 3000 об/мин. Основные технические данные судовых генераторов серии МСК даны в табл. 2.2. Общий вид судового синхронного генератора показан на рис. 2.3.

дительного охлаждения генераторов. Обычно применяется воз­душное охлаждение с помощью крыльчатки, укрепленной на валу самого генератора (самовентиляция). В большинстве случаев охлаждение современных синхронных генераторов происходит по замкнутому циклу: нагретый в машине воздух поступает в водяной воздухоохладитель, где охлаждается и затем вновь подается в гене­ратор. Воздухоохладитель обычно располагается над генератором и крепится на наружной стороне его корпуса (см. рис. 2.3). Такая система вентиляции сложнее и дороже, чем вентиляция по разомк­нутому циклу, но она обеспечивает более комфортные условия работы в машинном отделении (не происходит выброса горячего воздуха в помещение), предотвращает загрязнение внутренних поверхностей генератора парами нефтепродуктов и пылью, что повышает его надежность и долговечность и практически не зависит от температуры воздуха в машинном отделении.

В некоторых типах генераторов, в частности в генераторах серии ТК2, применяется жидкостное охлаждение обмоток, являющееся более сложным, но и более эффективным, чем воздушное, и способствующим улучшению массогабаритных показателей гене­раторов.

Обычно у судовых генераторов, так же, как и у общепромыш­ленных, трехфазная обмотка переменного тока располагается на статоре, а обмотка постоянного тока (обмотка возбуждения) — на роторе. Однако есть типы судовых генераторов малой мощ­ности (например, серии ЕСС), у которых принято обратное расположение обмоток (такие генераторы называются обращен­ными) .

Важнейшим фактором, влияющим на все характеристики гене­ратора, в том числе и на его конструкцию, является способ Возбуждения генератора — способ получения, регулирования и пере­дачи в обмотку возбуждения тока Возбуждения.

До середины 60-х годов основным вариантом системы Возбужде­ния судовых генераторов была схема независимого возбуждения, при которой в качестве источника постоянного напряжения исполь­зовался электромашинный генератор постоянного тока (возбуди­тель В). Возбудитель устанавливался на общем валу с синхронным генератором и приводился во вращение от общего приводного двигателя. Якорная обмотка возбудителя питала обмотку возбуж­дения генератора (см. рис. 2.4, а). Мощность возбудителя состав­ляла 1,5—4 % мощности синхронного генератора. Этот способ возбуждения имеет существенные недостатки. Главный Из них — низкая надежность возбудителя (коллекторная машина). Как показывает практика эксплуатации СЭЭС, большая часть аварий генераторных агрегатов происходит из-за повреждений возбуди­теля. Кроме того, несмотря на незначительность мощности возбу­дителя, по сравнению с мощностью синхронного генератора, массо-габаритные характеристики заметно ухудшаются из-за возбуди­теля. Особенно возрастает длина агрегата.

мощности и специального исполнения, используемые главным образом в системах электродвижения.

Не отличаясь по принципу действия и составу основных элементов от соответствующих генераторов общепромышленного назначения, судовые генераторы постоянного тока имеют некоторые конструктивные особенности, обусловленные спецификой судовых условий, как и генераторы переменного тока (см. § 2.2).

На рис. 2.8 показаны основные схемы возбуждения и им соответствующие внешние характеристики судовых генераторов постоянного тока: схема независимого возбуждения от дополни­тельного источника постоянного напряжения (а) и схемы само­возбуждения при параллельном (б) и смешанном (в) включении обмоток возбуждения.

Наибольшее применение на судах получили генераторы смешан­ного возбуждения с согласным включением обмоток возбуждения. При соответствующем выборе параметров последовательной обмотки возбуждения удается компенсировать основные причины изменения напряжения генератора при изменении его нагрузки (размагничивающее действие якорной обмотки и падение напря­жения в якорной обмотке). В результате достигается достаточная стабильность напряжения генератора даже без применения си­стемы автоматического регулирования напряжения (характери­стика 1 на рис. 2.8, в).

В тех случаях, когда требуется мягкая внешняя характеристика генератора (например, для питания некоторых электроприводов), используется встречное включение обмоток возбуждения (харак­теристика 2 на рис. 2.8, в).

У генераторов постоянного тока начальное самовозбуждение при пуске осуществляется за счет остаточной ЭДС.

Согласно Правилам Регистра СССР отклонения постоянного напряжения от номинального значения £/_ном во всем диапазоне изменения нагрузки генератора и при изменении частоты вращения приводного двигателя в диапазоне +5 % не должны пре­вышать ±2,5 % [/_Ном- В динамических режимах (при сбросах и набросах 100 % нагрузки) отклонения напряжения не должны превышать ±10 % f/_H0M.