8.4. Гэу переменного тока
В классических схемах ГЭУ переменного тока используются генераторы синхронного типа и синхронные или асинхронные гребные электродвигатели.
Такие ГЭУ переменного тока проектируются для судов с относительно редкими изменениями режима движения.
Для ГЭУ переменного тока характерно использование повышенных напряжений: при мощности ГЭУ до 10 МВт – 3 кВ, при больших мощностях – до 6 кВ. Номинальная частота принимается на электроходах отечественной постройки обычно 50 Гц.
В ГЭУ переменного тока повышенной мощности (более 10 МВт) устанавливаются турбины ( ТЭГУ ), а при малых и средних мощностях (до 10—15 МВт) — дизели ( ДЭГУ).
Регулирование частоты вращения гребных электродвигателей в ГЭУ переменного тока с винтами фиксированного шага ВФШ обеспечивается преимущественно изменением частоты напряжения генераторов (частоты вращения первичных тепловых двигателей), а также путем использования в качестве гребных электродвигателей асинхронных машин с фазным ротором.
Частотное управление угловой скоростью гребных электродвигателей переменного тока оказывается энергетически выгодным, так как при этом достигается минимизация их электрических потерь. Вместе с тем это отрицательно сказывается на технических характеристиках первичных двигателей с широким регулированием их частоты вращения.
Изменение направления вращения гребных электродвигателей достигается переключением фаз в главной цепи, число которых, как правило, выбирается равным трем.
В ГЭУ переменного тока устанавливают, как правило, несколько ГЭД и генераторов, включаемых параллельно.
Режимы параллельной работы генераторов ГЭУ при регулировании в широких пределах частоты напряжения для изменения скорости хода судна требуют прецизионного ( особо точного ) синхронного регулирования частоты вращения первичных двигателей также при широких пределах ее изменения. Это необходимо для того, чтобы при регулировании подачи топлива частота тока каждого параллельно включенного генератора изменялась бы одинаково ( синхронно ).
Рисунок 8.5. Регулирование частоты вращения ГЭД асинхронного типа с фазным ротором с потерей ( а ) и рекуперацией ( б ) энергии скольжения
Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей с фазным ротором путём обычного включения в цепь ротора реостатов R ( рис. 4.4, а) связано со значительной потерей энергии на их нагрев.
Поэтому энергетически более выгодна вентильно-каскадная схема рекуперации потерь роторной цепи (потери на скольжение) в цепь главного тока через вентильный выпрямитель В и преобразователь электромашинного типа Д - СГ (рис. 8.5, б) или через полупроводниковый управляемый преобразователь. В этом случае механическая энергия, подкручивающая винт, а значит, ротор ГЭД, переводит ГЭД в генераторный режим. Электроэнергия, вырабатываемая гребным электродвигателем, возвращается ( рекуперируется ) через управляемый выпрямитель В в сеть, что экономично.
Одним из способов обеспечения регулирования режима работы ГЭУ переменного тока, который позволяет избежать трудностей регулирования частоты вращения двигателей переменного тока, является использование винтов регулируемого шага.