3.2. Судовые генераторы

3.2.1. Общие сведения

Судовые генераторы – основные источники электроэнергии. При увеличении нагрузки на генератор ток растёт, а напряжение падает . Основное требование к генераторам поддержание постоянства основных параметров при изменении нагрузки в широких пределах.

В качестве генераторов на судах используются генераторы постоянного и переменного тока. Выбор рода тока определяется потребностями потребителей.

Генераторы с независимым и параллельным возбуждением имеют достаточно жёсткую внешнюю характеристику . Данные типы генераторов используется в качестве возбудителей для синхронных генераторов , в гребных электроустановках и системах управления типа Г-Д.

Основными генераторами электростанций постоянного тока обычно являются генераторы смешанного возбуждения, которые наряду с параллельной обмоткой возбуждения имеют ещё и последовательную обмотку. Эти генераторы имеют наиболее жесткую внешнюю характеристику. Не нуждаются в дополнительных регуляторах так как последовательная обмотка обеспечивает некоторую стабилизацию напряжения . При увеличении нагрузки, увеличивается ток последовательной обмотки, магнитный поток которой, компенсирует размагничивающее действие реакции якоря и уменьшение магнитного потока за счёт уменьшения тока возбуждения.

На современных судах в качестве генераторов в основном используются генераторы трёх фазного переменного тока .

Судовые СГ выполняют на напряжения 400 и 230 В, с соединением обмоток статора соответственно по схемам "звезда" и "треугольник", в диапазоне мощностей 30-3000 кВт при номинальном коэффициенте мощности соsφ = 0,8. Частоты вращения генераторов составляют 500, 750,1000, 1500 и 3000 об/мин. Изоляция обмоток генераторов классов В, Р и Н. Режим работы СГ всех типов продолжительный ( S1 ).

В зависимости от типа и мощности СГ при номинальных напряже-нии, частоте и рабочей температуре выдерживают перегрузку по току 10 % номинального в течение 60-120 мин, 25 % в течение 10-30 мин, 50 % в течение 1-5 мин. Без механических и тепловых повреждений генераторы выдерживают 3-фазное КЗ в течение 5-10 с, при этом ударный ток КЗ не превосходит 14-17-кратного значения амплитуды номинального тока, а установившийся ток КЗ составляет не менее 3- 4-кратного значения номинального тока.

3.2.2.Системы возбуждения сг

На судах используются СГ с различными системами возбуждения, в которых изменение тока возбуждения происходит автоматически. Системы возбуждения СГ бывают трех видов: с независимым возбуждением, с самовоз­буждением и бесщёточные (рис. 3.1).

Рисунок 3.1. Принципиальные схемы систем возбуждения СГ:

а ) – с независимым; б ) – с самовозбуждением; в ) бесщёточный.

При независимом возбуждении (рис. 3.1, а) в качестве источника возбуждения используется возбудитель В - генератор постоянного тока небольшой мощности с параллельной обмоткой возбуждения ОВВ, сидящий чаще всего на одном валу с синхронным генератором СГ. Регулятор возбуждения R предназначен для регулирования напряжения вручную. Применение в качестве возбудителя добавочной электрической машины постоянного тока усложняет конструкцию и снижает надежность СГ.

Создание мощных и надежных полупроводниковых вентилей обес­печило переход на самовозбуждение СГ, при котором мощность для цепи возбуждения отбирается от 3-фазной обмотки статора СГ и подается в обмотку возбуждения ОВГ через трансформатор Т и выпря­митель UZ .

В обоих рассмотренных случаях на валу СГ находятся 2 контакт­ных кольца с установленными на них щетками, что усложняет конст­рукцию и снижает надежность генераторов. Для облегчения работы щеточного аппарата напряжение возбуждения уменьшают до несколь­ких десятков вольт (например, при помощи трансформатора), но одновременно увеличивают ток возбуждения. Это позволяет сохра­нить мощность цепи возбуждения в необходимых пределах (5-10 % номинальной мощности СГ).

Указанных недостатков лишены бесщеточные . В общем корпусе БСГ находят­ся синхронный генератор СГ и его возбудитель - асинхронный генера­тор ДГ. При вращении ротора БСГ возникающая на зажимах СГ 3-фазная ЭДС передается на обмотку статора Ст асинхронного генерато­ра, в которой образуется вращающееся магнитное поле. Это поле наводит в обмотке ротора Р асинхронного генератора 3-фазную ЭДС, которая выпрямляется полупроводниковым выпрямителем UZ (за­креплен на валу БСГ). Выпрямленное напряжение поступает на обмотку возбуждения ОВГ синхронного генератора. Вращающаяся часть системы обведена штрихпунктирной линией.

Таким образом, система возбуждения БСГ сочетает характерные признаки систем с независимым возбуждением (имеется возбудитель в виде АГ) и самовозбуждением (мощность для возбуждения АГ отби­рается от обмотки статора СГ).