6. Общие сведения о судовых источниках электроэнергии

На судах в качестве источников электроэнергии применяются:

1. Генерирующие агрегаты переменного и постоянного тока.

2. Генерирующие установки отбора мощности.

3. Аккумуляторные батареи.

Рассмотрим особенности применения.

Генераторные агрегаты чаще всего применяются в качестве основного источника питания. Обычно это электромашинные генераторы постоянного и переменного тока жестко связанные по валу с приводным двигателем (ПД).

В качестве ПД генераторных агрегатов судовых электростанций используются дизели, паровые и газовые турбины, причем в каждом конкретном случае при выборе типа ПД учитываются особенности ГЭУ, состав судовых электроприемников и характерные режимы его работы.

На подавляющем большинстве промысловых судов в качестве ПД ГА используют дизели. На тех судах, где по условиям эксплуатации в качестве главной энергетической установки применяется комплекс котел-турбина, эффективными считаются турбогенераторы.

При этом в случае использования турбогенераторов в ходовых режимах они получают пар от главных котлов, а в режиме стоянки – от вспомогательного энергетического оборудования.

На крупных судах признано целесообразным комплексное использование судов турбогенераторных агрегатов. Для повышения к.п.д. главной энергетической установки используются генераторные установки отбора мощности.

Как правило, на судах водоизмещением 3 тыс. тонн и более предусматривается режим параллельной работы генераторных агрегатов. С этой точки зрения применение турбогенераторов более эффективно, так как турбины имеют высокий и постоянный крутящий момент на валу, за счет этого достигается повышенная устойчивость параллельной работы генераторный агрегатов, но дизель-генераторы по отношению к турбогенераторам также обладают повышенными достоинствами: способность быстрого пуска и останова, так как турбогенераторы в силу своей большей инерционности требуют больше времени выхода на номинальные параметры.

6.1. Судовые генераторы постоянного тока

В настоящее время при сооружении новых судов ГПТ применяются только в качестве автономных источников питания отдельных электроприемников, и чаще всего в виде подзарядных агрегатов аккумуляторной батареи.

Только на судах старой постройки имеются электростанции, где ГПТ используются в качестве основного источника питания.

Чаще всего используется схема смешанного возбуждения ГПТ, и реже независимого возбуждения.ГПТ параллельного возбуждения получают применение только в подзарядных агрегатах.

Судовые ГПТ выпускаются в двух исполнениях: брызго- и водо-защищенными. Система охлаждения ГПТ в зависимости от его мощности может быть выполнена как с естественной вентиляцией, так и по замкнутому циклу, с воздухоохладителями или без них.

Обычно ГПТ выполняется на скорость вращения 1450 или 2850 оборотов в мин. Шкала мощности от 0,4 до 200 КВт с напряжением 115-230.

6.2. Синхронные генераторы (сг)

Сегодня на судах широкое применение получили трехфазные СГ, чаще всего с самовозбуждением или независимым возбуждением (при небольшой мощности СГ).

Во втором случае в качестве возбудителя чаще всего применяются ГПТ, соединенные по валу с генерирующим агрегатом, с помощью эластичной муфты. Наибольшее применение получили СГ следующих серий: МС, МСК, МСС, ГМС, ОС, СБГ, где М – морской, первое С – синхронный, второе С – с самовозбуждением, К – с применением кремний-органической изоляции, Г – генератор, О – общесоюзный стандарт, Б – безщеточный.

Рассмотрим особенности основных серий генераторов.

1. МС – конструкция генератора предусматривает быстрозащищенное исполнение с разомкнутой системой вентиляции. Токоведущие части имеют изоляцию класса В. На одном валу с генератором установлен возбудитель постоянного тока. Данная серия выпускалась до начала 70-х годов в 2-х исполнениях: Мощность Р = 25-200 кВт с числом оборотов 1500 об/мин, и небольшая серия мощностью Р=300-1200 КВт, с n=10 00 об/мин.

С 70-х годов генераторы серии МС были заменены на МСК.

2. МСК – в генераторе этой серии вся аппаратура систем самовозбуждения и стабилизации самовозбуждения выполнена в одном корпусе обычно установленной в верхней части генератора (рис.11-12).

Схема с генератором с независимым возбуждением – на рис. 14-а.

При использовании самовозбуждения (рис. 14-б) в обмотке ОВГ протекает ток, отбираемый от самого генератора. В этом случае трансформатор и система выпрямления и стабилизации находятся в отдельном блоке непосредственно в верхней части генератора (рис.12).

В отличие от серии МС здесь обычно используют замкнутую систему вентиляции с применением водяного воздухоохладителя. Это решение наряду с применением кремний-органической изоляции позволило существенно повысить единичную мощность, сгенерированную по отношении к серии МС тех же габаритов. Серия предусматривает генерацию с n=1500 об/мин, 30-150 кВт – небольшая мощность, и большая мощность – 300-800 кВт с n= 1000 об/мин.

Общим недостатком генераторов данной серии является низкий моторесурс дизелей с такой частотой вращения (моторесурс дизеля – 5 тысяч часов, генератора – 25 тысяч).

Существенно сблизить моторесурс удалось за счет введения низкооборотных дизелей.

3. В результате были разработаны серии генераторов МСС и ГМС, которые отличаются только частотой вращения.

Общим недостатком всех рассмотренных серий генераторов является наличие щеточного аппарата в системе возбуждения. Указанного недостатка лишены безщеточные генераторы серий СБГ, схемы возбуждения которых представлена на рис. 14-б и 39.

Наибольшее применение генераторы серии СБГ получили в турбо-генераторных установках, с n = 1500 об/мин.

Для дизель-генераторных установок выпускаются генераторы СБГ с n =750-1000 об/мин

Для морских судов маломерного флота была разработана серия генератора ОС с n =1500 об/м, Р = 4 ÷ 60 кВт.

Принципиальным отличием генераторов этой серии является наличие трехфазной обмотки статора, от которой через выпрямитель обеспечивается об. возбуждение генератора.

В результате удалось поднять ресурс работы таких генераторных агрегатов до 25-30 лет.