Файл: Хайдуков, О. П. Электрооборудование судов учебник.pdf

В зависимости от типа первичных двигателей существуют ди- зель-электрические, турбо-электрические и газо-турбо-электриче- ские станции.

По роду тока судовые электростанции разделяются на электро­ станции переменного и постоянного тока. На всех современных су­ дах электростанции судовых электроэнергетических систем рабо­ тают на переменном токе, хотя до конца 40-х годов суда электри­ фицировались преимущественно на постоянном токе.

§ 21. Генераторные агрегаты

Источником электроэнергии судовой электростанции является генераторный агрегат, состоящий из первичного двигателя и элек­ трического генератора. Совокупность этих двух совершенно раз­ личных машин представляет собой .единое целое. По электриче­ ским приборам, контролирующим работу генератора, можно судить о режиме работы первичного двигателя, о его исправности. Работа первичного двигателя влияет на качество вырабатываемой электро­ энергии.

Под качеством электроэнергии понимается поддержание посто­ янства напряжения и частоты. В связи с этим к первичным дви­ гателям предъявляется ряд требований. Колебание скорости вра­ щения должно находиться в пределах 1 % номинальной скорости ге­ нераторного агрегата при любых установившихся режимах в диа­ пазоне нагрузок от 25 до 100% номинальной электрической мощно­ сти. Если же происходит скачкообразный наброс или сброс 100% нагрузки, то мгновенное изменение скорости вращения не должно превышать 10% номинальной скорости вращения генераторного агрегата.

Первичные двигатели должны иметь дистанционный привод для изменения скорости вращения в пределах 10%.

Наибольшее распространение в качестве первичных двигателей судовых электрических станций в настоящее время получили дизе­ ли. Эти двигатели являются наиболее экономичными. Важное досто­ инство дизелей — в. их автономности и постоянной готовности к запуску. Вместе с тем дизели имеют относительно малый моторе­ сурс и отличаются высоким уровнем шума.

На судах, где в качестве главных двигателей используются паро­ вые турбины, первичными двигателями генераторов являются па­ ровые турбины. Они значительно надежнее дизелей и имеют боль­ ший срок службы. Параллельная работа турбогенераторов устой­ чивее, чем дизель-генераторов. Однако турбины менее экономичны, зависят от работы паровых котлов и перед запуском должны про­ греваться.

В последнее время получают широкое развитие газовые турби­ ны. Они в известной степени объединяют достоинства дизелей и па­ ровых турбин и найдут применение в качестве первичных двигате­ лей генераторов.

100

Иногда на судах один из генераторов приводится во вращение от гребного вала. Такой агрегат получил название валогенератора. С помощью его происходит отбор мощности для вспомогательных нужд от главной силовой установки. Достоинство валогенератора в том, что к. п. д. главного двигателя значительно выше чем к. п. д. относительно маломощных вспомогательных двигателей. Однако в этом случае требуются сложные устройства стабилизации напря­ жения и частоты валогенератора, так как скорость вращения греб­ ного вала меняется.

Всудовых электростанциях применяются генераторы с влагостойкой и маслостойкой изоляцией не ниже класса Е. Исполнение генераторов брызгозащищенное. Наибольшее распространение нахо­ дят самовентилируемые генераторы, но применяются также гене­ раторы с замкнутым циклом принудительной вентиляции с воздухо­ охладителями. Судовые генераторы рассчитываются для работы в условиях относительной влажности воздуха 75±3%, при темпера­ туре окружающего воздуха + 42±2°С.

Всудовых электростанциях постоянного тока применяются ге­ нераторы постоянного тока смешанного возбуждения. Они снаб­ жаются ручным регулятором возбуждения (реостат в цепи парал­ лельной обмотки возбуждения), который должен обеспечивать ре­ гулирование напряжения с точностью до 1% для генераторов мощ­ ностью до 100 кВт и с точностью до 0,5% от номинального напря­ жения для генераторов мощностью свыше 100 кВт. Кроме того, регулятор напряжения должен обеспечивать возможность пониже­ ния напряжения не менее чем на 10% от номинального с учетом роста оборотов первичного двигателя на холостом ходу. Все это достигается правильным подбором величины сопротивления регу­

лировочного реостата и количества ступенек (отпаек) его.

В судовых электростанциях переменного тока применяются син­ хронные трехфазные генераторы. На судах еще встречаются гене­ раторы с возбудителями (танкеры типа «Казбек», суда типа «Ле­ нинский комсомол», «Бежица», аварийные дизель-генераторы на су­ дах типа «М. Калинин» и др.), но наибольшее распространение на­ ходят синхронные генераторы с самовозбуждением.

Синхронные генераторы с дизелями в качестве первичных двига­ телей имеют явнополюсную конструкцию ротора и небольшую частоту вращения (500 об/мин). Синхронные турбогенераторы рас­ считываются на более высокую частоту вращения (1000, 1500 и 3000 об/мин) и могут иметь ротор неявнополюсной конструкции.

§ 22. Выбор количества и мощности генераторных агрегатов

Основные трудности при определении количества и мощности генераторных агрегатов связаны с тем, что судно работает в раз­ личных режимах, от которых непосредственно зависит нагрузка су­ довой электростанции. Транспортное судно имеет пять таких ре-

101

жимов: ход в море, маневрирование (швартовка, съемка с якоря, прохождение узкостей), авария, стоянка без грузовых операций, стоянка с грузовыми операциями. Регистр СССР при выборе ко­ личества- и мощности генераторов требует учитывать только пер­ вые три режима. В действительности количество и мощность гене­ раторных агрегатов выбираются для транспортного судна с учетом всех пяти режимов судна.

Наибольшее распространение получили два метода выбора мощ­ ности и количества генераторных агрегатов: метод нагрузочных таблиц и аналитический метод.

Метод нагрузочных таблиц. Рассмотрим этот метод на приме­ ре составления таблицы нагрузок для судовой электростанции пе­ ременного тока (табл. 10).*

В первую большую графу записываются все потребители элек­ троэнергии на судне, получающие питание от генераторов элек­ тростанции. Во 2-й графе указывается количество п одноименных

102

Т а б л и ц а 10

В 4-й и 5-й графах записываются соответственно номинальные к. п. д. (г|н) и coscf„ потребителей. Затем по формуле

Р п

Рг = 7)н

определяется мощность, потребляемая каждым потребителем из сети в номинальном режиме, и вносится в графу 6-ю. В графе 7-й указывается мощность, потребляемая из сети, всеми одноименны­ ми потребителями, которая находится по формуле

Р п = Р \ П .

Далее идут пять больших граф, соответствующих пяти режи­ мам работы судна. Каждая большая графа делится на четыре части. В первую часть большой графы (графы 8, 12, 16, 20, 24)

103