Судовые электрические генераторы имеют обычно брызгозащищенное исполнение. Их обмотки пропитаны влагостойкими лаками.
На судах с установками постоянного тока, в целях поддержания постоянства напряжения в судовой сети при изменении нагрузки, применяют преимущественно генераторы со смешанным возбуждением. В тех случаях, когда применяются генераторы с параллельным возбуждением, последние должны быть снабжены быстродействующими автоматическими регуляторами напряжения. Исключение могут составлять генераторы, предназначенные для питания преимущественно осветительной нагрузки.
Генераторы постоянного тока должны иметь регуляторы возбуждения, при помощи которых номинальное напряжение генераторов должно поддерживаться постоянным на всем диапазоне изменения нагрузок.
Все генераторы должны быть рассчитаны на длительную устойчивую параллельную работу.
В табл. 12 приведены основные технические данные генераторов постоянного тока серии ПН.
Судовые синхронные генераторы могут иметь возбуждение от возбудителей — машин постоянного тока или систему самовозбуждения с полупроводниковыми выпрямителями. Синхронные генераторы с возбудителями должны снабжаться ручным и автоматическим регуляторами напряжения.
При параллельной работе двух и более генераторов с автоматической регулировкой напряжения нагрузка между ними должна распределяться пропорционально мощности каждого генератора.
В табл. 13 приведены основные технические данные синхронных генераторов серии МС, применяемых на судах.
§ 7. ЧИСЛО И МОЩНОСТЬ ГЕНЕРАТОРНЫХ АГРЕГАТОВ СУДОВЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ
Число и мощность генераторных агрегатов на судах выбираются так, чтобы суммарная мощность машин была достаточна для обеспечения наибольшей электрической нагрузки, которая возможна на судне и чтобы, кроме того, имелся резерв мощности, не меньший 25% от общей мощности электрической станции.
Таблица 12
Технические характеристики генераторов ПН (при температуре окружающего воздуха 35° С)
Данные по синхронным генераторам и по возбудителям к ним
Таблица 13
При выборе числа генераторных агрегатов судовой электрической станции приходится учитывать ряд противоположных факторов.
При малом количестве агрегатов вес и габариты их на единицу установленной мощности уменьшаются, повышается коэффициент полезного действия, упрощается схема распределительного устройства, облегчается уход за установкой.
Однако при малом количестве агрегатов увеличивается мощность резервного агрегата. При неполных нагрузках электрической станции генераторные агрегаты могут оказаться недогруженными на значительную величину по отношению к их номинальной мощности и работать с низким коэффициентом полезного действия.
Поэтому при выборе количества генераторных агрегатов приходится находить оптимальное решение задачи в каждом конкретном случае, учитывая те и другие из перечисленных факторов.
При решении этого вопроса следует также иметь в виду, что с точки зрения устойчивости параллельной работы электрических генераторов, простоты и удобства обслуживания и ремонта, минимального количества запасных частей, которые необходимо иметь на судне, целесообразно выбирать однотипные генераторы одинаковой мощности.
Выбор числа и мощности генераторных агрегатов судна в настоящее время производится обычно по методу учета нагрузок электрической станции в различных режимах судна.
Для этой цели составляются таблицы нагрузок электрической станции по режимам.
При составлении таблиц нагрузок выбираются наиболее характерные для данного судна режимы. К их числу обычно относятся: стоянка на якоре, съемка с якоря, ходовой режим, аварийный режим. Каждый из них подразделяется на времена суток — дневной и ночной. Возможны и другие подразделения. Так, например, стоянка грузового судна возможна при наличии и отсутствии грузовых операций. Ходовой режим грузо-пассажирского судна возможен при работе рефрижераторного устройства и без него и т. д,
В качестве примера ниже приведены таблицы нагрузок электрических станций речных судов с электрическим оборудованием постоянного и переменного тока, заимствованные из книги Г. С. Яковлева «Судовые электроэнергетические системы».
Как видно из табл. 14 соответствующей установки переменного тока, в ней приведен перечень потребителей электрической энергии, количество их, единичная установленная мощность электродвигателей в кВт, коэффициент полезного действия двигателей в процентах, единичная и общая потребляемая электродвигателями мощность в кВт. Единичная потребляемая двигателями мощность определяется как отношение единичной установленной мощности на коэффициент полезного действия. Общая потребляемая мощность определяется как произведение единичной потребляемой мощности на количество однотипных приемников.
Для каждого режима работы приводятся соответствующие им коэффициенты одновременности (Ко) и загрузки (Кз).
Коэффициент одновременности представляет собою отношение числа действительно работающих в рассматриваемом режиме потребителей одного типа к общему числу этих потребителей, установленных на судне. Коэффициент загрузки Кз представляет собою отношение действительной мощности приемника в рассматриваемом режиме к его номинальной мощности.
Потребляемая однотипными электродвигателями в каждом режиме мощность определяется путем умножения общей потребляемой ими мощности в кВт на коэффициенты Ко и Кз. При этом изменение коэффициента полезного действия двигателей с изменением их загрузки не учитывается, так как в пределах изменения загрузки двигателей в судовых условиях изменение коэффициента полезного действия их настолько мало, что им можно пренебречь. Величина коэффициентов Ко и Кз принимается при составлении таблиц нагрузок проектирующими организациями на основании накопленного ими опыта.
После определения мощности, потребляемой каждым из потребителей электрической энергии в наиболее характерных режимах работы судовой электростанции, определяется также по режимам суммарная потребляемая мощность всех приемников электрической энергии в кВт, в предположении их одновременной работы. Далее определяется для каждого режима работы суммарная, действительно потребляемая мощность, с учетом коэффициента одновременности работы всех потребителей электрической энергии К" о.
Энергетический коэффициент одновременности К"о учитывает несовпадение максимумов расчетных нагрузок приемников во времени в рассматриваемом режиме работы судна, и применение этого коэффициента дает возможность определить наиболее вероятную действительную нагрузку судовой электростанции.
Мощность, развиваемая в каждом режиме работы источниками питания больше действительно потребляемой мощности на величину потерь в судовой сети.
Как говорилось выше, на основании таблицы нагрузки выбирается число и мощность судовых генераторов.
При составлении таблиц нагрузки в скобках обозначается мощность механизмов, которые могут работать от случая к случаю в рассматриваемых режимах.
Таблица нагрузок судовой электрической станции переменного тока (табл. 15) сходна с таблицей нагрузок станции постоянного тока. В ней, однако, учитывается наличие реактивной нагрузки.
Таблица 14
Таблица электрических нагрузок генераторов (постоянного тока) буксира-толкача мощностью 2200 л. с.
Таблица 15
Таблица электрических нагрузок генераторов (переменного тока) танкера водоизмещением 1100 т
Продолжение табл. 15
Продолжение табл. 15
Для этой цели, для каждого режима работы электрической станции приводятся величины коэффициентов мощности (cosφ) электродвигателей, соответствующие их загрузке в этих режимах. В отличие от коэффициентов полезного действия величины коэффициентов мощности электродвигателей в большей степени зависят от величины нагрузки последних и обычно приводятся в каталогах электрических машин.
По величине cos φ для каждого режима определяются реактивные мощности, потребляемые двигателями из сети в квар.
Они вычисляются умножением активных мощностей на соответствующие tgφ.
При выборе количества и мощности генераторов переменного тока необходимо знать коэффициент мощности нагрузки или средневзвешенный коэффициент мощности в каждом режиме. Последний определяется как отношение активной мощности в кВт к полной мощности в кВА для каждого режима.
Если средневзвешенный коэффициент мощности оказывается равным или больше номинального коэффициента мощности генераторов, который принят равным cos φ = 0,8, то выбор генераторов производят по активной мощности. Если средневзвешенный коэффициент мощности нагрузки оказывается ниже номинального, выбор генераторов производится по полной мощности нагрузки.
