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).

3.2.3. Техническое обслуживание

Целью ТО является обеспечение исправного технического состояния ГА и длительное поддержание их эксплуатационных характеристик на заданном уровне. Правила технической эксплуатации МРС в зависимости от объема, характера и сроков проведения работ устанавливают три вида ТО: без разборки (ТО № 1); с частичной разборкой (ТО № 2); с полной разборкой (ТО № 3).

При ТО № 1 необходимо: вскрыть смотровые и вентиляционные отверстия; осмотреть контактные кольца (коллекторы), щеточный аппарат и обмотки статора и ротора (якоря); затянуть доступные контактные и крепежные соединения; очистить доступные места и фильтры от загрязнений, продуть генератор сжатым воздухом давле­нием не более 0,2 МПа.

При ТО № 2 необходимо выполнить работы в объеме, предусмотрен­ном ТО № 1, и дополнительно: вскрыть и очистить коробку выводов; протереть доступные места ветошью, смоченной в рекомендованном моющем средстве; при необходимости изменить полярность колец СГ; при необходимости просушить обмотки и покрыть изношенные места изоляции эмалью; осмотреть подшипники и их смазку, при необходи­мости добавить смазку того же сорта.

При ТО № 3 необходимо выполнить работы в объеме ТО № 1 и ТО № 2, а также дополнительно: промыть обмотки статора и ротора (яко­ря); отремонтировать поврежденные места изоляции обмоток, пропи­тать их лаком и покрыть эмалью, после чего просушить; при необходи­мости проточить и отшлифовать контактные кольца (коллекторы); проверить динамометром значение нажатия на щетки, при необходи­мости отремонтировать щеточный аппарат; заменить смазку в подшип­никах; при необходимости окрасить внутренние и наружные поверх­ности статора и ротора; проверить сопротивление изоляции обмоток по отношению к корпусу и между собой.

После выполнения каждого вида ТО необходимо проверить гене­ратор в режиме холостого хода в течение 1 ч. При этом следует контро­лировать: напряжение генератора, биение колец и работу щеточного аппарата, температуру нагрева корпуса и подшипников, отсутствие постороннего шума и недопустимой вибрации. После выполнения ТО № 3 дополнительно испытывают генератор при номинальной нагрузке в течение 6 ч.

Периодичность ТО синхронных генераторов должна составлять: 2-3 месяца при ТО № 1; 6-12 месяцев при ТО № 2; 48-96 месяцев при ТО № 3. Периодичность ТО генераторов постоянного тока в среднем в 2 раза меньше.

Восстановление до необходимого уровня частично или полностью утраченных технико-эксплуатационных характеристик ГА достигается с помощью ремонта. Существует 2 вида планово-предупре­дительного ремонта: текущий и капитальный. При текущем ремонте выполняют работы по восстановлению и замене преимущественно быстроизнашивающихся деталей и узлов, а при капитальном - работы по восстановлению и замене частей и узлов, связанные с большими объемами сопутствующих работ.

Текущий ремонт проводят во время стоянки судна или на заводе без вывода судна из эксплуатации, а капитальный ремонт - как правило, с выводом судна из эксплуатации. Ремонтные работы проводят члены экипажа, а также работники баз технического обслуживания (БТО) и электроремонтных цехов судоремонтных предприятий.