Для создания единых электроэнергетических установок (ЕСЭУ) в ГЭУ двойного рода тока принципиально могут быть использованы те же технические решения, которые были рассмотрены в предыдущей главе применительно к ГЭУ переменного тока. В частности, установив индукционный регулятор на входе неуправляемого выпрямителя, можно обеспечить широкое и плавное регулирование напряжения, подводимого к ГЭД, при сохранении неизменным напряжения на шинах синхронного генератора, на которые можно включать потребители общесудовых нужд.
В предыдущей главе было отмечено, что создание высокоэффективных ЕСЭУ возможно также путем видоизменения свойств генераторных агрегатов. Определенные перспективы в этом направлении имеют ГЭУ двойного рода тока с использованием последовательного соединения синхронных генераторов. В системах двойного рода тока идея создания ЕСЭУ базируется на следующих
весьма простых предпосылках. Если в установке из двух последовательно соединенных генераторов поддерживать неизменным напряжение одного генератора, изменяя напряжение другого, то можно получить одновременно два напряжения: одно стабильное для питания общесудовых потребителей, другое — изменяющееся по требуемому закону для питания гребного электродвигателя.
Основное препятствие к реализации указанной идеи состоит в трудности осуществления устойчивой работы синхронных генераторов при их последовательном соединении. Это объясняется, в частности, тем, что вследствие несовершенства регуляторов угловой скорости приводных двигателей генераторов весьма трудно обеспечить синхронное и синфазное вращение роторов синхронных генераторов, что является непременным условием устойчивой работы генераторов при последовательном соединении.
Одним из способов решения задачи является применение синхронных генераторов сдвоенного типа — двух синхронных генераторов СГ1 и СГ2, связанных одним валом (рис. 99). Генератор СГ1 называется опорным генератором, СГ2 — проходным. Статорная обмотка опорного генератора соединена в звезду и выведена на внешние клеммы Аи Ви Сь Статорная обмотка проходного генератора соединена синфазно-последователы-ю со статорной обмоткой опорного генератора и выведена на внешние клеммы Аг, Вг, С2. Каждый из генераторов имеет свою обмотку возбуждения ОВГ1 и ОВГ2 с раздельным питанием.
Рис. 1. Принципиальная схема сдвоенного синхронного генератора.
Принципиальная схема ЕСЭУ с использованием сдвоенного синхронного генератора представлена на рис. 100. В этой схеме от одного приводного двигателя ПД вращаются два синхронных генератора: опорный Г1 и проходной Г2. Статорные обмотки обоих генераторов соединены последовательно пофазно. Три конца ста-торной обмотки опорного генератора соединены в звезду, а три конца обмотки проходного генератора подключены на вход неуправляемого трехфазного выпрямительного моста В. На выходное напряжение выпрямительного моста подключен гребной электродвигатель ГЭД. Средние точки каждой из трех последовательно соединенных фаз ГГ и Г2 с помощью разъединителя Р подключаются к шинам А, В, С.
Обмотка возбуждения Г1 подключена на систему самовозбуждения ССВ так же, как на обычных синхронных генераторах с самовозбуждением. Обмотка возбуждения Г2 подключена па блок управления возбуждением БУВ.
Таким образом, возбуждение Г1 поддерживается неизменным, а возбуждение Г2 может регулироваться в пределах от —^ном до + ^ном- Фазовые напряжения Г2 могут либо совпадать по направлению с фазовыми напряжениями Г1, либо быть противоположно направленными. При совпадающих напряжениях Г1 и Г2 напряжение на входе моста В будет равно арифметической сумме напряжений обоих генераторов, а при противоположных направлениях — разности этих напряжений. При этом напряжение, подаваемое к шинам А, В, С, остается неизменным и может быть использовано для питания общесудовых потребителей.
Описанная ГЭУ позволяет получать стабильное напряжение на шинах общесудовых потребителей (шины А, В, С) и регулируемое в широких пределах напряжение, подводимое к гребному электродвигателю. Помимо управляющих воздействий в цепь обмотки возбуждения проходного генератора через БУВ могут подаваться различные корректирующие воздействия, например сигналы обратных связей по току якоря гребного электродвигателя.
Рис. 2. Принципиальная схема ЕСЭУ со сдвоенным синхронным генератором.
Изменение скорости гребного электродвигателя осуществляется изменением подводимого к нему напряжения, а реверсирование — изменением направления тока в обмотке возбуждения двигателя ОВД. Таким образом, выполнение маневренных режимов в рас сматриваемой ГЭУ не отражается на режиме работы Г1, вследст вие чего напряжение и частота на шинах общесудовых потребителей остаются стабильными, обеспечивая требуемое качество электроэнергии.
Рис. 3. Схема ЕСЭУ при последовательном соединении синхронных генераторов (а) и векторная диаграмма установки (б).
Недостатком ЕСЭУ со сдвоенным синхронным генератором является необходимость использования генераторов, связанных общим валом при наличии специально выполненной системы возбуждения второго генератора.
Принципиальная схема ЕСЭУ с использованием регулятора по углу представлена на рис. 3, а. В схему входят два синхронных генератора: опорный Г1 и проходной Г2 со своими приводными двигателями ПД1 и ПД2. Приводной двигатель ПД1 снабжен центробежным регулятором РЦ, а приводной двигатель ПД2 — регулятором относительного угла РОУ. РОУ состоит из задающего двигателя ЗД и измерителя момента ИМ. Принцип действия и конструкция регулятора рассмотрены ранее. Задающий двигатель ЗД подключается на шины опорного генератора через фазо-сдвигающее устройство ФСУ. Статорные обмотки обоих генераторов соединены последовательно пофазно. ГЭД и нагрузка общесудовых нужд подключаются так же, как в предыдущем случае.
Напряжение на выходе проходного генератора, т. е. напряжение на входе выпрямительного устройства В, определяется суммой напряжений опорного и проходного генераторов.