ГЭУ постоянного тока, выполненные по системе генератор — двигатель, обеспечивают большие удобства управления гребной установкой. Однако системы Г—Д без дополнительных устройств не могут обеспечить решения ряда важных задач автоматизации ГЭУ, сформулированных в предыдущем параграфе, в частности, не могут обеспечить решения одной из важнейших задач — качественного автоматического регулирования мощности при широком изменении нагрузки на гребных валах.

Чтобы убедиться в этом, рассмотрим зависимость угловой скорости гребного электродвигателя постоянного тока от величины вращающего момента, т. е. форму механической характеристики электродвигателя в системе Г — Д при неизменном магнитном потоке двигателя.

Уравнению соответствует прямая линия с коэффициентом наклона, значение которого невелико, следовательно, с увеличением момента на валу двигателя его угловая скорость будет снижаться незначительно. Такие механические характеристики называются жесткими.

Характеристика 1 соответствует фиксированному положению ползунка потенциометрического реостата ПРГ в схеме на рис. 65, обеспечивающему номинальный ток возбуждения генератора гв.г при неизменном возбуждении гребного электродвигателя. При уменьшенных значениях тока возбуждения генератора механическая характеристика двигателя будет перемещаться параллельно вниз, занимая положения кривых 2, 3 и т. д.

При неизменном токе возбуждения генератора, т. е. при работе двигателя по одной из характеристик, э. д. с. генератора не изменяется, а напряжение, подводимое к двигателю, будет уменьшаться только за счет падения напряжения в цепи Г-—Д при увеличении тока нагрузки.

Как видно из рис. 1, при работе с характеристикой в случае возникновения на гребном валу значительных моментов сопротивления гребной электродвигатель окажется перегруженным. Действительно, с возрастанием момента на валу скорость двигателя будет уменьшаться и двигатель остановится при моменте, определяемом точкой пересечения характеристики 1 с осью абсцисс, т. е. при недопустимо больших перегрузках по моменту. Перегрузка гребного электродвигателя вызовет перегрузку питающих его генераторов и их приводных двигателей. Следует, однако, помнить, что перегрузка дизелей недопустима.

Перегрузку гребного электродвигателя можно ограничить допустимыми пределами, для чего нужно уменьшить ток возбуждения генератора и, следовательно, магнитный поток генератора до величины, обеспечивающей переход на другую механическую характеристику, например на характеристику.

Для гребных электрических установок, работающих с частыми перегрузками, необходимо обеспечить автоматический переход ГЭД с одной характеристики на другую по мере изменения момента сопротивления на гребном валу. Это достигается применением системы Г — Д с трехобмоточным возбудителем генератора.

На полюсах возбудителя генератора ВГ в системе Г — Д с трехобмоточным возбудителем размещены три обмотки возбуждения: обмотка параллельного возбуждения — обмотка самовозбуждения ОСВ; обмотка независимого возбуждения — ОН В, обмотка обратной связи по току ГЭД — обмотка ОСТ.

Рис. 1. Механические характеристики гребного электродвигателя в системе генератор—двигатель.

Обмотка ОНВ подключается на источник постоянного напряжения через потенциометрический реостат ПР. С помощью этой обмотки осуществляется управление гребной установкой из поста управления.

Обмотка ОСВ, выполняя функции положительной обратной связи по напряжению возбудителя, увеличивает коэффициент усиления всей системы, что позволяет уменьшить мощность управления ГЭУ.

Обмотка ОСТ подключается на падение напряжения на обмотках компенсационной КО и дополнительных полюсов ДП. Напряжение, приложенное к ОСТ,- пропорционально току, протекающему по КО и ДП, т. е. пропорционально току двигателя, а при неизменном возбуждении двигателя — пропорционально моменту на валу ГЭД.

Обмотки ОСВ, ОНВ и ОСТ подключаются так, что магнитные потоки первых двух обмоток, т. е. Ф осв и Фон в, имеют одинаковое направление, а магнитный поток третьей обмотки, т. е. Фост, направлен встречно потокам обмоток ОСВ и ОНВ.

Так как величина Фост зависит от тока якоря двигателя, то суммарный магнитный поток возбудителя также зависит от этого тока. Очевидно, что при неизменной мощности управления с ростом тока якоря, т. е. с увеличением нагрузки на валу ГЭД, величина Фвг будет уменьшаться и соответственно будет уменьшаться напряжение, развиваемое возбудителем генератора, т. е. напряжение обмотки возбуждения генератора и его магнитный поток. Так как скорость генератора Г не изменяется, то с уменьшением его возбуждения, т. е. магнитного потока, уменьшается величина напряжения, развиваемого генератором и прикладываемого к гребному электродвигателю.

Рис. 2. ГЭУ постоянного тока с трехобмоточным возбудителем генератора.

Важно подчеркнуть, что, остановившись, электродвигатель развивает значительный вращающий момент, который может быть равен максимальному в пределах перегрузочной способности двигателя по моменту. Следовательно, гребной винт будет своими лопастями интенсивно преодолевать возникшее препятствие, например лед, попавший под лопасти.

Рис. 3. Характеристики ГЭУ постоянного тока по системе Г —Д с трехобмоточным возбудителем генератора.

Величина в конкретной установке зависит от соотношения витков всех обмоток трехобмоточного возбудителя. Очевидно, что если для одной и той же ГЭУ увеличить число витков обмотки ОСТ, то гребной электродвигатель остановится при меньшем токе якоря, т. е. при меньшем значении Мк.

Удобство управления и автоматическая защита машин от перегрузки обеспечили широкое применение ГЭУ по системе генератор— двигатель с трехобмоточным возбудителем. Однако, как видно из рис. 71, ГЭУ с трехобмоточным возбудителем генератора не в состоянии обеспечить стабилизацию мощности по закону Mco=const (кривая 5). Действительно, в диапазоне АВ.