Генератор является электрической машиной, преобразующей механическую энергию первичного двигателя в электрическую, вы—даваемую в судовую сеть. Генератор и первичный двигатель соединяются между собой с помощью муфты или редуктора, образуя таким образом генераторный агрегат, который устанавливается на общей фундаментной плите или сварной раме. Генераторные агрегаты располагаются параллельно диаметральной плоскости судна, что в условиях волнения и маневров обеспечивает меньшую нагрузку на подшипники и нормальную смазку.
Судовые генераторы отличаются от генераторов береговых установок своим конструктивным исполнением, которое в основном определяется:
— способом защиты от воздействий окружающей среды;
— способом охлаждения;
— типом применяемых подшипников.
По способу защиты от воздействий окружающей среды различают генераторы брызгонепроницаемого и водозащищенного типов. В соответствии с Правилами Регистра СССР электрооборудование брызгонепроницаемого типа имеет приспособления, предотвращающие попадание внутрь него водяных капель, падающих вертикально и под углом до 45° от вертикали. Такими защитными приспособлениями обычно являются жалюзи в смотровых и вентиляционных окнах генераторов. Электрооборудование водозащищенного типа защищено от попадания внутрь воды при обливании его из шланга.
Судовые генераторы имеют охлаждение, выполненное по принципу самовентиляции, или принудительное. Самовентиляция обычно обеспечивается крылаткой, вращающейся на валу генератора. Принудительное охлаждение производится отдельными вентиляторами и может выполняться как по разомкнутому, так и по чямкнутому циклу охлаждения.
В электрических машинах применяются подшипники качения или скольжения.
Развиваемая генератором мощность на единицу объема или массы во многом зависит от класса изоляции обмоток. В судовых генераторах используется изоляция класса В или Н. Изо-аяция класса В допускает температуру нагрева до 130 °С и выполняется из материалов на основе слюды, асбеста и стекловолокна, применяемых с органическими связующими и пропитывающими составами. Изоляция класса Н допускает температуру нагрева до 180 °С, выполняется из тех же материалов, но применяемых в сочетании с кремний-органическими связующими и пропитывающими составами.
Нормальной расчетной температурой судовых помещений согласно Правилам Регистра СССР является 40 °С. Таким образом, допустимый перегрев обмоток машин составляет 90 °С для изоляции класса В и 140 °С для изоляции класса Н.
В электроэнергетических системах постоянного тока используются генераторы серий П, ГПМ, ПД, ПГ и 2ПГК, выпускаемые заводами «Электросила» им. С. М. Кирова и ХЭМЗ. Применяемые на судах генераторы постоянного тока имеют смешанное возбуждение. В отличие от остальных они обладают свойством автоматически поддерживать достаточную степень постоянства напряжения даже без применения специальных автоматических регуляторов возбуждения.
Генераторы постоянного тока имеют следующие конструктивные особенности. Станина генераторов изготовляется в виде стальных литых или сварных конструкций с приваренными лапами. Сердечники главных полюсов собираются из штампованных листов электротехнической стали толщиной 1 мм, сердечник якоря — из пакетов листовой электротехнической стали толщиной 0,5 мм. Обмотки возбуждения и якоря выполняются из круглой или прямоугольной обмоточной меди с изоляцией классов В и Н. В обмотке полюсов и сердечнике якоря проделываются радиальные и аксиальные вентиляционные каналы. Генераторы выполняются как с самовентиляцией, так и с принудительной вентиляцией по разомкнутому циклу. Генератор типа П52 брызгозащищенного исполнения представлен на рис. 2.
Наиболее распространенными источниками электроэнергии на судах в настоящее время являются синхронные генераторы. Статор синхронного генератора имеет литую или сварную станину, в которой укреплен набранный из листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм сердечник с трехфазной обмоткой, обычно соединенной в звезду без выведенной нулевой точки. Ротор синхронного генератора состоит из полюсов с обмоткой возбуждения постоянного тока. По конструкции ротора судовые генераторы делятся на явнополюсные и неявнополюсные. Первичными двигателями явнополюсных генераторов обычно являются дизели, а неявнополюсных — паровые и газовые турбины.
Рис. 1. Генератор постоянного тока типа П52 брызгозащищенного исполнения.
Мощность генераторов указана для номинальной величины ко- , эффициента мощности cos ф = 0,8. Генераторы серии МС выпускаются с электромашинными возбудителями типа ВСМ, а генераторы серий МСС, МСК и ГМС имеют самовозбуждение, что позволяет уменьшить их осевые размеры и массу, увеличить надежность работы и, наконец, удобнее расположить генераторы на судне.
Синхронные генераторы серии МС имеют брызгозащищенное исполнение, при мощностях до 400 кВт выполняются с подшипниками качения. Система охлаждения генераторов— радиальная, возбудителей — аксиальная, выполняемая по принципу самовентиляции с разомкнутым циклом. Ротор имеет явновыраженные полюсы. Генератор с дизелем соединяются с помощью эластичной муфты и располагаются на общей фундаментной раме. Обмотки генератора имеют изоляцию класса В.
Генераторы серии МС имеют пониженную надежность из-за машинного возбудителя и поэтому на строящихся в настоящее время судах не устанавливаются.
Генераторы серии МСС в отличие от предыдущих имеют систему самовозбуждения с генератором начального подмагничивания.
Синхронные генераторы серии МСК имеют кремнийорганиче-скую изоляцию класса Н, благодаря чему их нагрузка примерно в два раза выше нагрузки генераторов серии МС, а вес соответственно ниже на 30—40%. Генераторы имеют радиально-осевую вентиляцию по замкнутому циклу с охлаждением воздуха в водяном воздухоохладителе, расЦоложенном *на корпусе генератора. Охлаждение с замкнутым циклом циркуляции воздуха предотвращает попадание внутрь машины пыли, масла, топлива, что повышает долговечность изоляции обмоток и надежность работы гене-патороб Это предупреждает также выброс горячего воздуха из машины в судовые помещения. Недостатком такой системы охлаждения является удорожание установки.
В настоящее время разработаны и на строящихся судах применяются синхронные генераторы серии ГМС. Генераторы имеют брызгозащищенное исполнение с самовентиляцией, с забором ох-паждающего воздуха выше осевой линии генератора со стороны, противоположной приводу. Генераторы работают на двух щитовых подшипниках качения. Корпус и щиты — стальные. Генератор сочленяется с дизелем при помощи полужесткой муфты. Возбуждение осуществляется от статической системы фазового компаундирования с автоматическим регулированием напряжения и начальным возбуждением от генератора начального возбуждения.
Допустимыми являются следующие перегрузки:
10% в течение 1 ч при cos ф = 0,8;
25% в течение 10 мин при cos ф = 0,7;
50% в течение 2 мин при cos ф = 0,6.
Судовое генераторы рассматриваемых серий должны обеспечивать не менее 10 000 ч нормальной работы.