Направление вращения гребного электродвигателя постоянного тока можно изменить двумя способами:
1) изменением полярности подводимого к электродвигателю напряжения, т. е. изменением знака U;
2) изменением полярности полюсов двигателя, т. е. изменением знака магнитного потока Ф, а значит, изменением направления тока в обмотке возбуждения двигателя.
Оба указанных способа находят применение, однако с точки зрения эксплуатации ГЭУ они неравноценны.
Изменение полярности подводимого к гребному электродвигателю напряжения можно осуществлять или непосредственно на двигателе, переключив его якорную цепь, или на генераторе, изменив направление тока в его обмотке возбуждения ОВГ. На практике чаще используется второй путь, при этом процесс реверса гребного электродвигателя осуществляется следующим образом.
Если ползунок тГ потенциометрического реостата ПРГ установить слева от неподвижного контакта пТ, то при вращении генератора в одну сторону на его зажимах будет иметь место напряжение одной полярности, которому будет соответствовать определенное направление вращения гребного электродвигателя. Передвижением ползунка тг вправо от контакта пг направление тока в обмотке возбуждения генератора изменяется, при этом изменяются полярность напряжения генератора и направление вращения электродвигателя.
Таким же образом можко осуществить изменение направления тока в обмотке возбуждения двигателя с помощью потенциометрического реостата ПРД. Однако на период реверсирования тока возбуждения двигателя необходимо принять меры к большому снижению напряжения, подводимого к якорю двигателя, так как в момент перехода магнитного потока двигателя через нуль противо э. д. с. двигателя будет равна нулю и генератор окажется подключенным на сопротивление якоря, т. е. практически закороченным.
В схемах управления ГЭУ напряжение генератора в период реверсирования тока возбуждения гребного двигателя ограничивается действием отрицательной обратной связи по току ГЭД (на рис. 65 не показана), с помощью которой генератор размагничивается настолько, что ток в цепи Г — Д не превышает допустимого.
Длительность протекания переходных процессов в ГЭУ при реверсировании гребного электродвигателя изменением знака подводимого напряжения будет меньше, чем при изменении знака магнитного потока двигателя. Это объясняется тем, что обмотка возбуждения двигателя имеет значительную индуктивность и поэтому обладает большой электромагнитной инерцией.
Целесообразно подчеркнуть, что реверсирование гребного винта в ГЭУ, а следовательно, реверсирование судна, осуществляется при неизменном направлении вращения теплового двигателя.
Реверсирование гребного электродвигателя сопровождается сложными явлениями во всей системе ГЭУ, учет которых совершенно необходим при проектировании и эксплуатации систем электродвижения. Эти явления возникают вследствие особенностей работы движителя — гребного винта во время его реверсирования.
На рис. 1 представлены характеристики изменения моментов сопротивления М на гребном валу при его реверсировании — реверсивные характеристики гребного винта.
Время реверсирования гребного электродвигателя неизмеримо меньше времени реверсирования судна: первое исчисляется несколькими секундами, второе — минутами. Поэтому за время реверсирования гребного электродвигателя судно практически не изменит своей скорости движения вперед. Следовательно, если не принимать специальных мер для увеличения времени реверсирования гребного электродвигателя, то характер изменения момента сопротивления на гребном валу будет близок к характеру, отображенному кривой ABCDE.
Как видно из рисунка, простое отключение гребного электродвигателя при полной скорости движения судна вперед приводит к тому, что винт вращается с угловой скоростью около 0,73соНом — точка В на характеристике ABCDE. Чтобы затормозить гребной вал, необходимо создать значительный тормозной момент, максимальное значение которого составляет около 0,8 .Мном и наблюдается при угловой скорости около 0,45 Whom (точка С). Для удержания винта в неподвижном состоянии (точка D) нужно создать тормозной момент около 0,4 МП0ш-
Рис. 1. Реверсивные характеристики ГЭУ.
Наличие значительных отрицательных моментов на гребном валу при реверсировании на полном ходу судна объясняется тем, что потоки воды, обтекая лопасти винта, превращают винт в гидравлическую турбину, вращающую вал в прямом направлении. По этой же причине для вращения вала в обратном направлении с угловой скоростью около 0,3 Ином гребной двигатель должен развивать момент, близкий к номинальному (точка Е), а для вращения винта в обратном направлении с номинальной угловой скоростью потребовался бы вращающий момент двигателя, превышающий номинальный более чем в три раза.
На рис. 67 показано семейство механических характеристик гребного электродвигателя при изменении подводимого к нему напряжения от + UH0M до — UmM. Работа двигателя характеризуется точкой пересечения соответствующей механической характеристики с реверсивной характеристикой гребного винта. Отрезки механических характеристик гребного электродвигателя, расположенные в квадрате II, характеризуют генераторный режим работы двигателя. В этом режиме гребной вал вращается энергией, поступающей от винта, электродвигатель переходит в генераторный режим и передает энергию генератору. Последний переходит в двигательный режим при сохранении направления вращения. Рекуперируемая с гребного вала энергия за вычетом потерь идет на разгон приводного двигателя генератора — дизеля.
Как видно из рис. 1, потребные тормозные моменты при реверсировании существенно снижаются с уменьшением скорости движения судна. В связи с этим в ГЭУ целесообразно предусматривать устройства, исключающие чрезмерно быстрый реверс гребного электродвигателя. При реверсировании ГЭУ рукоятка поста управления переводится в нулевое положение, соответствующее снятию напряжения с гребного электродвигателя, далее обеспечивается некоторая задержка рукоятки в нулевом положении, после чего она переводится в сторону, соответствующую изменению полярности двигателя.
Чрезмерно быстрое изменение полярности напряжения, подводимого к гребному электродвигателю при реверсировании ГЭУ, может обойтись без недопустимого разгона дизеля. Однако возможна другая опасность, которая заключается в том, что в системе могут возникнуть недопустимо большие броски тока. Это объясняется тем, что электромагнитные процессы протекают значительно быстрее, чем механические, вследствие чего изменение полярности напряжения генератора произойдет за время, в течение которого скорость двигателя практически не изменится.
Значительные броски тока в ГЭУ при быстром реверсировании ГЭД могут вызвать вредные механические воздействия на приводной двигатель генератора.