На судах для стабилизации напряжения СГ применяют различные системы возбуждения и автоматического регулирования напряжения, в которых изменение тока возбуждения происходит автоматически.

Сведения об АРН подробно изложены ниже ( раздел 1.3. «Системы регулирования частоты вращения ГА и напряжения генераторов»).

Поэтому ограничимся рассмотрением систем возбуждения СГ, которые бывают трех видов: с независимым возбуждением, с самовоз­буждением и смешанная (рис. 2.3).

Рис. 2.3. Принципиальные схемы систем возбуждения СГ:

а – независимой; б – с самовозбуждением; в – смешанная ( бесщеточный синхронный генератор )

При н е з а в и с и м о м в о з б у ж д е н и и (рис. 2.3, а) в качестве источника воз

буждения используется возбудитель В - генератор постоянного тока небольшой мощности с параллельной обмоткой возбуждения ОВВ, сидящий  чаще всего на одном валу с синх

ронным 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.

       Такая система применялась до начала 60-х годов XX столетия.

Создание  мощных и надежных полупроводниковых вентилей обес­печило переход на с а м о в о з б у ж д е н и е СГ, при котором мощность для цепи возбуждения отбирается от 3-фазной обмотки статора СГ и подается в обмотку возбуждения ОВГ через трансфор-

матор Т и выпря­митель UZ (рис. 2.3, б).

В обоих выше рассмотренных случаях на валу СГ находятся 2 контакт­ных кольца с установленными на них щетками, что усложняет конст­рукцию и снижает надежность гене

раторов. Для облегчения работы щеточного аппарата напряжение возбуждения уменьша-

ют до несколь­ких десятков вольт (например, при помощи трансформатора), но одновре-

менно увеличивают ток возбуждения. Это позволяет сохра­нить мощность цепи возбужде-

ния в необходимых пределах ( 5-10 % номинальной мощности СГ).

Указанных недостатков лишены бесщеточные СГ, имеющие с м е ­ ш а н н о е

в о з б у ж д е н и е (рис. 2.4 ).

       Судовые бесщеточные СГ могут быть выполнены с асинхронным ( рис.2.3, в ) и синхронным возбудителем.

       БСГ с асинхронным возбудителем ( рис. 2.3, в ) устроен так. В общем корпусе БСГ находятся два генератора – основной синхронный и вспомогательный асинхронный. Вспо

могательный по отношению к основному является его возбудителем, его мощность – не более 10% от номинальной мощности основного генератора.

Основной генератор имеет на статоре 3-фазную обмотку 1, соединенную «звездой», а на явновыраженных полюсах ротора – обмотку возбуждения постоянного тока 2.    

       Вспомогательный генератор имеет две 3-фазных обмотки: обмотку статора 5 и об-

мотку ротора 4.

Принцип действия БСГ состоит в следующем. При вращении ротора БСГ возника-

ющая в 3-фазной обмотке статора 1  ЭДС подается на обмотку статора 5 асинхронного ге-

нератора. В результате в обмотке статора возникает вращающееся магнитное поле ( такое

же, как при подаче напряжения на обмотку статора 3-фазного асинхронного двигателя ).

Это поле пересекает вращающуюся вместе с ротором 3-фазную обмотку 4 и индук-

тирует в ней 3-фазную ЭДС, которая через выпрямитель 2 подается на обмотку возбужде-

ния 2 основного генератора. Полупроводниковые диоды выпрямителя 2 закреплены на роторе, т.е. вращаются вместе с ним.

БСГ с синхронным возбудителем устроен примерно так же. В общем корпусе БСГ находятся два синхронных генератора – основной и вспомогательный. Вспомогательный по отношению к основному является его возбудителем, его мощность – не более 10% от номинальной мощности основного генератора.

Основной генератор имеет на статоре 3-фазную обмотку, соединенную «звездой», а на явновыраженных полюсах ротора – обмотку возбуждения постоянного тока.       

       Вспомогательный генератор по отношению к основному имеет обращенную ( «пе-

ревернутую» ) конструкцию – у него на явновыраженных полюсах статора находится об-

мотка возбуждения постоянного тока , а на роторе - 3-фазная обмотка , соединенная «звез-

дой».

Принцип действия БСГ состоит в следующем. При вращении ротора БСГ возника-

ющая в 3-фазной обмотке статора ЭДС выпрямляется и через регулятор напряжения пода

ется на обмотку возбуждения возбудителя.

При этом в обмотке ротора индуктируется 3-фазная ЭДС, которая через выпрями

тель подается на обмотку возбуждения основного генератора. Полупроводниковые диоды выпрямителя 2 закреплены на роторе, т.е. вращаются вместе с ним.

      Таким образом, система возбуждения БСГ сочетает характерные признаки систем с независимым возбуждением (имеется возбудитель в виде синхронного или асинхронного вспомогательного генератора ) и самовозбуждением (мощность для возбуждения возбуди

теля отби­рается от обмотки статора основного генератора ).

Основные типы судовых СГ

На судах отечественной постройки применяют СГ следующих серий: МСК – мор-

ской синхронный с кремнийорганической изоляцией, МСС - морской синхронный с само--

воз­буждением, ГМС - генератор морской синхронный, ГСС - генератор синхронный с са-

мовозбуждением, СБГ - судовой бесщеточный генера­тор и др.

Судовые СГ выполняют на напряжения 400 и 230 В, с соединением обмоток стато-

ра соответственно по схемам "звезда" и "треугольник", в диапазоне мощностей 30-2000 кВт при номинальном коэффициенте мощности соsφ  = 0,8.

Серии построены по принципу нарастания мощности при среднем коэффициенте нарастания 1,25-1,5, что облег­чает выбор числа и мощности ГА и обеспечивает экономич

ную работу СЭС во всех режимах работы судна. Частоты вращения генераторов составляя

ют 500, 750,1000, 1500 и 3000 об/мин. В качестве ПД применяют дизели (при частоте вра-

щения генератора 750 - 1500 об/мин) или турбины (при 1000, 1500 и 3000 об/мин).

Судовые СГ выпускают в горизонтальном исполнении на лапах, с одним свобод--

ным концом вала для соединения с турбиной через редуктор или при помощи муфты - с дизелем. Возможно фланцевое исполнение СГ. Самовентиляция осуществляется по замк-

нутому и разомкнутому циклам. Изоляция обмоток генераторов классов В, Р и Н. Режим работы СГ всех типов продолжительный ( S1 ).

В зависимости от типа и мощности СГ при номинальных напряже­нии, 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 устано

вившийся ток КЗ составляет не менее 3- 4-кратного значения номинального тока.