Лекция 8. Тема Судовые электроэнергетические комплексы

Потребители электроэнергии на судах.

Электрические станции на судне тепловые, т.е. источниками механической энергии служат тепловые двигатели - двигатели внут­реннего сгорания и паровые (газовые) турбины.

На судах для привода в действие электрических генераторов используются почти исключительно двигатели внутреннего сгорания как вспомогательные, так и главные. Во втором случае отбор мощно­сти от главных ДВС осуществляется непосредственно от его коленчато­го вала либо от главной передачи, реже от валопровода.

По составу СЭС можно подразде­лить на автономные, смешанные и с едиными источниками механиче­ской и электрической энергии.

Автономные СЭС имеют только дизель- или турбогенераторы, как правило, одного типа и одинаковой мощности.

Смешанные СЭС включают в себя агрегаты с различными источни­ками, например, дизель-генераторы и валогенераторы или дизель-гене­раторы и теплофикационные турбогенераторы. Смешанные СЭС, состо­ящие из дизель-генераторов и валогенераторов, широко распростране­ны на средне- и крупнотоннажных траулерах. Смешанные СЭС, включа­ющие дизель- и турбогенераторы с регулируемым отбором пара, приме­няются на рыбообрабатывающих судах.

В качестве примера СЭС с едиными источниками механической и электрической энергии могут служить электростанции судов, на которых валогенераторы - основной источник электроэнергии (трау­леры „Пулковский меридиан", „Антарктика", „Моонзунд" и др.).

Главные ДВС представляют собой единые источники механической энергии для нужд движения судна и для привода в действие валогене­раторов. К рассматриваемому типу СЭС относятся и электростанции промысловых судов с главными электрическими передачами. На таких судах главные дизель-генераторы обеспечивают питание электроэнер­гией гребных электродвигателей и общесудовых потребителей элек­троэнергии.

Род электрического тока. СЭС следует различать и по роду тока. Все современные суда оборудованы СЭС переменного тока. Электростанции, имеющие в своем составе источники как перемен­ного, так и постоянного тока, встречаются сравнительно редко, только на судах с главными электрическими передачами постоянного тока и общесудовой сетью переменного тока. К разновидностям СЭС подобно­го типа следует отнести электростанции с двумя типами дизель-генера­торов: постоянного тока для питания гребных двигателей и переменно­го тока для питания общесудовой электросети.

Частота и напряжение переменного тока в СЭС. В СЭС отечествен­ного промыслового флота применяется стандартная частота генерируе­мого тока - 50 Гц. На судах зарубежной постройки можно встретить СЭС с частотой 60 Гц.

Стандартная частота 50 Гц определяет и стандартную частоту вращения электрогенераторов. В зависимости от числа пар полюсов электрогенераторов синхронная частота их вращения составляет:

Число пар полюсов 2 3 4 5 6

Частота вращения, мин"¹:

при 50Нz 1500 1000 750 600 500

при 60 Hz 1800 1200 900 720 600

Наибольшее распространение на судах получили агрегаты с частотой вращения п_г = 500 и п_г = 750 мин"¹, а высокооборотные агрегаты п_г = 1000 ... 1500 мин"¹ встречаются значительно реже и, как правило, на относительно небольших промысловых судах.

Напряжение тока в силовых электрических сетях 380 В и значи­тельно реже 220 В, в осветительных 220 или 127 В. На судах с главными электрическими передачами переменного тока используют и более высокое напряжение. Например, на траулере „Наталья Ковшова" напряжение на зажимах главных генераторов U = 2000 В. Такое напря­жение подводится и к ГЭД. Для других потребителей силовой сети напряжение тока трансформируется до U= 380 В, для освещения до U=220 В.

Применение более высокого напряжения при той же потребляемой мощности обусловливает снижение силы тока и позволяет уменьшить сечение кабелей, а следовательно, их массу и массу распределитель­ных устройств.

По функциональному назначению потребители электрической энергии на судах могут быть разделены на три группы: общесудо­вые потребители, потребители СЭУ и потребители промыслово-производственного назначения.

В судовых электростанциях постоянного тока напряжение ограничивается 220В. Исключение составляют СЭС судов, оборудованных главными электрическими передачами постоянного тока, где напряжение может быть в несколько раз выше.

По функциональному назначению потребители электрической энергии на судах могут быть разделены на три группы:

К первой группе относятся электродвигатели палубных механизмов, насосов и вентиляторов судовых систем, потребители хозяйственно-бытового назначения, навигационное оборудование и связь;

Вторая группа потребителей включает в себя электродвигате­ли насосов, компрессоров, вентиляторов, обслуживающих системы СЭУ, потребители систем автоматики, управления и контроля за работой СЭУ;

В состав третьей группы входят: электродвигатели промысло­вых механизмов, рефрижераторных установок: электродвигатели и средства автоматики машин;

Время включения, продолжительность непрерывной работы, величина потребляемого тока и характер нагружения каждого потребителя определяются многими случайными факторами. Поэтому электрическая нагрузка СЭС в каждый конкретный момент представляют собой случайную величину, а ее изменения с течением времени – случайный процесс нагружения электростанции. К сожалению, информация о случайных процессах нагружения на основных режимах работы даже для наиболее распространенных судов весьма ограничена.

Валогенераторы общесудового назначения возникли в результате дальнейшего развития идеи использования резерва мощности главных ДВС для производства электрической энергии. При работе с донным тралом, кошельковым неводом, дрифтерными сетями, ярусным поряд­ком главные ДВС имеют значительный резерв мощности в течение продолжительного времени.

Использование естественного резерва мощности главных ДВС при вращении валогенераторов позволяет сохранить часть ресурса вспо­могательных ДВС, увеличить нагрузку на главные двигатели и за счет более высокой экономичности, чем у дизель-генераторов, сэкономить некоторое количество топлива или, по крайней мере, снизить эксплуа­тационные расходы по статье „топливо" за счет работы главных ДВС на тяжелом топливе.

Относительно высокая продолжительность режимов, казалось бы, позволяет рассчитывать на весьма ощутимый эффект от применения валогенераторов общесудового назначения. К сожалению, в реальных условиях эксплуатации судов он в значи­тельной мере утрачивается из-за случайного характера спектров нагружения главных ДВС, а следовательно, и резерва их мощности, и потребления электроэнергии на судне.

Эффективность схемы СЭУ с отбором мощности зависит не только от величины резерва мощности главного ДВС, но и от уровня потребления электроэнергии в тот же момент. При случайном характере распределения резерва очевидны ситуации, когда резерв мощности главного ДВС N_p то больше, то меньше уровня потребления электроэнергии . Равенство можно рассматривать лишь как случайное событие.

Оставляя в стороне вопрос о способе распределения нагрузок между валогенератором и автономными агрегатами СЭС, можно оценить предельное количество электроэнергии, которое в условиях промы­словой работы траулера можно получить от валогенератора и его долю в энергетическом балансе СЭС.

При использовании валогенераторов в качестве основного источника электроэнергии на судах необходимо соблюдать ряд требований Регистра:

- при выходе из строя любого источника электроэнергии оставшиеся должны обеспечить питание ответственных потребителей в любых условиях плавания;

- при выходе и строя любого основного источника электроэнергии с независимым приводом должна быть предусмотрена возможность приведения СЭУ в действие.

Электрооборудование судна состоит из судовой электроэнергетической системы (СЭЭС) и потребителей (приемников) вырабаты­ваемой ею электроэнергии. В состав СЭЭС входит судовая электростанция (источники электроэнергии и главный распределитель­ный щит) и судовая электрическая сеть, включающая линии электропередач с распределительными щитами.

До второй мировой войны на судах в основном применяли постоянный ток, и в настоящее время благодаря успехам в раз­витии судовой электротехники и созданию надежного электро­оборудования на переменном токе появилась возможность ис­пользовать в качестве основного переменный ток напряжением 220—380 В с частотой 50 Гц.

Хотя электродвигатели постоянного тока имеют ряд преиму­ществ (более простое и плавное регулирование в широком диапа­зоне частоты вращения, быстрое изменение направления враще­ния, допустимость больших перегрузок), на судах выгоднее уста­навливать машины переменного тока, так как они меньше по габаритам и массе, имеют более высокий КПД, проще по кон­струкции, надежнее и дешевле. Кроме того, масса кабелей судовой сети переменного тока меньше, чем постоянного; при переменном токе проще осуществить подачу питания с берега. Важным пре­имуществом является также меньшая пожаро и взрывоопасность, поскольку у машин переменного тока нет коллектора, в котором обычно происходит искрение.

Особое значение имеет электрооборудование на судах с элек­тродвижением, у которых гребной винт вращается электродвига­телем, получающим ток от генератора, приводимого в движение турбиной (паровой или газовой) или дизелем. На этих судах, называемых турбоэлектроходами или дизель-электроходами, мощ­ность гребных электроустановок достигает нескольких десятков тысяч киловатт. При изготовлении электрооборудования и его монтаже необходимо учитывать особенности его работы на судне — в морских условиях — вибрацию, качку, сотрясения корпуса от ударов волн, высокую влажность и соленость воздуха, наличие в машинных и некоторых других помещениях паров нефти и масла и т. п. Поэтому электрооборудование для судов изготовляют в морском исполнении, которое значительно отличается от обыч­ного промышленного.

Основное судовое электрооборудование должно обладать вы­сокой надежностью работы в судовых условиях, стойкостью к коррозии, вибрационной стойкостью и способностью функциони­ровать при длительных крене до 15° и дифференте до 5°, при бор­товой качке до 22,5° от вертикали с периодом качки 7—9 с (ава­рийное электрооборудование должно выдерживать длительный крен до 22,5° и дифферент до 10°). Оно должно надежно работать при относительной влажности до 98 % при температуре 23—27°С и выдерживать колебания температуры окружающего воздуха от —30° до +45⁰С. Очень высокие требования предъявляют к изоляционным материалам: они должны быть водо- и маслостойкими, негигроскопичными и негорючими.

Судовые электромеханизмы и другое электрооборудование в за­висимости от места расположения изготовляют в открытом незащищенном, закрытом защищенном, брызгозащищенном, водо­защищенном, герметическом (в затопляемых помещениях) или взрывозащищенном исполнении. Особенно жесткие требования предъявляют к электрооборудованию судов, плавающих в тро­пиках, т.е. в условиях высокой температуры и повышенной влажности.

Судовое электрооборудование, как и любое другое оборудова­ние на судах, должно быть легким и недорогим.

Судовая электростанция.На морских судах оборудуют электростанции, обеспечивающие электрическим током электродвигатели различных вспомогатель­ных механизмов, механизмов систем и устройств, приборы управ­ления и связи, осветительные и нагревательные приборы и пр. Различают судовые электростанции малой мощности (200— 500 кВт), средней (500—2000 кВт) и большой мощности (свыше 2000 кВт). На океанских пассажирских лайнерах, больших на­учно-исследовательских судах и промысловых базах мощность электростанций достигает 6000 кВт и более.

В качестве источников электроэнергии на судах применяют генераторы, аккумуляторные батареи и преобразователи электро­энергии.

Основными источниками электроэнергии на судах служат электрические генераторы (переменного или по­стоянного тока), которые приводятся в движение смонтирован­ными на одной с ними раме паровыми (или газовыми) турбинами (турбогенераторы или газотурбогенера­торы), либо двигателями внутреннего сгорания (дизель-генераторы), либо от валопровода (валогенераторы).

Турбогенераторы более надежны, чем дизель-генераторы, имеют большую массу, габариты и моторесурс, однако они свя­заны с работой котлов и запуск их занимает более продолжитель­ное время. В этом отношении предпочтительнее дизель-генераторы, отличающиеся быстротой запуска и автономностью работы, но они имеют значительно меньший моторесурс. В качестве привода дизель-генераторов используют обычно дизели с частотой вра­щения 500—750 об/мии (для аварийных дизель-генераторов — 1500 об/мин).

По назначению судовые электрогенераторы разделяют на основные, резервные, стояночные и аварийные. Основные электро­генераторы предназначены для питания судовых электропотре­бителей в ходовом и других напряженных режимах работы судна — при стоянке во время грузовых операций, швартовке, снятии с якоря. Резервные электрогенераторы необходимы на случай выхода из строя основного генератора при плавании судна в опасной зоне — при проходе каналов, узких мест или при швартовке. Небольшие по мощности стояночные электрогенера­торы служат для питания судовых потребителей во время стоянки при неработающих грузовых и других механизмах, потребляющих много энергии.

На паротурбинных судах как основными, так и резервными генераторами являются турбогенераторы, на теплоходах — ди­зель-генераторы. Иногда на теплоходах с котельной установкой, работающей на тепле отходящих газов (утилизационный котел), в дополнение к дизель-генераторам устанавливают ходовой турбо­генератор. В качестве стояночных генераторов используют обычно дизель-генераторы.

Рис. 8.1. Секционирование сборных шин распределительных устройств электростанции для параллельной и раздельной работы генераторов

Основные, резервные и стояночные генераторы образуют основную электростанцию судна, размеща­емую на транспортных судах обычно в МКО и, реже, в отдельном отсеке. На судовых электростанциях применяют параллельную работу генераторов, но для большей надежности и маневренности предусматривают возможность секционирования, т.е. раздельной работы каждого судового генератора на определенную группу потребителей. К параллельной работе прибегают в наиболее ответственные моменты, например при проходе каналов, швар­товке и т. п., когда даже кратковременные перерывы в питании электроэнергией недопустимы; к раздельной — при неисправ­ностях и профилактических ремонтах ГРЩ. Секционирование осуществляется разделением сборных шин распределительных устройств на секции с помощью специальных выключателей (рис. 10.1).

Для определения мощности судовой электростанции состав­ляют таблицу нагрузки. При этом количество и мощность генера­торов выбирают таким образом, чтобы в каждом режиме обеспе­чивалась наиболее полная загрузка генераторов, а если необходимо, то и резерв. Количество генераторов всегда стремятся свести к минимуму, однако по Правилам Регистра СССР общее количество генераторов основной электростанции не может быть меньше двух (в том числе один резервный).

Аварийные электрогенераторы устанавливают на всех само­ходных судах, за исключением судов, у которых основным источ­ником электроэнергии являются аккумуляторные батареи, при условии, что по крайней мере одна из установленных батарей по емкости и расположению отвечает требованиям к аварийному источнику. Они необходимы для питания потребителей, работа­ющих в аварийном режиме (аварийного освещения, радиостанции, прожекторов, системы аварийной сигнализации, противопожар­ных и водоотливных средств, рулевого электропривода и пр.), в том случае, если основная электростанция выйдет из строя. Поэтому аварийные генераторы, в качестве которых обычно используют дизель-генераторы, устанавливают в отдельном помещении с выходом на открытую палубу — выше палубы пере­борок и вне шахты МКО. Мощность аварийного дизель-генератора обычно не превышает 100 кВт, а запас топлива согласно Прави­лам Регистра должен быть достаточным для непрерывной работы генератора в течение 36 ч для пассажирских и приравнен­ных к ним судов, неограниченного и ограниченного района пла­вания I и 18 ч — на грузовых судах валовой вместимостью 300 рег. т и более этих же районов плавания. Для судов ограни­ченного района плавания II и III, а также для грузовых судов валовой вместимостью менее 300 рег. т этот период времени сокра­щается.

Запуск аварийного дизель-генератора и прием нагрузки произ­водится автоматически (от аккумуляторной батареи) при исчез­новении напряжения на шинах основной электростанции в течение не более 45 с. На некоторых судах аварийным источником тока служит аккумуляторная батарея, емкость которой должна быть достаточна для работы в течение указанного выше времени ава­рийного освещения и сигнально-отличительных фонарей, а также всех видов пожарной сигнализации в течение часа, трехкратного открывания клинкетных дверей и других назначенных Регистром потребителей. Включение ее в аварийную сеть также происходит автоматически.

Кроме аварийного дизель-генератора на всех морских судах предусматривают кратковременный аварийный источник электро­энергии — аккумуляторную батарею небольшой емкости для питания в течение не менее 30 мин сети аварийного освещения, фонарей «Не могу управляться», авральной сигнализации, дей­ствующей в течение 10 мин, а также приводов клинкетных дверей для одноразового открывания на пассажирских и промысловых судах.

В качестве генераторов переменного тока на судовых электростанциях применяют синхронные генераторы с машинными возбудителями (типа МС) или с самовозбуждением (типа МСК, ГМС и др.) мощностью от 25 до 3000 кВт и напряже­нием 400 В. Обмотка возбуждения ротора у генераторов с само­возбуждением питается от цепи статора, а начальное возбуждение осуществляется небольшим генератором переменного тока с по­стоянными магнитами, вращающимися вместе с главным генера­тором. К преимуществам синхронных генераторов с самовоз­буждением следует отнести их надежность (так как у них нет возбудителя — машины постоянного тока), быстроту автомати­ческого регулирования напряжения и устойчивость работы на переходных режимах. Поэтому генераторы с самовозбуждением получили на судах наибольшее распространение. В последнее время стали применять бесщеточные синхронные генераторы.

Заслуживают внимания, так называемые валогенераторы, ши­роко используемые в последнее время на судах. Валогенераторы приводятся во вращение от валопровода с помощью зубчатой цепной или клиноременной передачи, Валогенераторы исполь­зуют имеющийся на каждом судне 10—15 %-ный запас мощности главного двигателя, что позволяет обеспечить в ходовом режиме питание основных потребителей и сохранить тем самым мото­ресурс вспомогательных двигателей. Кроме того, они позволяют увеличить КПД главного двигателя и, следовательно, повысить экономичность всей установки.

Одним из главных условий устойчивой работы валогенератора является ста­бильность частоты вращения гребного вала, что обеспечивается только при при­менении ВРШ. В противном случае при уменьшении частоты вращения гребного вала (например, при маневрировании судна) будут уменьшаться напряжение и частота переменного тока, и для использования валогенератора при меняющейся частоте вращения гребного вала придется применять сложные регулирующие устройства. Для повышения экономичности энергетической установки на тепло­ходах часто применяют утилизационные турбогенераторы, работающие от пара, вырабатываемого утилизационными котлами за счет тепла отходящих газов главного двигателя.

Аккумуляторами на судах служат кислотные или щелочные аккумуляторные батареи. Щелочные аккумуляторы по размерам несколько больше кислотных, но они лучше пере­носят вибрацию, не выделяют вредных веществ, не требуют перио­дической подзарядки. К тому же они надежнее и их проще об­служивать. На судах используют в основном щелочные аккумуля­торы (кадмиево-никелевые или железоникелевые с электроли­том — раствором едкого калия), а кислотные — только в качестве стартерных. Аккумуляторы хранят на судне в специальных помещениях — аккумуляторных, которые должны иметь хоро­шую вентиляцию и выход на открытую палубу. Щелочные и кислотные аккумуляторы хранят раздельно.

Преобразователи электроэнергии служат дляпитания током потребителей, которым не подходит род или напряжение тока, вырабатываемого основной электростанцией. Различают вращающиеся и статические преобразователи. К первым относятся двухмашинные (двигатель и генератор) и одно­машинные или одноякорные преобразователи (машина постоянного тока с расположенными на валу контактными кольцами, к кото­рым тянутся отводы от симметрично расположенных точек об­мотки якоря). Двухмашинные преобразователи более громоздки и дороже, поэтому их применяют только для больших мощностей. К статическим преобразователям относятся полупроводнико­вые выпрямители — селеновые, германиевые, кремниевые. Ртутные выпрямители на судах не применяются. Для изменения величины напряжения применяют трансформаторы.

Распределение электроэнергии.Электроэнергия, вырабатываемая судовой электростанцией, рас­пределяется по судовым сетям между потребителями. Различают следующие судовые электросети: силовую — для питания электроприводов судовых механизмов МКО, механизмов судовых устройств систем и пр.; осветительную — для питания основного освещения помещений и открытых палуб, сигнально-отличительных фонарей, подсветки телеграфов, навигационных и других приборов; аварийного освещения — для питания освети­тельных цепей, которые должны работать в аварийном режиме (питание сигнально-отличительных фонарей, освещение коридо­ров, проходов, постов управления, шлюпочных палуб и мест посадки в шлюпки); слабого тока — для питания цепей телефо­нов, телеграфов, пожарной сигнализации и пр.; переносного осве­щения — для питания через штепсельные соединения переносных ламп; электронавигационных приборов — для питания гироком­паса, эхолота, электромеханического лага и пр.

От источников электроэнергии — генераторов — ток поступает на главный распределительный щит (ГРЩ), который является центральным пунктом распределения электроэнергии между груп­пами потребителей на судне.

ГРЩ (рис. 10.2) представляет собой металлоконструкцию (каркас), на которой устанавливают коммутационную аппаратуру для замыкания и размыкания электрических цепей (рубильники, выключатели, переключатели, пусковые кнопки), пусковую и регулирующую аппаратуру (реостаты и регуляторы), защитную аппаратуру (предохранители, реле обратного тока и обратной мощности и пр.), сигнальные и контрольно-измерительные при­боры. На судах оборудуют ГРЩ защищенного типа. На лицевой стороне размещают сигнальные и контрольно-измерительные при­боры и рукоятки управления прочими приборами, которые вместе с токоведущими частями монтируют с тыльной стороны щита. Обычно ГРЩ устанавливают в помещении электростанции, остав­ляя вокруг него свободный проход шириной 0.6—1,0 м (в зависимости от длины ГРЩ и разме­ров судна), Вход на щит за­крывают дверьми с устройст­вом, позволяющим закреплять их в открытом положении.

Находящиеся на ГРЩ кон­трольно-измерительные прибо­ры позволяют обеспечить по­стоянный надзор за эксплуата­цией судовой электростанции. Наряду с ручным управлением работой электростанции с по­мощью приборов и аппаратов ГРЩ на судах предусматрива­ют автоматическое и дистан­ционное управление - из ЦПУ или с мостика.

От ГРЩ отходят питающие магистрали. Существуют ма­гистральная, фидерная (ради­альная) и смешанная (магистрально-фидерная) системы рас­пределения электроэнергии.

При магистральной системе (рис. 8.3, а) питание (генерато­ры Г₁ и Г₂) подается от ГРЩ к потребителям через магистральные коробки (МК) и рас­пределительные щиты (РЩ), объединенные одной магистралью.

Рис 8.2 Главный распределительный щит (ГРЩ)

РЩ_У устанавливаемые в определенных частях судна — в носу, в корме, в средней части, — питают групповые распределитель­ные щиты и распределительные щитки отдельных потребителей. При фидерной (радиальной) системе (рис. 8.3, б) питание каждого распределительного щита, а также некоторых ответствен­ных и мощных потребителей (Д_х и Д₂) осуществляется от ГРЩ по отдельным фидерам. Эта система более надежна, чем маги­стральная, так как при повреждении фидера отключается только один распределительный щит или один ответственный потребитель.

Рис. 8.3 Системы распределения энергии

а – магистральная, б – фидерная, в - смешанная

При повреждении магистрали в первой схеме прекращается питание всей группы распределительных щитов. Кроме того, при фидерной системе можно непосредственно на ГРЩ включать и выключать потребители. Правила Регистра требуют, чтобы для некоторых потребителей было обеспечено только фи­дерное питание.

К таким потребителям относят: электроприводы рулевой машины, якорного устройства, пожарных и осушитель­ных насосов, компрессоров и насосов спринклерной системы; щиты питания радиостанции, гирокомпаса, навигационных при­боров, сигнально-отличительных фонарей станции автоматической сигнализации обнаружения пожара, рефрижераторные установки грузовых трюмов; электропри­воды механизмов, обеспечива­ющих работу главной энерге­тической установки; щиты элек­троприводов грузовых, шлю­почных, швартовных и других устройств, вентиляции и т.д. Особо ответственные потреби­тели, такие как рулевой элек­тропривод или сигнально-отличительные фонари, получают питание по двум фидерам, про­ложенным возможно дальше друг от друга.

Магистральная система про­ще и выгоднее, чем фидерная, Но она менее надежна, ее нельзя применять для всех по­требителей. Поэтому на судах обычно используют смешанную систему (рис. 8.3, в), отлича­ющуюся тем, что в ней часть потребителей питается по фи­дерной, а часть менее ответ­ственных потребителей — по магистральной системе. Для передачи электроэнергии от ис­точников к потребителям при­меняют системы, различаю­щиеся количеством токоведущих проводов. При постоянном токе обычно применяют двухпро­водную систему, при переменном трехфазном токе - трехпроводную.

Правила Регистра запрещают применение однопроводной си­стемы с использованием корпуса судна в качестве обратного про­вода, так как это сопряжено с опасностью для жизни людей (такая система допускается только на судах при напряжении до 30 В). Специальные судовые кабели и провода могут рабо­тать в условиях повышенной влажности и солености воздуха при наличии паров и сильной вибрации.

Их изготовляют из нескольких скрученных мягких медных проволок, изолируя жилу резиновой оболочкой, поверх которой наматывают про­резиненную тканевую ленту. Для защиты резины от действия воды, нефтепродуктов, солнечных лучей и т.п. ее покрывают защитной оболочкой — из свинца (кабель СРМ) или из негорючей шланговой резины (кабель КНР); сверх нее для защиты от меха­нических повреждений надевают металлическую оплетку из сталь­ной оцинкованной (кабель КНРП) или медной луженой (кабель КНРЭ) проволоки, которая служит экраном от радиопомех. Кабель прокладывают на судне в специальных подвесках и на стальных панелях. При прокладке кабеля через водонепроница­емые переборки и палубы, чтобы не нарушить их водонепроница­емости, его укладывают в переборочные или палубные кабельные коробки, которые затем заполняют уплотняющей массой (биту­мом, эпоксидно-тиоколовым компаундом).

Потребители тока.К основным потребителям тока на судне относятся электропри­воды судовых механизмов, устройств и систем, освещение и про­жекторы, электронавигационные приборы и электрические средства связи и сигнализации.

Электроприводом называют устройство, состоящее из электродвигателя, передаточного устройства, связывающего электро­двигатель с исполнительным механизмом, и приборов управления.

Электродвигатели, используемые в приводах рулевого, грузо­вого, якорного швартовного и других устройств, испытывают значительные перегрузки и работают в режиме частых включений и изменений направления движения. Эти особенности учитывают при конструировании соответствующих электроприводов.

В качестве передаточного механизма в судовых электропри­водах применяют обычно жесткую передачу с помощью муфт или фланцевых соединений.

Пуск, изменение направления движения, торможение и оста­новку электродвигателей осуществляют с помощью аппара­туры управления, к которой относятся:

контакторы — электромагнитные аппараты дистанционного действия для замы­кания и размыкания цепей электрического тока;

электромагнит­ные реле — аппараты, контролирующие величину магнитного поля и срабатывающие при достижении заданного значения (раз­личают минимальные и максимальные реле тока, реле напряжения и реле времени);

тепловые реле, срабатывающие при отклонении температуры от определенной величины;

реле контроля неэлектри­ческих величин, срабатывающие при изменении давления, частоты вращения, уровня жидкости и пр.;

магнитные пускатели — комплексные аппараты, предназначенные для управления асин­хронными короткозамкнутыми электродвигателями и их защиты;

магнитные станции — устройства, состоящие из смонтированных в металлическом шкафу магнитных и других аппаратов для авто­матического управления электроприводом;

командоаппараты (кно­почные посты управления, командоконтроллеры) — для дистан­ционного управления электроприводами, а также регулировочные, пусковые и пускорегулировочные сопротивления, величину кото­рого можно изменять;

контроллеры — многоступенчатые комму­тационные аппараты ручного управления реверсивными электро­приводами кратковременного и повторно-кратковременного режимов работы;

тормозные элек­тромагниты — для растормаживания механических фрикцион­ных тормозов электродвигателей, работающих в кратковременном и повторно-кратковременном режимах.

Управление аппарату­рой, регулирующей работу судовых электроприводов, осуще­ствляют вручную, полуавтоматически или автоматически — без участия оператора. При полуавтоматическом управлении вручную подается только первоначальная команда, а все даль­нейшие операции выполняются автоматически.

Разновидностью автоматического управления является про­граммное управление, при котором все операции происходят в наперед заданной последовательности и продолжительности.

Для судового освещения применяют лампы накаливания, люминесцентные, а также дуговые ртутные лампы.

В лампах накаливания световое излучение является результатом нагрева светящего тела — вольфрамовой нити; в люминесцентных лампах светится покрывающий внутреннюю поверхность трубки тонкий слой специального вещества — люминофора, которое под дей­ствием электрического разряда в газах или парах металлов дает световое излучение; в дуговых ртутных лампах световой поток создается излучением дугового разряда и свечением люминофора, покрывающего внутренние стенки стеклянного баллона лампы.

Судовые лампы накаливания отличаются от обычных высокой механической прочностью, что достигается утолщением нити и увеличением количества точек ее крепления, и вдвое большей средней продолжительностью горения. Обычно их применяют для местного и общего освещения помещений, для сигнально-отличительных фонарей и для аварийного освещения.

Люминесцентные лампы, используемые для судового освеще­ния, различаются по характеру света и могут быть просто белого или теплого белого цвета. Люминесцентные лампы очень чувствительны к температуре окружающего воздуха и устойчиво рабо­тают только при температуре около 20°С. Другим недостатком этих ламп является присущий им стробоскопический эффект (мерцание), поэтому при наличии в освещаемых ими помещениях видимых вращающихся конструкций необходимо принимать меры для его устранения. Мощные дуговые ртутные лампы применяют для освещения открытых палуб или больших помещений. Они устойчиво работают в широком диапазоне температур окружа­ющего воздуха: от - 30 до +60°С.

Для защиты ламп от воздействия внешней среды, перераспре­деления светового потока и защиты глаз от прямого действия света на судах применяют осветительную арматуру, выполня­емую в открытом, защищенном, водозащищенном, герметическом и взрывозащищенном исполнении. Лампу с осветительной арма­турой называют светильником.

Судовые светильники бывают подволочные (подпалубные), переборочные, подвесные, настольные и переносные.

Судовое освещение должно создавать благоприятные условия для работы и жизни экипажа, причем освещенность должна быть постоянной — без колебаний из-за раскачивания светильников или изменения напряжения. Нормы освещенности регламенти­руют Санитарными правилами.

Прожекторные установки состоят из прожектора и системы управления. В судовых прожекторах свето­вой поток от источника света преобразуется параболическим зеркальным отражателем в узкий мощный световой поток. Источ­никами света являются лампы накаливания, а в наиболее мощных сигнальных прожекторах — дуговые лампы. Ламповые прожек­торы бывают дальнего действия и заливающего света. Первые устанавливают на верхнем мостике или марсовой площадке и используют для навигационных целей и сигнализации; их можно поворачивать вокруг горизонтальной и вертикальной осей, управ­ляя поворотом дистанционно из рулевой рубки. Прожекторы заливающего света менее мощные; их используют для освещения места работы на палубе, пирсе и у борта судна, а также для деко­ративных целей.

Вопросы для самопроверки

Перечислите основные источники электрического тока, применяемые на судах.

Назовите род, напряжение и частоту тока судовой сети.

Как распределяется электроэнергия на судне?

Какие основные системы распределения электроэнергии вы знаете?

Что относится к потребителям тока?

Какие лампы применяют для судового освещения?

На какие группы подразделяются приемники электрической энергии по характеру ее

потребления?

В чем проявляется влияние числа агрегатов на эксплуатационные характеристики СЭС?

Чем объясняется широкое распространение валогенераторов?