Машини змінного струму по влаштуванню трохи відрізняються від машин постійного струму. Кожна машина складається з двох основних частин: нерухомої частини, званої статором, і вра-щающую частини, званої ротором. На відміну від машин по-постійного струму у машин змінного струму на статорі укладають обмотку якоря, а на роторі - обмотку збудження. Замість колектора на роторі є ізольовані кільця, за якими струм проводиться в обмотку збудження. Машини змінного струму бувають синхронні і асинхронні.
Сі н х р о н н и м і називаються такі машини змінного струму, частота обертання яких визначається частотою струму. Зі зміною частоти струму у таких машин одночасно (синхронно) змінюється частота обертання. Як правило, у синхронних машин по обмотці збудження проходить постійний струм від стороннього джерела. Синхронні машини оборотні, тобто. Е. Можуть працювати в якості генераторів і електродвигунів. Конструкція синхронного двигуна майже не відрізняється від конструкції синхронного генератора.
Так як на судах морського флоту ланцюга змінного струму живляться від трифазних синхронних генераторів, то зупинимося на їх будову та принцип роботи.
Обмотка якоря трифазного синхронного генератора распола-гается в статорі і складається з трьох окремих обмоток-фаз, сдви-нутих відносно один одного на 120 ° С (1/3 періоду) з таким розрахунком, щоб індукована е. д. з. в кожній фазі досягала свого максимуму через 1/3 періоду після максимуму е. д. з. со-Седнів фази. Обмотку збудження укладають на роторі, і джерелом харчування для неї може бути невеликий генератор постійного струму (збудник), змонтований па одному валу з синхронним генератором, або навіть акумуляторна батарея.
Обмотки статора з'єднуються між собою зіркою або тре-кутником, при цьому в зовнішній ланцюг від обмотки статора відх-дять три дроти (три контакту). На рис. 167 дано схема і про-дольний розріз синхронного генератора трифазного змінного струму з збудником.
Обмотки статора з'єднуються між собою зіркою або трикутником, при цьому в зовнішній ланцюг від обмотки статора відх-дять три дроти (три контакту). На рис. 167 дано схема і про-дольний розріз синхронного генератора трифазного .переменного струму зі збудником.
Ротор складається з сердечників полюсів 1, котушки обмотки збудження 2, що живиться постійним струмом через контактні кільця 5. Статор складається з активної стали якоря 3, що служить магіітопроводом, і станини 6, що служить для кріплення стали якоря і установки машини на фундамент. Активна сталь якоря набирається з листів спеціальної сталі товщиною 0,5 або 0,35 мм. Листи ізолюються з обох сторін спеціальним лаком. Обмотка 4 вкладається в пазах, виштампувані в сталі статора.
На рис. 168, а показано розміщення трифазної обмотки статора (на одній четвертій його частини), а на схемах б і в - соеди-ня обмотки статора в трикутник і в зірку.
При з'єднанні в трикутник початок першої фази I з'єднується з кінцем II, початок II - з кінцем III і, нарешті, початок III - з кінцем I.Прі з'єднанні обмоток статора зіркою кінці всіх фаз з'єднуються в одну точку, звану нульовий, а початку всіх фаз залишаються сво-Бодня, і до них приєднується зовнішня ланцюг, в яку по-дається виробляється генератором електрична енергія.
Синхронні трифазні генератори є в даний час основними джерелами електричної енергії як на бере-гових, так і на суднових електричних станціях будь-якої потужності.
В даний час на морських судах набули широкого рас-рення синхронні генератори, у яких обмотка викличу-дення харчується струмом статора, попередньо випрямленою за допомогою випрямлячів. Схема збудження цих машин забез-чивает така зміна струму збудження, при якому напруги-ня на виводах генератора підтримується практично постійного-ним. Такі генератори називаються синхронними генера-торами з самозбудженням і саморегулюванням третьому напруги.
Конструкція синхронного двигуна принципово не отли-чає від конструкції синхронного генератора. Для того щоб синхронний генератор змусити працювати в режимі двигуна, потрібно відключити первинний двигун і до обмоток фаз ста-тора підвести трифазний струм з ланцюга. У цьому випадку генератор стане синхронним електродвигуном, який споживає струм. Про-ходячи по обмоткам фаз, змінний трифазний струм створює обертове магнітне поле, яке, взаємодіючи з електро-магнітом ротора, захоплює його в сторону свого обертання. У ре-док ротор буде обертатися з такою ж частотою, як і вра-щающую магнітне поле, при цьому він не зупиниться, навіть якщо дати йому навантаження, з'єднавши з яким-небудь механізмом. В цьому і полягає суть роботи синхронного електродвигуна.
Регулювання частоти обертання ротора синхронного двигуни-ля виробляється зміною частоти струму ланцюга, а зміна напрямку обертання ротора - перемиканням двох будь-яких фаз, Т. е. Взаємним перез'єднання двох дротів живлення. До недо-статки синхронних двигунів відноситься те, що при пуску їх при-ходиться розгортати стороннім механізмом до частоти вра-щення, що забезпечує обертове магнітне поле статора.
Для усунення цього недоліку застосовують асинхронний пуск синхронних електродвигунів, який полягає в тому, що при пуску через спеціальні обмотки ротора перепускают змінний струм від ланцюга.
Трансформатором називається електромагнітний апарат, призначений для підвищення або зниження напруги пе-ремінного струму. Дія трансформатора засновано на явищі електромагнітної індукції.
Трансформатор складається з замкнутого залізного сердечника 1 (рис. 169), зібраного з пластин спеціальної трансформаторної сталі. На сердечник надягають .катушкі 2 і 3 (обмотки) з різними-ним числом витків ізольованого дроту. Одна обмотка, на-звана первинної 2, приєднується до джерела змінного струму. У ній створюється змінне магнітне поле, намагнічуються-ний сердечник. В іншій обмотці - вторинної 3 (вторинних об-моток може бути і декілька) внаслідок електромагнітної ін-ції виникає змінний струм.
Напруга на кінцях вторинної обмотки залежить від числа витків в цій обмотці. Якщо число витків вторинної обмотки дорівнює числу витків первинної обмотки, то напруга струму у вторинній обмотці буде таким же, як і в первинній обмотці. Якщо число витків вторинної обмотки буде менше числа витків первинної обмотки, наприклад, «в два рази, то і напруга, що дається вторинною обмоткою, буде в два рази менше, ніж в первинній об-мотку.
Трансформатор, що дає напругу менше, ніж в ланцюзі первинної обмотки, називається знижуючим, а трансфор-матора, що дає напругу більше, ніж в ланцюзі первинної обмотки, називається що підвищує.
Якщо вторинна обмотка розімкнути з ланцюгом, а до затискачів пер-вічной обмотки підключений до джерела живлення, то такий режим роботи транс-форматора називається х о л о з т и м ходом. Якщо не брати до уваги втрат на на-прогрівання провідників обмоток і сердечника трансформатора, то при трансформації привчає-ний і вторинний струми приблизи-кові обернено пропорційні числам витків відповідних обмоток, а е. д. з. привчає-ної і вторинної обмоток прямо пропорційні числам витків відповідних обмоток. Потужність первинного струму в трансфор-матора приблизно дорівнює потужності вторинного струму, а сі-ли струмів в обмотках трансформатора обернено пропорційні напруженням на цих обмотках.
Щоб трансформувати трифазний струм, застосовують трифазні трансформатори з трьома первинними і трьома вторинними обмотками (трехстержневие) або групові, які складають-ся з трьох однофазних (в кожну фазу включають по трансфор-матора). Первинні і вторинні обмотки можуть з'єднуватися між собою зіркою або трикутником. Процеси, від-ходять в кожній фазі трифазного трансформатора в принципі не відрізняються від таких в однофазних трансфор-матора.
Крім трифазних, застосовуються (в основному для установок низької напруги) так звані автотрансформа-тори, у яких є тільки одна обмотка, частина якої є спільною для первинної та вторинної ланцюга.
На судах застосовуються спеціальні типи суднових трансфор-маторов для установки на відкритих палубах і в закритих примі-щеннях. Всі суднові трансформатори випускаються в закритих кожухах, забезпечених лапами для кріплення.
Трансформатор перед включенням в ланцюг необхідно оглянути і переконатися у відсутності сторонніх предметів, бруду, води і масел на ньому і поблизу вентиляційних отворів.
Асинхронними називаються двигуни, у яких частота обертання ротора відстає від частоти обертання магнітного по-ля статора при проходженні в його обмотках трифазного струму.
При проходженні в обмотках статора трифазної машини трьох-фазного струму виникає обертове магнітне поле, під дей-наслідком якого в роторі індукується електричний струм. В результаті взаємодії магнітного поля статора з струмами, індукованих в провідниках ротора, метушні-кає механічне зусилля, що діє на провідник зі струмом, ко-лось і створює крутний момент, що приводить в рух ро-тор. При цьому частота обертання ротора у асинхронного двигуни-ля завжди менше частоти обертання обертового магнітного поля статора за рахунок ковзання ротора, яке у сучасних двигунів становить приблизно 2-5%.
Таким чином асинхронний двигун отримує енергію, під-водимо до ротора обертовим магнітним потоком (індуктив-но), на відміну від двигунів постійного струму, у яких енер-гія підводиться по дротах. Асинхронні двигуни на відміну від синхронних збуджуються змінним струмом.
Асинхронний двигун, як і синхронний, складається з двох основних частин: статора з обмотками фаз, за якими про-ходить трифазний змінний струм, і ротора, вісь якого уло-дружина в підшипниках. Ротор може бути короткозамкненим і фазним (рис. 170).
Короткозамкнений ротор (рис. 170, в) являє собою ци-Ліндрен, по колу якого паралельно його осі розташовані провідники, замкнуті між собою по обидва боки ротора коли-цями (у вигляді білячого колеса).
Асинхронний двигун з таким ротором називається короткозамкненим. До його недоліків відносяться: малий пу-Сковен момент і великий струм в обмотках статора при пуску. Ес-ли хочуть збільшити пусковий момент або зменшити пусковий струм, застосовують асинхронні двигуни з фазним ротором (рис. 170, г). У цих двигунів на роторі розміщують таку ж обмотку, як і на статорі. При цьому кінці обмоток з'єднують з контактними кільцями (рис. 170, д), розташованими на валу двигуна. Контактні кільця за допомогою щіток з'єднуються з пусковим реостатом.
Для пуску двигуна в живильну ланцюг включають статор, по-сле чого поступово виводять з ланцюга ротора опір пуско-вого реостата. Коли двигун пущений, контактні кільця за допомогою контактів пускача замикаються накоротко,
Поздовжній розріз асинхронного електродвигуна з фазним ротором
На рис. 171 показаний поздовжній розріз асинхронного двигуни-ля з фазним ротором. У корпусі 6 статора поміщена обмотка 5, укладена в пази 4 стали статора. У пазах 2 стали ротора лежить обмотка 3 ротора.
Пуск в хід електродвигуна з короткозамкненим ротором може бути здійснений безпосереднім включенням пускача па повне робоча напруга ланцюга (спосіб прямого пуску). Однак внаслідок різкого зростання индуктируемой е. д. з. і пускового струму напруга в цілі в пусковий момент знижується, що негативно позначається на роботі приводного двигуна та інших споживачів, які живляться від цього ланцюга.
У разі великого пускового струму для його зменшення асинхрон-Хроні двигуни з короткозамкненим ротором зазвичай пускають двома способами: перемиканням обмоток статора в момент пуску із зірки на трикутник, якщо обмотки статора при нормальній роботі електродвигуна з'єднані трикутником, або вклю-ням електродвигуна через пусковий реостат ( або авто-трансформатор) в ланцюзі статора.
Зупинка електродвигуна виробляється вимиканням контактора. Після зупинки електродвигуна пусковий реостат або автотрансформатор повністю вводиться. Частоту обертання асинхронних двигунів регулюють, змінюючи опір реостата, включеного в ланцюг ротора (у електродвигунів з фазним ротором), і перемикаючи статорні обмотки для зміни числа пар полюсів (у електродвигунів з короткозамкненим ротором).
Зміна напрямку обертання асинхронних електродвигуна-телей досягається зміною напрямку обертового маг-нітних поля статора шляхом перемикання будь-яких двох з трьох фаз обмотки статора (за допомогою дротів, що з'єднують затискачі обмотки статора з ланцюгом) за допомогою звичайного двополюсного перемикача.
Асинхронні двигуни прості за конструкцією, мають порівняно з двигунами постійного струму меншими розмірами і масою, внаслідок чого вони значно дешевше. Крім того, вони більш надійні в експлуатації, потребують меншого внима-ня при обслуговуванні через відсутність у них обертається кол-лектора і щіткового апарату; вони мають більш високий к. п. д. апаратура управління ними значно простіше і дешевше, ніж у двигунів постійного струму. Асинхронні двигуни працюють без іскроутворення, яке можливо в машинах постійного струму з порушеною комутацією, тому вони більш безпечні в пожежному відношенні.
Перерахованими основними перевагами асинхронних дві-ваному пояснюється сучасна тенденція повсюдного впровадження змінного струму на морських судах. Слід зазначити, що в промисловості асинхронні двигуни давно завоювали панівне становище в порівнянні з іншими типами електродвигунів.
Асинхронні двигуни будуються потужністю від часток кіловата до багатьох тисяч кіловат. На суднах морського флоту в основному застосовуються асинхронні двигуни з короткозамкненим ротором, які випускаються в водозахищеного і бризгозащищенном виконанні і розраховані па напругу 380/220 В.
1. У чому полягає принцип дії генератора постійного струму?
2. З яких основних частин складається електрична машина постійного струму і яке їхнє призначення?
3. Як поділяються машини постійного струму по виконанню?
4. Який принцип дії двигуна постійного струму?
5. Які основні правила обслуговування електричних машин постійного струму?
6. Які машини називаються синхронними і який принцип їх дії?
7. Для чого служать трансформатори, які їхні пристрій і принцип дії?
8. Які двигуни називаються асинхронними і який принцип їх дії?
9. Як поділяються асинхронні двигуни по конструкції ротора?
Електрообладнання судна призначене для забезпечення управління. радіозв'язку. роботи радіолокаційних станцій, умов населеності судна.
Електрообладнання - будь-якого судна складається з чотирьох обов'язкових елементів (рис. 1) - джерел електроенергії; розподільних пристроїв (розподільні щити, управління електроустановками); електричних мереж; споживачів електроенергії.
Мал. 1. Електроенергетична система судна (варіант): 1 основні (головні) турбогенератори; 2 головний розподільний шитий; 3 - резервні джерела живлення; 4 - групові розподільні шиті; # 5 - споживачі електроенергії