Главный распределительный щит постоянного тока.

Для контроля, управления и распределения получаемой от генераторов электроэнергии необходимо иметь специальное распределительное устройство, где были бы сосредоточены необходимые для этой цели приборы и аппараты. Таким устройством на судовой электростанции является главный распределительный щит.

Он состоит из металлического каркаса и отдельных панелей, укрепленных на каркасе при помощи болтов или винтов. Панели должны быть сделаны из огнестойкого и негигроскопического материала (гигроскопичность — способность материала впитывать влагу). Наибольшее распространение получили панели из листового железа и гетинакса. Применение деревянных панелей для установки оборудования ни в какой части щита не допускается. Из пропитанного парафином дерева устраиваются лишь ограждающие щит поручни.
По конструкции щиты можно подразделить на две группы: щиты открытого типа и щиты закрытого типа. На щитах открытого типа все приборы и аппараты располагаются на лицевой стороне, на щитах закрытого типа на лицевой стороне размещаются лишь электроизмерительные приборы, а от других приборов и аппаратов на лицевую сторону выводятся рукоятки (маховики, ручки), сами же приборы и аппараты и все токоведущие части монтируются на задней стороне щита. Согласно правилам Регистра на морских судах допускается установка лишь щитов закрытого типа. Количество панелей главного распределительного щита определяется числом генераторов электростанции и количеством потребителей тока. Обычно предусматривают самостоятельные панели для каждого генератора (эти панели называются генераторными) и для отдельных групп потребителей тока (силовая сеть, сеть рабочего освещения, сеть нагревательных приборов и т. д.). Часто для уменьшения габаритов распределительного щита нижнюю часть генераторной панели используют в качестве распределительной.

Электрическая аппаратура, устанавливаемая на главном распределительном щите, подразделяется по своему назначению на следующие группы:
1) коммутационные аппараты, служащие для включения, выключения и переключения (рубильники, выключатели и переключатели);

2) защитные аппараты, служащие для защиты электрических машин и проводников от чрезмерной перегрузки током и от других нарушений нормальной работы электроустановок (плавкие предохранители, автоматические выключатели и реле);

3) электроизмерительные приборы — амперметры, вольтметры, высокоомные вольтметры для измерения сопротивления изоляции.

Кроме того, на щите устанавливаются регулировочные реостаты для генераторов, сигнальные лампы и лампы освещения щита. Принципиальные схемы распределительных щитов.

Подавляющее большинство современных судов имеет электростанции, состоящие из нескольких (чаще всего двух или трех) генераторов, предназначенных для длительной параллельной работы. В этом случае все генераторы присоединяются к общим непрерывным сборным шинам. Довольно часто для возможности раздельной работы генераторов общие шины при помощи секционных разъединителей или автоматов делят на отдельные секции, число которых может быть равно количеству генераторов или меньше его (например, две секции при трех генераторах). Такое деление шин на секции удобно и с точки зрения возможности отключения какой-либо секции на ходу судна для неотложного ремонта.

Якорь генератора присоединен к сборным шинам через трехполюсный

автоматический выключатель. Плюсовой и минусовой полюсы автоматического выключателя имеют максимальные расцепители, которые обеспечивают защиту генератора от перегрузки. Эти расцепители обычно регулируют на срабатывании при токе, равном 115% номинального тока генератора. Средний (уравнительный) полюс автомата максимального расцепителя не имеет и работает как рубильник. Защита генератора от обратного тока осуществляется реле обратного тока. Сериесная катушка этого реле включена в положительный полюс генератора, а шунтовая катушка подключена к напряжению генератора через нормально открытый контакт коммутатора автоматического выключателя. При срабатывании реле обратного тока его нормально открытый контакт замыкается и подаёт напряжение на катушку отключающего реле, которое выключает автоматический выключатель. Второй нормально открытый контакт коммутатора используется для подключения желтой сигнальной лампы, показывающей включенное положение автомата. Третий нормально закрытый контакт коммутатора включает зеленую сигнальную лампу в выключенном положении автомата. Цепи сигнальных ламп отключающего реле и шунтовой катушки реле обратного тока защищены плавкими предохранителями.
При расстоянии между генератором и щитом свыше 12 м правила Регистра, помимо наличия автоматического выключателя на ГРЩ, требуют установки в непосредственной близости от генератора плавких предохранителей, которые защищают последний от коротких замыканий в кабеле между генератором и ГРЩ. К клеммам генератора через плавкие предохранители подключена сигнальная лампа, показывающая наличие напряжения у генератора при выключенном автоматическом выключателе; лампа эта часто используется и для освещения генераторной панели ГРЩ.

Регулирование напряжения генератора осуществляется ручным регулятором напряжения. При снятии напряжения с генератора ползунок регулятора напряжения устанавливают на холостой контакт. При этом шунтовая обмотка возбуждения генератора оказывается замкнутой сама на себя через сопротивление. Разрядное сопротивление предназначено для гашения токов самоиндукции, возникающих в обмотке при ее выключении. Если генератор размагнитится, то его можно намагнитить от другого работающего генератора напряжением с шин ГРЩ. При замыкании выключателя и постановке ползунка регулятора напряжения на холостой контакт через шунтовую обмотку генератора проходит ток того же направления, что и при работе генератора; последний при этом намагничивается, сохраняя нужную полярность. После намагничивания выключатель отключают и, вращая маховик регулятора напряжения по часовой стрелке, переводят генератор на работу с самовозбуждением. Сопротивление в цепи намагничивающего устройства служит для ограничения тока намагничивания. Напряжение генератора контролируется вольтметром, подключенным через плавкие предохранители к плюсу и минусу генератора до автоматического выключателя, считая от генератора.
Вольтметр часто включается через переключатель, который позволяет при выключенном автомате одним и тем же прибором измерять напряжение генератора и напряжение на шинах ГРЩ. Такое включение вольтметра удобно при вводе генераторов в параллельную работу. Нагрузка генератора измеряется амперметром, шунт которого включен в положительный полюс с тем, чтобы замерить весь ток, проходящий через якорь генератора. При включении амперметра в минусовой полюс он не будет учитывать токи, проходящие через уравнительный провод.

Высокоомный вольтметр с переключателем служит для измерения величины сопротивления изоляции установки.

Селективный трехфазный автомат снабжен электромагнитным замедлителем расцепления. При размыкании контактов максимальных реле магнитный поток катушки замедлителя, питающейся постоянным током через селеновый выпрямитель, спадает постепенно, вследствие чего автомат остается включенным ещё некоторое время после срабатывания максимальных реле, снабженных в свою очередь часовыми механизмами. Отключающее реле получает питание через контакты реле обратной мощности, которое защищает генератор от перехода в двигательный режим аналогично тому, как это осуществляет реле обратного тока. Обмотка возбуждения синхронного генератора питается постоянным током от возбудителя через рубильник гашения поля. При выключении обмотки возбуждения контакты рубильника сначала подключают к ней сопротивление гашения поля, играющее роль разрядного, а затем отключают питание. Регулирование напряжения генератора в период первоначального возбуждения при пуске осуществляется ручным регулятором напряжения, включенным в цепь шунтовой обмотки возбудителя. Постоянство напряжения во время работы генератора поддерживается автоматическим угольным регулятором напряжения. Токовая цепь регулятора получает питание от трансформатора, а цепь напряжения — от клемм генератора.
Переключение с ручного управления напряжением на автоматическое осуществляется переключателем регуляторов напряжения, контакты которого показаны на схеме в положении, соответствующем автоматическому регулированию.
От клемм генератора (до автомата) получает питание серводвигатель, который управляет топливным регулятором дизеля. Включая серводвигатель переключателем короткими импульсами в ту или иную сторону, можно в некоторых небольших пределах изменять скорость вращения дизеля, что необходимо при синхронизации генераторов. Токовые катушки измерительных приборов (амперметры и ваттметры) получают питание от трансформаторов тока. Ток можно измерить при помощи амперметрового переключателя в любой из трёх фаз генератора. Катушки напряжения ваттметра, вольтметра и частотомера подключены к напряжению генератора через плавкие предохранители. Универсальный переключатель даёт возможность измерить напряжение и частоту между двумя любыми фазами генератора.
Схемы распределительных панелей щитов постоянного и переменного тока в принципе одинаковы.

Для ответственных потребителей на распределительных панелях ставят индивидуальные амперметры, для замера тока менее важных потребителей применяют групповой амперметр с переключателем, при помощи которого амперметр подключается поочередно к каждому из шунтов потребителей.
При переменном токе вместо шунтов в цепи потребителей устанавливают трансформаторы тока. В этом случае, прежде чем отключить прибор от трансформатора тока, амперметровый переключатель должен замкнуть накоротко клеммы вторичной обмотки трансформатора тока. Делают это для того, чтобы избежать на зажимах трансформатора тока высокого напряжения и чтобы магнитопровод трансформатора не перегревался.

Кроме генераторных и распределительных панелей, на щитах переменного тока обычно предусматривается общая для всех генераторов панель управления. На этой панели сосредоточены все приборы (вольтметр, частотомер, синхроноскоп), необходимые для синхронизации генераторов. При помощи переключателей эти приборы могут быть подключены к шинам и к любому генератору. На этой же панели часто устанавливают мегомметр для измерения величины сопротивления изоляции установки.

ЛИТЕРАТУРА

1. С.Е. Кузнецов, Л.А. Лемин, Ю.В. Кудрявцев, А.В. Пруссаков, Д.В. Исаков Техническая эксплуатация судового электрооборудования: учебно-справочное пособие/ под. Ред. С.Е Кузнецова. – Москва: Проспект, 2010. – 512 с.

2. П.П. Селиванов, Мешков Е.Т. Ремонт и монтаж судового электрооборудования: Учебное пособие для речн. Училищ и техникумов. – М.: Транспорт 1982. – 191 с.

3. Будяков Н.М. Устройство и эксплуатация электрооборудования морских судов: учебное пособие для учащихся средних ПТУ-М;. – Транспорт. – 1980. – 288 с.