Коллектив авторов - История электротехники

Рост мощности ЭЭС привел к более сложному их построению и вступил в противоречие с требованиями эксплуатации. Магистральная и магистрально-фидерная системы распределения перестали удовлетворять требованиям селективности при отключении поврежденных участков сети и уступили место более прогрессивной фидерно-групповой системе.

Простота и надежность электрического оборудования переменного тока в сочетании с меньшей стоимостью позволяли значительно улучшить технические и эксплуатационные качества ЭЭС и легче унифицировать судовое оборудование переменного тока с общепромышленным. Поэтому в 30-х годах начали проводиться работы по проектированию судов с ЭЭС переменного тока. В 1935–1938 гг. ЦКБ-17 разрабатывает проект эсминца с ЭЭС, оборудованного трехфазными генераторами.

Так, на эсминце «Страшный» устанавливаются два ТГ трехфазного тока мощностью по 120 кВ∙А и два ДГ мощностью по 60 кВ∙А напряжением 230 В, частотой 50 Гц, частотой вращения 1500 об/мин, работающие раздельно. ГРЩ имели две системы шин, на которые подавалось напряжение от своего или другого генератора. ТГ и их ГРЩ располагались побортно в машинных отделениях, а ДГ — в выгородках на верхней палубе. Была предусмотрена максимальная и нулевая защита автоматическими выключателями, а также селективная защита. Система распределения электроэнергии была принята магистрально-фидерная. По фидерам питались мощные и ответственные потребители, подключение которых к магистрали могло вызвать недопустимое падение напряжения в сети. Для питания потребителей постоянным током был предусмотрен преобразователь мощностью 12 кВт с выходным напряжением 115 В постоянного тока.

Швартовные и ходовые испытания электрооборудования корабля по расширенной программе прошли успешно и подтвердили надежность и простоту обслуживания ЭЭС. Начавшаяся Великая Отечественная война не позволила закончить государственные испытания. На корабле был поднят военно-морской флаг, и он вышел на боевые операции.

В 1944 г. вновь были развернуты работы по созданию серии судового электрооборудования на переменном токе, а также механизмов и устройств с электроприводом переменного тока.

По результатам боевой эксплуатации эсминца «Страшный» в июне 1944 г. было принято решение проектировать электроэнергетические системы кораблей легких сил ВМФ (эсминцы, сторожевики и тральщики) на переменном токе напряжением 220 В и частотой 50 Гц.

Так было положено начало внедрению на отечественных военных кораблях переменного тока, без применения которого невозможно было создать в будущем ЭЭС большой мощности и их комплексную автоматизацию.

Период с 1946 г. по настоящее время. После окончания Великой Отечественной войны предстояло восстановление промышленности страны, в том числе судостроительной. В ноябре 1945 г. был утвержден план военного судостроения на 1946–1955 гг., предусматривавший достройку части кораблей, заложенных до войны, по откорректированным с учетом военного опыта проектам, а также продолжение строительства малых кораблей и катеров улучшенной модификации. В дальнейшем планировалась постройка кораблей по новым проектам: сначала с использованием освоенного промышленностью оборудования, а затем уже принципиально нового.

В обеспечение реализации этой программы в 1946–1949 гг. создается несколько новых ЦКБ и НИИ, значительное развитие получает экспериментальная база ЦНИИ-45, воссоздается ЦНИИ военного кораблестроения в системе ВМФ. В первые послевоенные годы модернизация и новое проектирование ЭЭС кораблей и подводных лодок выполнялись на освоенном электрооборудовании постоянного тока.

Примером такого подхода могут служить:

ЭЭС постоянного тока проекта эскадренного миноносца (ЦКБ-53), состоящая из двух ТГ мощностью по 150 кВт, двух аварийных ДГ мощностью по 75 кВт и одного стояночного ДГ 25 кВт напряжением постоянного тока 230 В;

дизель-электрические ПЛ послевоенной постройки, имеющие на валах двухъякорные ГЭД постоянного тока напряжением 175–320 В и электродвигатель экономического хода.

В 1948 г. ЦКБ-53 был разработан технический проект первого послевоенного эскадренного миноносца с ЭЭС переменного тока, ставшего после строительства экспериментальным кораблем «Неустрашимый». Рабочие чертежи разрабатывались в 1949–1950 гг.

К 1950 г. электротехнической промышленностью было освоено основное электрооборудование переменного тока: генераторы серии МС, электродвигатели серии МАФ, MP, MAP, новые серии ГРЩ, измерительные приборы и установочные автоматы в ударостойком исполнении.

В качестве источников электроэнергии на корабле были установлены два турбогенератора мощностью по 400 кВт, два дизель-генератора мощностью по 200 кВт и один стояночный турбогенератор мощностью 100 кВт. Все генераторы напряжением 230 В частотой 50 Гц. Турбогенераторы, дизель-генераторы и ГРЩ были размещены в двух электростанциях. Каждый ГРЩ имел отдельные шины ТГ и ДГ, соединяемые между шинным автоматом. К шинам ДГ подключены потребители, работа которых не должна прекращаться в боевом режиме или при остановке ТГ. Второе резервное питание эти потребители получали от шин ГРЩ турбогенератора удаленной электростанции. Испытания на эсминце «Страшный» (1940 г.) выявили, что прямой пуск асинхронного электродвигателя обеспечивается (при сохранении при этом качества электроэнергии в нормированных пределах) при его мощности около 20% от мощности наименьшего генератора, работающего в режиме. Поэтому электродвигатели были применены с короткозамкнутым ротором. Вся система распределения электроэнергии трехпроводная незаземленная фидерно-групповая с защитой от токов короткого замыкания. В отличие от кораблей предыдущих проектов впервые в отечественном кораблестроении взамен кабелей СРМ были применены кабели марок КНРП, КНРЭ и их разновидности.

С учетом важности внедрения переменного тока и определения принципов построения ЭЭС были проведены испытания исследовательского характера по расширенной программе во время швартовных и ходовых испытаний. На испытаниях были определены:

устойчивость параллельной работы генераторов;

способ синхронизации и окончательный выбор его;

селективность защиты путем проведения натурных коротких замыканий в различных точках системы;

устойчивость работы и сохранение параметров в норме при пусках мощных асинхронных электродвигателей;

работоспособность рулевого устройства и якорного шпиля в наиболее тяжелых режимах.

Большой вклад в разработку ЭЭС и проведение расширенных испытаний внесли сотрудники ЦКБ-53 В.А. Торопов — главный конструктор по электрооборудованию; М.И. Величко — начальник электротехнического отдела; работник Электромортреста П.И. Щербинин — непосредственный исполнитель настройки ЭЭС и проведения всех видов испытаний.