Вырабатываемая судовыми электростанциями электрическая энергия распределяется по потребителям через распределительные устройства, на которых сосредоточены необходимые для этой цели приборы и аппараты.
К таким устройствам на судах относятся: главный распределительный щит, вторичные, групповые, отдельные и аварийные распределительные щиты. При наличии на судне всех этих устройств от главного распределительного щита электрическая энергия распределяется по вторичным щитам, от которых к групповым, от групповых к отдельным, обеспечивающим электроэнергией те или иные потребители.
На многих судах групповые и отдельные щиты питаются непосредственно от главного распределительного щита. Каждый генератор, как правило, имеет на главном распределительном щите индивидуальную панель. Все распределительные щиты состоят из металлического каркаса и прикрепленной к нему панели.
По конструкции распределительные щиты бывают открытого и 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 лишь рукоятки (маховики, ручки), сами же приборы, аппараты и все токоведущие части монтируются на задней стороне щита.
Согласно Правилам Регистра на морских судах допускается установка щитов только закрытого типа. Количество панелей на главном распределительном щите определяется числом генераторов электростанции и количеством судовых потребителей тока. Обычно предусматривают самостоятельные панели для каждого генератора, называемые генераторными, и для отдельных групп потребителей тока (силовая сеть, сеть рабочего освещения, сеть нагревательных приборов и т. д.).
Все генераторы присоединяются к общим сборным шинам главного щита. Эти шины при помощи специальных устройств могут разделяться на отдельные секции для возможности отключения и ремонта их при работающей электростанции. Все приборы, устанавливаемые на главном распределительном щите и других распределительных устройствах, по своему назначению могут быть разделены на следующие группы: коммутационные; защитные; электроизмерительные; пускорегулирующие; сигнальные.
Коммутационные приборы служат для включения, выключения и переключения. К ним относятся рубильники, выключатели и переключатели. С помощью этих приборов можно замыкать и размыкать электрические цепи. При этом все эти приборы рассчитываются на определенную силу тока.
Защитные приборы служат для защиты электрических машин и проводников от чрезмерной перегрузки током и от других нарушений нормальной работы электроустановок. К ним относятся плавкие предохранители (пробковые, пластинчатые и трубчатые), автоматические выключатели и реле (максимального, минимального и обратного тока).
Действие плавких предохранителей (пробковых, пластинчатых и трубчатых) заключается в том, что в цепь последовательно включают предохранитель-проводник такой длины и такого поперечного сечения, чтобы при прохождении через него тока выше допустимых норм он расплавлялся и защищаемая им цепь размыкалась.
Практика показывает, что плавкие предохранители удовлетворительно обеспечивают защиту от коротких замыканий, а от перегрузок не всегда в достаточной степени. Кроме того, предохранители после срабатывания (расплавления) требуют полной или частичной замены. Поэтому устанавливают более совершенные аппараты защиты — автоматические выключатели и реле, применяемые для защиты генераторов и электродвигателей от минимального, максимального и обратного тока. Эти аппараты могут быть отрегулированы на определенный ток срабатывания и после срабатывания могут быть опять включены без замены каких-либо частей.
Электроизмерительные приборы служат для измерения величины проходящего по цепи тока (его силы, напряжения, сопротивления и др.). К основным электроизмерительным приборам относятся: амперметры, служащие для измерения силы тока; вольтметры, измеряющие напряжение; омметры и мегомметры, измеряющие сопротивление; ваттметры, измеряющие мощность; счетчики, измеряющие количество потребляемой энергии.
Все перечисленные выше электроизмерительные приборы по принципу действия разделяются на электромагнитные, магнитоэлектрические, электродинамические, тепловые и электростатические.
Измерение величины тока, напряжения, сопротивления и мощности в большей части электроизмерительных приборов сводится к определению силы тока по результатам его взаимодействия с магнитным полем проводника или по удлинению проводника вследствие его нагрева при прохождении тока.
Так, принцип действия электромагнитных приборов можно уяснить из рис. 177,а. При пропускании измеряемого тока через катушку 1 сердечник 2 из мягкой листовой стали будет втягиваться в катушку, поворачивая стрелку 3, сидящую на оси, скрепленной с сердечником. Отклонение стрелки покажет величину измерения на шкале, соответственно проградуированной. Воздушный тормоз 4 (демпфер) служит для успокоения колебаний стрелки.
Электромагнитные приборы могут применяться для измерений в цепях как переменного, так и постоянного тока.
Принцип действия магнитоэлектрических приборовгко уясняется из рассмотрения рис. 177,б; он аналогичен принципу работы электродвигателя. При пропускании измеряемого тока через рамку (несколько витков изолированной проволоки), помещенную между полюсами постоянного магнита, магнитные поля их взаимодействуют, и рамка и сидящая на одной оси с ней стрелка поворачиваются на определенный угол, пропорциональный величине тока или напряжения. Эти приборы дают точные показания, но без дополнительных устройств могут применяться для измерения небольших величин и только для постоянного тока.
В электродинамических приборах в отличие от магнитоэлектрических, магнитное, поле, в котором поворачивается рамка, создается не постоянным магнитом, а катушкой с током. У этих приборов (рис. 177, в) имеются две катушки: неподвижная I и подвижная II (рамка, жёстко соединенная со стрелкой). На рис. 177, в справа показано схематическое устройство прибора и схема соединения катушек при измерении тока.
При пропускании измеряемого тока через катушки их поля взаимодействуют, в результате чего подвижная катушка, связанная со стрелкой, отклоняется и отсчет показания снимается по шкале соответственно проградуированной. Эти приборы применяют для измерений переменного и постоянного тока.
Принцип работы тепловых приборов основан на удлинении проводников, нагреваемых измеряемым током. Они могут применяться как для постоянного, так и переменного тока.
Электростатические приборы измеряют напряжение в сети по силе взаимного притяжения пластин конденсатора.
Все электроизмерительные приборы, в зависимости от ошибок (погрешностей), которые получаются при измерении, разделяются по классу точности. Выпускаются приборы семи классов: 0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2,5 и 4. Цифры показывают класс точности прибора и означают отношение в процентах максимальной основной абсолютной погрешности к максимальному значению измеряемой данным прибором величины.
В судовых условиях находят широкое применение следующие приборы:
1) для измерения силы тока в цепи — амперметры, включаемые в цепь последовательно;
2) для измерения напряжения тока в цепи — вольтметры, включаемые параллельно тому участку, на концах которого измеряется напряжение;
3) для измерения сопротивления участка цепи — омметры;
4) для измерения мощности — ваттметры.
При постоянном токе мощность измеряют, пользуясь амперметром и вольтметром, включенными в цепь (рис. 178, а). Произведение показаний этих приборов в какой-либо момент времени даст мощность в ваттах.
Ваттметры показывают величину мощности в ваттах на специально отградуированной шкале. Схема включения ваттметра в сеть приведена на рис. 178,б.
В качестве пускорегулирующих приборовнаибольшее распространение на судах получили реостаты (пусковые, пускорегулирующие, регулирующие), представляющие собой сопротивление или набор сопротивлений с переключающим устройством. Пусковые реостаты служат для ограничения тока при пуске электродвигателей, пускорегулировочные — для ограничения тока при пуске электродвигателя и регулирования его оборотов; регулировочные — для регулирования напряжения генераторов постоянного и переменного тока, а также для регулирования скорости вращения электродвигателей постоянного тока.
Кроме реостатного управления, в зависимости от аппаратуры, управление может быть контроллерным, контакторным и по системе генератор—двигатель, а по способу воздействия на аппаратуру—ручным, полуавтоматическим и автоматическим.
Сигнальная аппаратураслужит для предупреждения обслуживающего персонала об отклонениях электрических машин от нормального режима работы, аварийных отключениях или неисправностях на определенных участках сети.
Простейшими и наиболее распространенными сигнальными приборами являются сигнальные электрические лампы, устанавливаемые на распределительных щитах.
