Не так давно мы касались темы насколько были похожи линкоры типа "Севастополь" и линкоры типа "Императрица Мария". Статья про это здесь.
Но формат статьи не позволил полностью раскрыть тему. "Электрочасть" мы еще вообще не разбирали. А, что... были отличия?
Давайте посмотрим с самого начала. Ну, казалось бы, в конце 19 в начале 20 века в русском флоте был уже выработан стандарт: 100 вольт постоянного тока. На небольших кораблях был принято напряжение 50 вольт (но их становилось все меньше). Везде используется постоянный ток (в качестве исторчника электроэнергии), в качестве аврийного источника используются аккумуляторы, и все просто и понятно. Но, объективно говоря, В дореволюционное время единого документа, обобщающего требования к электрооборудованию и электросистемам кораблей, не имелось. Была традиция и "зарубежный опыт".
Объективно говоря, всякой возни с электрооборудованием было много. Много забот и неприятностей личному составу доставляли коллекторы и щетки машин постоянного тока. Угольные щетки изнашивались гораздо быстрее тех сроков, которые указывались в документах, и загрязняли машины угольной пылью. Коллекторы тоже изнашивались достаточно быстро и загрязняли машины уже медной пылью. Это приводило к снижению сопротивления изоляции машин, а иногда и ее пробоям (чаще всего между отводами коллекторных пластин). Машины и их коллекторы приходилось часто чистить, щетки менять, коллекторы протачивать и шлифовать. Но электрооборудование имело массу достоинств и потому, активно внедрялось на кораблях.
Если мы посмотрим наш последний линкор "додредноутного типа " типа "Андрей Первозванный", то...
Корабельная электростанция состояла из шести пародинамомашин системы компаунд постоянного тока, напряжением 105 в. Машины поставлял ревельский завод общества "Вольта" с паровыми приводными машинами московского завода "Феникс". Потребителями энергии были все названные электроприводы, а также сеть ос-вешения (до 1800 ламп накаливания), четыре фонаря специального освещения, два прожектора диаметром металлических зеркал 907 мм фирмы "Сотер и Харсе". Две динамо по 640 ампер с двигателем 1 25 л.с. располагались одна на средней палубе с правого борта (шп. 24–28), другая в нижней палубе в диаметральной плоскости (шп. 68–73). Четыре динамомашины по 1500 ампер располагались по обе стороны от переборок машинного отделения на кубрике: две на шп. 23–28, две на шп. 86–90. Из-за большого числа паровых механизмов суммарная мощность электростанции (четыре динамо по 157 квт и две по 67 квт) — 764 квт оказались такой же, как и на броненосце "Бородино". Опыт установки динамо-машин в едином блоке всей энергетики в машинном отделении, как было сделано на последних броненосцах серии "Бородино", применен не был. Сказаться могли соображения живучести или компоновки главных машин. Самостоятельные станции каждой динамо-машины были оснащены необходимыми контрольно-измерительными приборами, магистралями и автоматическими выключателями для параллельного соединения двух носовых динамо по 1500 ампер, двух кормовых по 1500 ампер и двух по 640 ампер попарно между собой. На станциях нижних динамо по 1500 ампер предусматривались средства для подключения запасных приводов к электродвигателям башен 1 2-дм и 8-дм орудий и рулевого привода. Канализация электрического тока осуществлялась по двум кольцевым магистралям — одна для электродвигателей, другая для освещения. Обе магистрали проходили по бортовым коридором нижней палубы от 28 до 90 шп. На случай ремонта, аварийной ситуации или боевых повреждений магистраль можно было разделить на восемь продолжавших действовать отрезков. Управление и связь осуществлялись из трех рубок (боевой, дальномерной, кормовой артиллерийской) в надводной части и двух постов внутри корпуса — центрального и поста в рулевом отделении. Внутрикорабельная связь осуществлялась развитой системой переговорных труб, включавших, кроме внутрибашенных, и линию переговоров между командными и боевыми постами. В частности, из боевой и ходовой рубок переговорные трубы были проведены к главнейшим постам артиллерии, в оба машинных отделения, к станции рулевого электродвигателя, в центральный пост, в артиллерийскую и дальномерную рубки (с правой и левой стороны), к бортовым дальномерным постам правого и левого борта. Почти столько же труб было проведено из центрального поста. Переговорными трубами между собой сообщались машинные и котельные отделения, станции динамомашин, главные носовой и кормовой компасы, а главный носовой — с компасами в ходовой и боевой рубках, боевая рубка с обоими минными аппаратами, посты выгрузки элеваторов 1 20-мм и 8-дм казематных орудий с обслуживаемыми ими соответствующими казематами и их погребами. Аля передачи сигналов тревоги на корабле вблизи важнейших боевых постов было установлено в обшей сложности 42 колокола громкого боя. Система каютных звонков подразделялась на восемь отдельных цепей: на вахту (из кают адмирала, начальника штаба, командира, старшего офицера и кают-компании); адмиральского и командирского помещений; офицерских помещений ("нумерной аппарат в офицерском буфете на 40 нумеров для вызова вестовых во всех офицерских каютах, в кают-компании и в ванных"); в судовую канцелярию (кнопки от письменных столов командира, старшего офицера и ревизора); в типографию (из кают начальника штаба и трех флагманских офицеров); авральных звонков (четыре звонка в офицерских помещениях и кнопка на носовом мостике); вызова фельдфебелей и боцмана. Система звонков и кнопок при компасах использовалась при работе по уничтожению их девиации.
Но,е сли уж брать зарубехный опыт, то британский "Дредноут" тоже имел 100 вольт постояного тока. Правда в той же Британии появился новый стандарт 200-220 вольт постоянного тока. Например, на линкоре «Король Георг V» использовалось постоянное напряжение — 200 В. Электроэнергию вырабатывали четыре турбогенератора мощностью по 200 кВт и два дизель-генератора мощностью по 100 кВт.
Италяьнские линкоры типа "Литторию" использовали 220 вольт постоянного тока, французские линкоры использовали те же 220 вольт, но в приводах орудийных башен использовалось напряжение 400-460 вольт.
Зачем поменяли напряжение? Скорее всего просто экономия на сечении проводов. Мощности и номенклатура электрооборудования постоянно росли.
Ежели мы возьмем отечественный флот, и посмотрим тенденции, то увидим те же 220 вольт постоянного тока на легких крейсерах типа "Светлана" (у нас принято указывать напряжение на клеммах генератора: 225 вольт), хотя все могло случиться иначе. При проектировании корабля предлагалось установить систему переменного тока с четырьмя турбогенераторами напряжением 226 В и частотой 50 Гц, а также двумя дизель-генераторами переменного тока по 75 кВт. Однако идея перехода на сеть переменного тока одобрения у военных не получила.
И вот мы подошли к вопросу, посталенному в заголовке. Ежели мы посмотрим линкоры типа "Севастополь", то у них та же сеть постоянного тока. 220 вольт. На линкорах в качестве источников электроэнергии использовались четыре турбогенератора (ТГ) постоянного тока мощностью по 320 кВт, два дизель‑генератора (ДГ) мощностью по 320 кВт и три ДГ мощностью по 120 кВт. Общая установленная мощность генераторов составляла 2280 кВт при потреблении в боевом режиме 1494 кВт.
Но есть нюанс. На этих линкорах появляется переменный ток. Он применялся в системе общекорабельной вентиляции, для привода вентиляторов и питания бытовых потребителей. Причем. сеть быловых потребителей прокладывалась отдельно (переменный ток). Освещение прокладывалось отдельно (постоянный ток). Переменный ток имел частоту 37,5 Гц и вырабатывался общим генератором с единым ротором: постоянный ток снимался с коллектора, переменный — со специальных колец того же ротора. Системы распределения электроэнергии на кораблях - фидерно-групповые. По магистральному принципу электроэнергия распределялась только в сетях освещения.
Да Главный распределительный щит получился очень большим, но, зато с него можно было контролировать большую часть электросети.
Если мы оглянемся на зарубежный опыт, то примерно такую же схему (переменный и постоянный ток) имел немецкий "Байерн".
А, вот ежели мы сравним линкоры типа "Севастополь" с линкорами типа "Императрица Мария", то...
Выяснится, что все основное электрооборудование (за исключением нескольких систем) на этих линкорах использоовало переменный ток. И что еще интереснее, поставщиком большей части электрооборудования на "Императрицу Марию" были... немцы (AEG). Да, та самая директором которой в 1909 года стал Доливо-Добровольский (это на остальные "одноклссники" линкора пришлось искать оборудование из других источников)
На линкорах типа «Императрица Мария» устанавливались четыре основных турбогенератора мощностью по 360 кВт переменного трёхфазного тока напряжением 225 В и два вспомогательных генератора постоянного тока мощностью по 200 кВт.
Более того, "Николай 1" должен был стать первым линкором, где прапактически вся сеть использовала переменный ток.
Естественно, возникала проблема синхронизации генераторов, чередование фаз, при большом количестве электродвигателей в сети, нужны компесаторы реактивной составляющей (например, конденсаторные батареи), но... (Это проблемы эксплуатанта).
Есть серьезные достоинства судового оборудования переменного тока перед оборудованием постоянного тока:
1. Простота устройства электрических машин (и, как следствие, дешевизна). В частности, короткозамкнутые асинхронные электродвигатели переменного тока проще в устройстве, имеют высокую надёжность в работе, меньшие массу и габариты, меньшую стоимость и требуют меньшего количества запасных частей. Стоимость машин и аппаратуры переменного тока ниже, чем машин и аппаратов постоянного тока, вследствие меньшей массы и габаритов, менее сложной конструкции и технологии производства.
2. Простота преобразования тока и напряжения. Для этого применяются простые и надёжные трансформаторы
3. Простота устройства коммутационных аппаратов. Они безаварийны, имеют меньшие массу и габариты.
4. Более высокий КПД. КПД машин переменного тока большой мощности достигает 98%, а машин постоянного тока — 95%.
Естественно, у сети переменного тока есть и недостатки:
При этом у оборудования переменного тока есть и недостатки: трудность регулирования частоты вращения электродвигателей переменного тока и их низкий пусковой момент. Электродвигатели постоянного тока, в свою очередь, имеют больший пусковой момент и хорошие характеристики, позволяют легко и в широких пределах осуществлять регулирование частоты вращения.
В общем, обе сети имеют свои достоинства и недостатки, но для военных сеть постоянного тока показалась предпочтительнее, и потому... (об этом мы расскажем в следующей статье)