Навигация

 

 Меню раздела

Электрооборудование земснарядов
Условия эксплуатации судового электрооборудования
Конструктивное исполнение электрооборудования
Основные параметры судовых электроэнергетических систем
Общая характеристика земснарядов
Классификация судовых электростанций и источники электроэнергии
Выбор числа и мощности генераторов электростанции
Параллельная работа генераторов
Автоматическое регулирование напряжения генераторов
Структурные схемы электростанций
Распределительные устройства
Распределение электрической энергии
Расчет электрических сетей
Монтаж электрических сетей
Сопротивление изоляции электрооборудования
Электрические источники света
Судовые светильники и прожекторы
Виды судового электрического освещения и расчет освещенности
Сигнально-отличительные огни
Электронагревательные приборы
Классификация и основные характеристики судовых электрических аппаратов
Аппараты ручного управления
Командные аппараты
Контакторы
Реле управления и защиты
Реле и датчики контроля неэлектрических параметров
Плавкие предохранители
Автоматические выключатели
Электромагнитные тормоза и муфты
Магнитные усилители
Полупроводниковые приборы
Классификация электроприводов
Характеристики электродвигателей
Схемы управления двигателями постоянного и переменного тока
Электропривод системы генератор—двигатель
Электропривод системы магнитный усилитель—двигатель
Вентильный электропривод
Электропривод с электромагнитной муфтой
Классификация, условия работы электроприводов механизмов земснарядов
Системы электроприводов механизмов земснарядов
Электроприводы механизмов дноуглубления
Электроприводы механизмов рабочих перемещений
Электроприводы механизмов, обслуживающих устройства отвода грунта
Электроприводы общесудовых механизмов
Приборы технологического контроля и системы ориентации
Автоматизация технологического процесса земснарядов
Системы и аппаратура судовой телефонной связи
Судовая сигнализация
Организация технической эксплуатации и ремонта электрооборудования
Использование и техническое обслуживание электрооборудования
Консервация, хранение и расконсервация электрооборудования
Неисправности электрооборудования
Электро-травматизм
Технические мероприятия по обеспечению электробезопасности
Организационные мероприятия по обеспечению электробезопасности


Автоматическое регулирование напряжения генераторов

генератор

Изменение нагрузки электроприводов при работе земснаряда, частые включения и отключения приемников, особенно большой мощности, вызывают колебания напряжения. Назначение автоматического регулирования напряжения (АРН) — стабилизация напряжения генератора, которое не должно изменяться свыше допустимых пределов (см. п. 5) во всех режимах работы СЭС, что могло бы привести к отключению приемников.
У генераторов постоянного тока смешанного возбуждения напряжение поддерживается при изменении нагрузки от соответствующей холостому ходу до номинальной с достаточной точностью без АРН вследствие наличия последовательной обмотки возбуждения, создающей магнитный поток, пропорциональный силе тока нагрузки. Напряжение- генераторов постоянного тока параллельного возбуждения и синхронных может быть стабилизировано только применением АРН. У синхронных генераторов напряжение в значительной степени зависит от соф нагрузки, с уменьшением которого возрастает реактивная составляющая нагрузки (обусловленная индуктивным током), следствием чего является увеличение размагничивающего действия реакции якоря (статора). Напряжение генератора приблизительно равно его э. д. с. 11 &Е=кпФ (к — коэффициент пропорциональности), и, поскольку частота вращения генератора п поддерживается постоянной, воздействовать на его напряжение можно только изменением магнитного потока Ф, т. е. изменением силы тока возбуждения.
Системы АРН можно разделить на системы прямого и косвенного действия. В системах первого вида АРН воздействует непосредственно на обмотку возбуждения генератора, в системах второго вида — через усилитель.
По принципу регулирования различают три вида автоматических систем регулирования напряжения: регулирование по отклонению напряжения генератора; регулирование по возмущению (по изменению силы тока нагрузки); комбинированное регулирование — по отклонению напряжения и по возмущению.
Автоматическим регулятором, действующим по отклонению напряжения, является электромеханический угольный регулятор напряжения типа РУН, в котором в зависимости от напряжения изменяется степень сжатия угольных шайб и соответственно нх сопротивление, чем регулируется сила тока возбуждения генератора. К недостаткам регуляторов этого вида можно отнести значительную инерционность, разрушение шайб в условиях сильной тряски и вибрации и гигроскопичность шайб.
На ряде земснарядов (постройки ЧССР) для регулирования напряжения генераторов постоянного и переменного тока используют вибрационные регуляторы, также действующие по отклонению напряжения. В вибрационном регуляторе напряжения (рис. 3, а) синхронного генератора 01 с возбуждением от возбудителя 02 параллельного возбуждения (обмотка Ю2) на электромагните У А (рис. 3, б) расположено пять обмоток управления: И — обмотка главной отрицательной обратной связи; Ь2 и 1*3 — обмотки отрицательной обратной связи по напряжению возбуждения возбудителя и генератора; и 15 — обмотки положительной обратной связи по току возбуждения генератора и возбудителя. Обмотка И получает питание через выпрямитель 1)2, от вторичных обмоток трансформаторов ТУ1 и 7*1/2, включенных на напряжение генератора. Отрицательные связи, как показано на рис. 3, б, действуют согласно между собой и встречно по отношению к усилию пружины и положительным связям.
На торцах сердечника УЛ размещены подвижные части контактов К1 и К2. Втягивающее усилие Рлы электромагнита УА создается взаимодействием обмоток управления. Ему противодействует усилие пружины Р„р. Магнитные потоки Ф|, Ф2 и Ф3, создаваемые токами в обмотках Ь\, Ьз, направлены согласно друг другу и встречно магнитным потокам Ф< и Ф$ обмоток Ь4 и 1*5. При отсутствии напряжения генератора ни одна из обмоток не действует, и размыкающий контакт К1 замкнут. Резистор К2 включен параллельно резистору КЗ, что уменьшает общее сопротивление в цепи обмотки возбуждения возбудителя 102 и способствует форсированию возбуждения при разгоне генератора (при пуске первичного двигателя). При увеличении напряжения генератора выше номинального сердечник электромагнита под действием усилия, создаваемого И, преодолевает сопротивление пружины, перемещается вправо и замыкает контакт К2.
г Параллельно обмотке возбуждения Ь02 (и обмотке управления 12) включен подстроечный резистор Кб. Шунтирование 1*02 приводит к уменьшению силы тока возбуждения и напряжения генератора. При уменьшении напряжения генератора действие И ослабевает, и сердечник перемещается влево, замыкая контакт К1.
Сила тока возбуждения увеличивается, и напряжение генератора возрастает. При номинальном напряжении генератора и приблизительно 50%-ной нагрузке сердечник электромагнита находится в среднем положении (рПр=/Гэм), и оба контакта К1 и К2 разомкнуты. В диапазоне от холостого хода до 50%-ной нагрузки замыкается и размыкается (вибрирует) контакт К2 с частотой колебаний (вибрации), обратно пропорциональной нагрузке, т. е. с увеличением нагрузки на генератор обмотка возбуждения 1*62 реже шунтируется резистором Кб, и, следовательно, среднее значение силы тока возбуждения повышается, а напряжение стабилизируется. В диапазоне нагрузки от 50% -ной до номинальной замыкается и размыкается контакт К1 с частотой, прямо пропорциональной нагрузке, что при возрастании нагрузки ведет к увеличению' среднего значения силы тока возбуждения и стабилизации напряжения генератора на заданном уровне.
Напряжение, поддерживаемое регулятором, устанавливается подстроечным резистором /?/. При замыкании контакта К2 сила тока в обмотках управления Ь2, 15 и создаваемые ими усилия уменьшаются. Снижение усилия, создаваемого обмоткой 1*2, способствует скорейшему размыканию контакта К2, ослабление же действия обмотки 15 не содействует этому. Подобное явление повторяется и при замыкании контакта К1.
Взаимодействие обмоток 1,2—1*5 направлено на улучшение динамических качеств регулятора. Поскольку магнитные потоки Фг, Фз и Ф«, Фв обмоток 12, 1*3 и Ь4, 1*5 направлены встречно, то преобладания действия любой из них при настройке регулятора можно добиться изменением сопротивления подстроечного резистора К2 в цепи 1*2. Для уменьшения искрения при размыкании контактов К1 и К2 параллельно им включены резисторы и конденсаторы (цепочки Я4—С/ и /?5—С2).
В системах АРН с регулированием по возмущению возбуждение генератора изменяется только в зависимости от силы тока нагрузки. Такие системы называют системами токового (амплитудного) компаундирования. Напряжение же синхронного генератора зависит как от силы тока нагрузки, так и от со$ф. Индуктивный ток оказывает более сильное размагничивающее действие на генератор, чем активный. Системы токового компаундирования не реагируют на изменение напряжения при изменении созср и поэтому могут стабилизировать напряжение при нагрузке с со5ф=сопб1.
Более совершенными являются системы комбинированного регулирования — по изменению силы тока нагрузки и по отклонению напряжения, называемые системами фазового (амплитудно-фазового) компаундирования. В последнее время на земснарядах устанавливают синхронные генераторы с самовозбуждением и фазовым компаундированием.
Схемы фазового компаундирования самовозбуждающихся синхронных генераторов весьма разнообразны, но принцип действия их одинаков. Одна из подобных схем приведена на рис. 4, а. Стабилизация напряжения генератора при нагрузке с различным созф обеспечивается трехфазным трех-обмоточным трансформатором фазового компаундирования 7*. На трансформаторе расположены две первичные обмотки — тока (1*1), напряжения (1*2) и вторичная (выходная) обмотка (1-3). От обмотки ЬЗ через выпрямитель 112.1 получает питание обмотка возбуждения генератора 01. Принцип действия трансформатора фазового компаундирования поясняет векторная диаграмма напряжения и токов трансформатора (для одной фазы), показанная на рис. 4, б. Ток /з обмотки ЬЗ является результатом геометрического сложения токов Л токовой обмотки 1*1 и тока /* обмотки напряжения 12. Вектор тока /г отстает от вектора напряжения на угол примерно 90° вследствие большого индуктивного сопротивления обмотки 1*2, обусловленного применением магнитного шунта, отделяющего обмотку напряжения от токовой и выходной. Активным сопротивлением обмотки Ь2, незначительным по сравнению с ее индуктивным сопротивлением, можно пренебречь и поэтому вектор тока /2 показан на векторной диаграмме отстающим от напряжения Ц на угол 90°.
Вектор тока /г можно считать постоянным по значению и направлению. Значение вектора тока /1 зависит от нагрузки генератора, а направление — от с05ф. На диаграмме он показан отстающим от напряжения на угол ф. При постоянном значении силы тока и изменении соз ф от единицы до нуля (изменение угла ф от нуля до 90°) конец вектора /1 описывает дугу, показанную на диаграмме штриховой линией. В результате вектор /з изменяется как по направлению, так и, что самое главное, по значению. Конец вектора /з описывает дугу, показанную на диаграмме сплошной линией. Чем меньше соз ф (чем больше угол ф), тем больше сила тока /3 н, соответственно, ток возбуждения генератора. Следовательно, увеличение размагничивающего действия на генератор индуктивного тока при снижении созф компенсируется увеличением силы тока возбуждения.
Для самовозбуждения синхронных генераторов используется остаточное намагничивание железа ротора. При вращении ротора в статоре наводится небольшая Э.Д.С., под действием которой в обмотке напряжения Ь2 трансформатора Т потечет небольшой ток. Магнитное поле этого тока наводит Э.Д.С. в выходной обмотке 1*3, питающей через выпрямитель 1)2.1 обмотку возбуждения генератора. Следовательно, и в обмотке возбуждения генератора потечет небольшой ток, что вызывает увеличение Э.Д.С. генератора. Описанный процесс повторяется, и генератор возбуждается.
Ввиду того что начало процесса самовозбуждения затрудняется вследствие значительного сопротивления выпрямителей при подаче на них малого напряжения, в схемах самовозбуждения часто применяют различные дополнительные устройства, способствующие самовозбуждению генератора. Например, в схеме, показанной на рис. 4, а, используется дополнительный генератор 02 малой мощности переменного тока с возбуждением от постоянных магнитов, установленный на валу генератора 01. Генератор 02, называемый генератором начального возбуждения или подмагничивания, включается на возбуждения генератора 01 через выпрямитель 112.2. После возбуждения генератора 01 генератор 02 автоматически выключается, так как выпрямитель 1Л2 запирается более высоким напряжением, поступающим от выпрямителя 1121.
Другим способом, способствующим самовозбуждению генератора, является применение конденсаторов, включаемых последовательно с обмоткой напряжения. В результате воздействия емкостного сопротивления ток в обмотке становится опережающим по отношению к напряжению обмотки статора. Он создает продольно намагничивающую реакцию якоря, под действием которой увеличивается магнитный поток ротора и улучшается самовозбуждение генератора.
Для повышения точности регулирования может быть применен корректор напряжения, получающий питание от трех фаз статора генератора. Трансформатор фазового компаундирования Т в этом случае должен иметь четвертую обмотку — обмотку управления, подключаемую к выходу корректора напряжения. Действие корректора основано на сравнении напряжения генератора с опорным напряжением стабилизатора, в результате которого образуются импульсы тока управления, воздействующие через обмотку управления на напряжение выходной обмотки 13. Точность поддержания напряжения генератора с системой самовозбуждения и корректором находится в пределах ±1%.

Похожие статьи