Схемы возбуждения дизель генераторов

Балаковская АЭС электрооборудование — Возбуждение и регулирование напряжения ДЭС

Блок регулировки возбуждения

Система возбуждения генератора типа СБГД-6300-6МУЗ бесщеточная. В этой системе в качестве возбудителя используется синхронный генератор особой конструкции: его обмотка возбуждения расположена на неподвижном статоре, а обмотка трехфазного переменного тока расположена на вращающемся роторе. Обмотка возбуждения возбудителя получает питание от подвозбудителя индукторного типа, который возбуждается от постоянных магнитов.
Переменный ток вращающейся трехфазной обмотки якоря возбудителя выпрямляется с помощью тиристорного преобразователя и подается в обмотку возбуждения генератора.
Обмотка переменного тока возбудителя, тиристорный преобразователь и обмотка возбуждения генератора расположены на одном валу. Они вращаются с одинаковой скоростью и соединяются между собой жестким токопроводом без применения контактных колец и щеток.
Регулирование тока возбуждения генератора осуществляется блоком регулирования возбуждения (БРВ) (рис. 6.6.47), путем воздействия на обмотку возбуждения возбудителя и систему управления с помощью оптронных тиристоров.

6.6.47. Блок регулировки возбуждения

Для питания измерительных цепей системы возбуждения и автоматического регулирования напряжения предусматриваются трансформаторы тока с коэффициентом трансформации 800/5 и трансформатор напряжения с фазным напряжением вторичной обмотки 100 В.
Характеристики генератора и системы автоматического регулирования возбуждения обеспечивают надежное начальное возбуждение генератора без постороннего источника питания.
Развозбуждение генератора обеспечивается гашением поля возбудителя с блока индикации и регулировки напряжения (БИРД) или дистанционно.
Система возбуждения и автоматического регулирования напряжения обеспечивает: регулирование напряжения по астатической и статической характеристике с наклоном от 0 до 3% номинальной;
плавное изменение уставки напряжения в пределах + 5% от номинального значения с точностью 0,5% на любой нагрузке;
поддержание напряжения в установившемся тепловом состоянии с точностью 2% от среднерегулируемого, при изменении тока нагрузки от 0 до 100% номинального значения с коэффициентом мощности от 0,6 до 1 (при отстающем токе) и статизме регуляторной характеристики дизеля не более 4%; нестабильность напряжения при любой установившейся нагрузке не более 1%;
тепловой увод напряжения в процессе прогрева в номинальном режиме не более 1% от установленного в начале режима;
запуск асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором мощностью до 30% номинальной мощности генератора.

Синхронизация генератора

Особенности дистанционного управления дизель-генераторами с панелей БЩУ и РЩУ

На панели каждой системы безопасности ΗΥ19,21,23 БЩУ и HR 01, 03, 05 РЩУ установлены два ключа управления выключателями для нормального питания секций систем безопасности BV(BW,BX) от секций нормальной эксплуатации (BA, ВВ, ВС) 6,3 кВ и по одному ключу для комплексного управления дизель-генератором.
Индикация ламп на ключе комплексного управления дизель-генератором показывает положение генераторного выключателя ДГ, а сам он воздействует не на выключатель, а на схему управления дизель-генератором.
При повороте этого ключа на запуск, сигнал поступает в шкаф УКТС СП соответствующей системы безопасности, где идет через БУД на БКЛ, далее с БКЛ сигнал на включение ДГ поступает в шкаф управления дизелем, расположенный непосредственно на РДЭС. В шкафу управления дизелем (ШУД) срабатывает реле команды "ПУСК". При этом будет производиться запуск, и разворот дизеля как описано в разделе "АВТОМАТИЧЕСКИЙ ПУСК СТАНЦИИ" данного пособия. Команда же на включение выключателя ДГ формируется в цепях автоматики ДГ. Как уже указывалось, для включения выключателя ДГ на секцию системы безопасности необходимо одновременное выполнение трех разных условий:
частота вращения ДГ не менее 750 об/мин; напряжение на шинах генератора не менее 0,9511ном; хотя бы один секционный выключатель отключен.
Таким образом, если во время нормальной эксплуатации энергоблока просто повернуть ключ управления ДГ (GV, GW, GX) на запуск, то пройдет команда на пуск дизеля. После набора дизелем 750 об/мин напряжение на шинах генератора будет более 0,9511ном, но поскольку секция системы безопасности (BV, BW, ВХ) не отключена от секции нормальной эксплуатации, то выключатель ДГ не включится на секцию СБ, и дизель-генератор пойдет на нормальный останов. После прохождения положенных по программе нормального останова прокачек и прокруток ДГ станет в "ДЕЖУРСТВО".
Этим же ключом также дается команда на остановку дизель-генератора. При этом срабатывает реле команды "Стоп" в ШУД, которое своими контактами запускает программу нормальной остановки ДГ, а также без выдержки времени дает команду на отключение выключателя ДГ.

Работа ДГ в параллель с сетью

При нахождении ДГ в режиме "ДЕЖУРСТВО" работа ДГ в параллель с сетью невозможна, так как для включения генераторного выключателя на секцию в этом случае необходимо совпадение трех условий:
отключен хотя бы один секционный выключатель; обороты дизеля больше 750 об/мин; напряжение на шинах генератора более 0,9511ном.
Однако ежегодно после проведения текущего ремонта дизеля имеется необходимость в опробовании ДГ без срабатывания ПСП и его проверке на полной нагрузке (так называемый "прожиг"). Прожиг дизеля необходим в связи с тем, что при проведении плановых опробований 1-ой программы ступенчатого пуска нагрузка на ДГ невысока (порядка 2 мВт), что соответствует низкой температуре выпускных газов перед турбиной (около 200°С). При температуре же выпускных газов перед турбиной в интервале 200 — 270°С (что соответствует низкой нагрузке ДГ) может происходить неполное сгорание частиц масла и дизельного топлива, постепенное их накопление в газовыхлопном тракте и газовой турбине турбокомпрессора, закоксовывание газовой турбины.
Согласно ИЭ закоксовывание турбины внешне проявляется в повышении температуры выпускных газов при стабильной нагрузке и снижении разряжения на всасывании компрессора.
Как следствие этого закоксовывания возможен последующий "помпаж" турбокомпрессора и отказ в работе дизеля. Для исключения такого отказа необходимо как можно меньше эксплуатировать дизель на малой нагрузке и периодически опробовать его на полную нагрузку.
При полной нагрузке температура выпускных газов перед турбиной достигает 370- 400°С, что вызывает "прожиг" скопившихся недогоревших частиц. Дизель должен держаться в этом режиме пока температура выпускных газов не упадет на 30-40°С. Проверка работы станции под нагрузкой может производится включением ДГ на параллельную работу с внешнею сетью методом ручной точной синхронизации. На Балаковской АЭС включение ДГ на параллельную работу с сетью предусмотрено только вручную со шкафа управления генератором (ШУГ). Включение ДГ на параллельную работу с сетью может выполняться только по утвержденной программе, и с обязательным выводом из работы аппаратуры и шкафов УКТС ступенчатого пуска (т.к. включение на секцию генераторного выключателя РДЭС является входным условием для начала ступенчатого включения механизмов СБ).

6.6.48. Приборы колонки синхронизации

При точной синхронизации генератор включается в сеть возбужденным.
Оптимальными условиями для точной синхронизации являются:
равенство амплитуд напряжений подключаемого генератора и сети; совпадение фаз этих напряжений;
равенство частот генератора и сети.
Равенство амплитуд напряжений и частот контролируется по вольтметру и частотомеру, а сдвиг фаз напряжений синхронизируемого генератора и внешней сети с помощью синхроноскопа — установленных на шкафу ШУГ (рис. 6.6.48).
Изменение частоты вращения дизеля, при выполнении синхронизации ДГ с внешней сетью, выполняется ключом управления со шкафа ШУГ. Этот ключ, через установленный на регуляторе скорости ДГ двигатель постоянного тока, производит изменение поддерживаемого регулятором значения скорости вращения ДГ. Для блокировки от несинхронных включений установлено реле контроля наличия напряжение сети и угла сдвига фаз напряжения сети и синхронизируемого генератора. При расхождении векторов синхронизируемых напряжений или уменьшении одного из них на величину уставки — реле срабатывает и запрещает включение генераторного выключателя.
Распределительное устройство КТПСН РДЭС
6.6.49. Распределительное устройство КТПСН РДЭС
Включение генераторного выключателя производится кнопкой, установленной на ШУГ.
Для включения ДГ на параллельную работу с сетью необходимо:
ключ выбора режима на ШУГ, имеющего две позиции, переместить из положения "ДЕЖУРСТВО" в положение "ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РАБОТА С СЕТЬЮ"; запустить дизель со шкафа управления дизелем (ШУД);
используя ключ ручной синхронизации на ШУГ, добиться равенства частот ДГ и внешней сети;
с помощью кнопки, установленной на ШУГ, включить выключатель ДГ, при подходе стрелки синхроноскопа к черному верхнему сектору.
Далее необходимо нагрузить ДГ до номинальной нагрузки ключом управления со шкафа ШУГ.

Система самовозбуждения и автоматического регулирования тока возбуждения генераторов типа МСС

На судах установлено множество типов генераторов. Каждый генератор снабжен автоматическим регулятором. Схемы регуляторов очень разнообразны, но построены по общим принципам. В качестве примера рассмотрим наиболее простую систему самовозбуждения и автоматического регулирования тока возбуждения генераторов типа МСС.

Читайте также  Схемы трехфазных генераторов для электродвигателей

Примем такой порядок изучения схемы: самовозбуждение генератора; трансформатор фазового компаундирования (ТрФК); корректор напряжения; прочие элементы схемы.

Самовозбуждение генератора на холостом ходу осуществляется за счет как остаточного намагничивания ротора, так и дополнительной меры — с помощью генератора начального возбуждения ГНВ (рис. 1).

Ротор, имея небольшое остаточное намагничивание, при вращении приводным двигателем своим слабым магнитным полем пересекает неподвижную трехфазную обмотку статора. На зажимах генератора в точках А, В, С появляется небольшая э. д. с., которая создает ток в обмотке напряжения ОН. Через обмотки ОТ ток не протекает, потому что еще разомкнут автомат генератора. Так как обмотка ОН имеет большое число витков, то ее сопротивление большое, следовательно, ток в ней очень мал.

Система самовозбуждения и автоматического регулирования тока возбуждения генераторов типа МСС

Естественно, обмоткой ОН в трансформаторе ТрФК наводится малая по величине м. д. с., которая в суммирующей обмотке ОС наводит небольшой потенциал (э. д. с.). Теперь обмотка ОС является источником электроэнергии и через выпрямитель Вп1 в обмотку возбуждения течет ток подмагничивания. Но резкого увеличения магнитного потока ротора может не произойти, так как ток возбуждения, поступающий с обмотки ОС, может оказаться незначительным. Это объясняется большим сопротивлением обмоток ОН, ОС и выпрямителей Вп1 в еще не открывшемся состоянии (нужен более высокий потенциал на обмотке ОС, чтобы открыть выпрямитель Вп1).

Для начального возбуждения применяют генератор начального возбуждения ГНВ. Небольшой по габариту, он установлен прямо в подшипниковом щите генератора. Ротор генератора ГНВ — постоянный магнит, вращается вместе с ротором основного генератора; его магнитное поле пересекает двухфазную обмотку статора. После запуска приводного двигателя еще при низкой частоте вращения в обмотке ГНВ индуктируется достаточная э. д. с., которая выпрямляется выпрямителем Вп3 и поступает в обмотку возбуждения генератора. Таким образом обеспечивается надежное самовозбуждение.

На зажимах генератора появляется близкая к номинальной величина э. д. с. Теперь ток в обмотке ОН больше. Это обеспечивает большую э. д. с. обмотки ОС и на выходе выпрямителя Вп1. Например, на выходе выпрямителя Вп1 э. д. с. равна 60 В, а ГНВ развивает только 20 В, которые были вполне достаточны для самовозбуждения, а теперь более высокое напряжение от выпрямителя Вп2 запирает вентили выпрямителя Вп3 и ток от ГНВ на обмотку возбуждения генератора не поступает. Через нее проходит ток от выпрямителя Bп1 — ГНВ автоматически отключен.

Назначение трансформатора фазового компаундирования

Трансформатор фазового компаундирования состоит из двух первичных обмоток (см. рис. 1): токовой — ОТ, напряжения — ОН и одной вторичной — суммирующей ОС. На рис. 2 представлена векторная диаграмма м. д. с. трансформатора ТрФК, но нужно иметь в виду, что направление векторов м. д. с. совпадает с направлением векторов тока в соответствующих обмотках.

Векторная диаграмма компаундирования ТрФК системы МСС

Будем считать, что при номинальном напряжении генератора в суммирующей обмотке действует м. д. с. Fос. Ток в обмотке ОН (см. рис. 1 и 2), следовательно, вектор Fон, отстает от вектора напряжения на 90° из-за большой индуктивности обмотки ОН и наличия магнитного шунта в районе расположения обмотки напряжения. При изменении нагрузки по величине и характеру положение вектора Fон остается неизменным, так как ток нагрузки протекает только через обмотку ОТ. Положение вектора м. д. с. токовой обмотки Fот определяется определенным коэффициентом мощности cos ф. Ток в обмотке возбуждения генератора пропорционален величине вектора Fос.

При росте нагрузки по величине (Fот’) или при снижении cos ф (угол ф1) генератор уменьшает свое напряжение из-за действия размагничивающей реакции статора. Но трансформатор ТрФК осуществляет амплитудно-фазовое компаундирование; увеличиваются векторы м. д. с. в суммирующей обмотке (Fоc’, Fоc») и ток возбуждения генератора, напряжение генератора восстанавливается до нормальной величины.

Действие ТрФК при колебаниях нагрузки в сторону снижения по величине или увеличения cos ф будет направлено в сторону снижения тока возбуждения, так как в этих случаях напряжение генератора стремится увеличиться.

Корректор напряжения в системе возбуждения генератора — небольшой и отличается простотой. Он собран на базе дросселя, который в схеме (см. рис. 1) именуется дросселем отсоса ДрО. Корректор выполняет несколько функций.

Функции корректора напряжения в системе возбуждения

Предположим, что после колебаний нагрузки, несмотря на работу ТрФК, напряжение на шинах генератора не доведено до нормальной величины. Корректор напряжения должен в дополнение к действию ТрФК более точно воздействовать на ток возбуждения генератора с целью подрегулирования напряжения на шинах. ТрФК реагировал на первопричину изменения напряжения — изменение нагрузки, датчиком являлась обмотка ОТ. Корректор, осуществляя коррекцию по напряжению, реагирует на его величину.

Например, напряжение на шинах осталось несколько повышенным, увеличено оно и в точках 1, 2 обмотки ОН, откуда получает питание корректор. Следовательно, увеличен постоянный ток в обмотке управления ОУ, железо дросселя ДрО получает большее подмагничивание, рабочие обмотки переменного тока ОР из-за большего намагничивания железа уменьшают свое индуктивное сопротивление.

Электроэнергия, которая индуктируется в обмотке ОС ТрФК, расходуется на два канала. Первый канал: обмотка ОС, выпрямитель Вп1, обмотка возбуждения генератора. Второй канал: обмотка ОС, рабочие обмотки ОР дросселя ДрО. Так как индуктивное сопротивление обмоток ОР уменьшилось, то большая доля тока идет через них, а меньшая, индуктируемая обмоткой ОС, течет через выпрямитель Вп1 на возбуждение генератора. Генератор понижает свое напряжение до нормальной величины.

Если напряжение на шинах понижено, то ток в обмотке ОУ уменьшается, железо ДрО менее намагничено — это и есть причина увеличения индуктивного сопротивления обмоток ОР. Ток в них меньше, доля тока отсоса уменьшилась, больший ток течет через выпрямитель Вп1 на возбуждение генератора, его напряжение восстанавливается до нормы.

Через корректор напряжения осуществляется также коррекция по температуре. Например, при прогреве генератора сопротивление его обмоток возрастает, на них увеличивается падение напряжения, при неизменной э. д. с. генератора напряжение на шинах несколько понижено.

Однако вместе с генератором нагревается резистор термокомпенсации Rт, встроенный в генератор. В результате нагрева Rт его омическое сопротивление увеличивается, а так как оно включено последовательно с обмоткой ОУ, то в последней уменьшается ток. Железо дросселя ДрО менее насыщено, сопротивление обмоток ОР увеличивается, ток, идущий через них, уменьшается, большая часть тока течет через выпрямитель Bпl, возбуждение генератора и его э. д. с. увеличиваются, напряжение на шинах достигает заданной величины.

При параллельной работе генераторов нужно осуществлять равномерное автоматическое распределение реактивной нагрузки. Это осуществляется через корректор напряжения с помощью контура распределения реактивной нагрузки, в который входят трансформатор тока ТрТ и резистор контура Rк.

При одиночной работе генератора переключатель П замкнут и весь ток, индуктируемый во вторичной обмотке трансформатора ТрТ, замыкается через него, а не через резистор Rк. В этом случае контур не работает.

При параллельной работе генераторов переключатель П следует разомкнуть. Посмотрим, какое напряжение поступает на выпрямитель Вп2 (рис. 3). Прежде всего это часть линейного напряжения Uвс; именно на эти фазы включен корректор точками 1, 2 (см. рис. 1 и 3). Так как переключатель П разомкнут, то э. д. с., индуктируемая во вторичной обмотке трансформатора ТрТ, создает свой ток через резистор Rк корректора. Трансформатор ТрТ включен в фазу А, поэтому ток в его обмотках, а следовательно, и падение напряжения ΔU на резисторе Rк, создаваемое этим током, отстает на угол ф от фазного напряжения Ua, куда включен ТрТ.

Векторная диаграмма напряжений контура распределения реактивной нагрузки

Угол ф определяется какой-то величиной cos ф нагрузки на генератор, т. е. определяет долю реактивной нагрузки. Если вектор ΔU перенести в конец вектора Uвс и произвести их геометрическое суммирование, то получим вектор UВп2. Величина этого вектора определяет величину напряжения питания выпрямителя Вп2 и тока в обмотке ОУ.

Допустим, что доля индуктивной нагрузки на данный генератор увеличилась, это значит, что у этого генератора понизился cos ф (увеличился угол до значения ф1), вектор ΔU переместился в положение ΔU’.

Если его просуммировать с вектором Uвс, то получим больший по величине вектор U’Вп2, чем вектор UВп2. Это говорит о том, что напряжение питания выпрямителя Вп2 увеличилось, повысился ток в обмотке ОУ, сопротивление ОР понизилось, в них идет больший ток, снижается ток через выпрямитель Bпl на возбуждение. Генератор понижает э. д. с.

Читайте также  Вездеход кипачь 6х6 схема трансмиссии

При рассмотрении параллельной работы генераторов было отмечено, что для уменьшения реактивной нагрузки на генератор нужно уменьшить его ток возбуждения — это было сделано регулятором автоматически. Вывод: данный генератор сбросит часть индуктивной нагрузки на параллельно работающий, так как у данного генератора э. д. с. стала ниже.

Прочие элементы схемы

К прочим элементам данной схемы можно отнести обмотку стабилизации ОС, уравнительное соединение УС и настроечные резисторы Rp, Ro, Ry.

Обмотка стабилизации ОС служит для успокоения работы системы регулирования. Контур распределения реактивной нагрузки не всегда справляется полностью со своей задачей, поэтому с помощью уравнительного соединения УС соединяются параллельно обмотки возбуждения обоих генераторов, работающих параллельно.

Теперь если один из регуляторов произведет регулирование тока возбуждения, то регулирование будет произведено в равной степени и для второго генератора. Этим обеспечивается стабильность реактивной нагрузки на генераторах, а не перераспределение ее в процессе регулирования. Система самовозбуждения и автоматического регулирования тока возбуждения генераторов типа МСС обеспечивает поддержание постоянства напряжения на шинах с заданной Правилами Регистра точностью 2,5%, в то время как большинство регуляторов работает с точностью 1 —16%. Это объясняется несовершенством корректора напряжения регулятора МСС.

Схема контроля возбуждения генератора.

Как обычно начну с того, где зарождаются динозавры, а значит стоит немного рассказать о старых панелях приборов и о генераторе.
Значит у нас в стареньких безмозглых Т4 контроль и возбуждение генератора устроено с помощью панели приборов. Все довольно просто. С одной стороны приходит +12В. Они питают индикатор и идут на провод возбуждения и контроля зарядки АКБ. Провод приходит на генератор, где через обмотки не вращающегося генератора получает минус. Индикатор светится так как есть полная цепь (и + и — ). При пуске двигателя вал генератора начинает вращаться. Но без магнитного поля — это просто разогрев подшипников. Так вот магнитное поле есть. Мы помним, что +12В и индикатор получают землю через обмотки. По обмоткам течет ток и создает магнитное поле. А при вращении — еще и переменное магнитное поле. В следствии в обмотках возникает своя ЭДС и свои +12В (утрированно), и они перестают быть просто проводами. Теперь по проводу +12В идут в обратном направлении так же. Вспомним что ток движется в проводнике если на его концах есть разность потенциалов — напряжение. То есть с одной стороны пришло +12В, а с другой был 0. 12-0=12. Разность потенциалов 12В. Так ток может течь. После возбуждения генератора с одной стороны +12В и с другой +12В. 12-12=0. Разность потенциалов 0. Так ток течь не может. Индикатор гаснет так как нет полной цепи (есть + и + ).
Описание очень упрощенное. Но суть ясна.
Если вдруг у Вас на машине генератор не начинает работу до того, как раскрутите двигатель примерно до 3000 оборотов (самовозбуждение генератора), то нужно искать проблему в этой вот схеме.

Теперь по теме.
Для замены схемы возбуждения генератора я взял резистор 40 Ом. Примерно такое сопротивление у индикатора. Так же взял мощный диод, который в случае чего воспрепятствует питанию панели приборов, и от нее многих узлов авто (клеммы 15) через эту схему. То есть без диода просто не сможем заглушить машину. Теперь генератор при старте двигателя возбуждается мгновенно. Однако проконтролировать я это могу только по показаниям вольтметра. А индикатор на панели приборов светится постоянно.

Теперь суть проблемы:
Уже очень долго ломаю голову над тем, чтоб Ардуино мог проконтролировать факт возбуждения генератора. Снова перекликаемся с типами датчиков, описанных мной в бортовом журнале. В начале выходит, что генератор — второй тип датчика. Он даёт массу. Но после старта генератора это уже первый тип датчика. Уже даёт +12В. Такие размышления меня не привели ни к чему. Вернее привели к тому, что я перегрузил мозг и долгое время не могу вернуться в тему. Работа просто стала и стояла.
Так спустя несколько месяцев бездарного существования (жрания вкусняшек и игр на компьютере), я наконец расшевелил извилины и понял, что нужно просто вкорячить индикацию по 1 типу.

Сорян за кривое исполнение генератора. Влом было рисовать полноценный.

Собственно выходит, что когда двигатель отключен или генератор не возбужден, то от +12В, через резистор 40 Ом и диод будет протекать ток сразу на генератор и на землю. Ток ведь идет по наименьшему сопротивлению. Правда я до сих пор боюсь, что сопротивление провода и обмоток может быть велико. Но ведь не на 100 кОм же! Верно? Значит Ардуино будет считывать 0 и включит индикатор.
Когда запустится двигатель и генератор возбудится — на проводе возникнет +12В. Через диод оно не пойдет. Вариант один — на Ардуино. Ардуино будет считывать 1 и индикатор потушит.
Все бы ничего, но мозг ломал себе еще и потому, что мыслю критически. То есть сразу выискиваю недостатки затеи. И таки есть недостаток. Если вдруг генератор будет срать какими то импульсами, большими токами и тд. — может настать конец входу или даже всей Ардуине. Как защитить? Оптрон? А нужно ли тогда было ломать голову?

И так, благодаря Arkan1967 вырисовалась схема с оптроном. Теперь можно не волноваться за вход Ардуино.

Более того схема вышла похожей на реализованную в обычной зеленой приборке, в которой используется светодиод там, где мы всунули оптрон.

Система самовозбуждения и саморегулирования судовых синхронных генераторов серии МСК, ее работа, характерные неисправности и наладка

Система выполнена по принципу компаундирования с электромагнитным сложением сигналов.

Система обеспечивает поддержание напряжения генератора с отклонением ±1,0% при изменении нагрузки от 0 до 100% номинальной, коэффициента мощности от 0,6 до 1 ,0, частоты вращения ±2,0 и при любом тепловом состоянии.

Реостат уставки обеспечивает изменение напряжения в пределах 0,95-1 ,05 номинального во всем диапазоне нагрузки от холостого хода до номинальной.

Принципиальная схема системы и ее элементы.

Схема самовозбуждения приведена на рис. 21.9.

Принципиальная схема самовозбуждения генераторов серии МСК

Основными элементами системы являются: синхронный генератор СГ; трансформатор фазового компаундирования с магнитным шунтом ТКШ; блок силовых выпрямителей ВС; блок дросселей отсоса ДО; блок конденсаторов C1; блок корректора напряжения БКН; трансформатор тока ТТ; аппарат гашения поля АГП. По одну сторону магнитного шунта трансформатора ТКШ расположены обмотки напряжения ОН и питания корректора напряжения ОК. По другую — обмотка питания отсасывающих дросселей и конденсаторов ОДО. Вверху расположена вторичная обмотка, от которой питаются силовые выпрямители ОСВ. В крайних фазах поверх вторичной обмотки расположена токовая обмотка ОТ.

Работа системы.

Начальное возбуждение осуществляется от остаточного напряжения. Надежность самовозбуждения обеспечивается включением конденсаторов C1.

Токовые обмотки ОТ компаундирующего трансформатора ТКШ включены последовательно с обмотками статора генератора. Обмотки напряжения ОН соединены в звезду и подключены параллельно силовым обмоткам генератора и сборным шинам. Обмотка возбуждения генератора питается через полупроводниковый выпрямитель от вторичных обмоток ОСВ компаундирующего трансформатора, соединенных в звезду. Обмотки питания корректора ОК подключены к корректору напряжения; обмотка питания отсасывающих дросселей ОДО подключена к дросселям.

Работа- генератора при холостом ходе обеспечивается током Iо.н, трансформируемым во вторичной обмотке ОСВ обмоткой напряжения ОН.

Регулирование тока возбуждения генератора осуществляется с помощью фазовой схемы компаундирования с корректором напряжения.

Трансформатор с магнитным шунтом представляет собой совокупность элементов схемы фазового компаундирования. Потокосцепление обмотки ОСВ определяется суммарной магнитодвижущей силой (м. д. с.), создаваемой всеми обмотками трансформатора ТКШ. При этом м. д. с. обмоток ОН и ОТ суммируются под углом, близким к 90°, при активной нагрузке (вследствие наличия в магнитопроводе ТФК магнитного шунта) и являются намагничивающими. Магнитодвижущая сила обмоток питания силовых выпрямителей ОСВ и обмотки питания отсасывающих дросселей ОДО и конденсаторов также складываются геометрически и являются размагничивающими; м. д. с. обмотки ОТ совпадает по фазе с током нагрузки и изменяется пропорционально значению последнего.

Читайте также  Ваз 2123 трансмиссия схема

Сочетание фаз питания обмоток напряжения и тока подобрано таким образом, чтобы при прочих равных условиях ток обмотки возбуждения генератора увеличивался при уменьшении коэффициента мощности или уменьшался при увеличении его (рис. 21.10).

Диаграмма

Требуемая точность поддержания напряжения ±1% обеспечивается совместной работой схемы фазового компаундирования и корректора напряжения, воз-действующего на управление дросселем отсоса.

Изменение тока управления отсасывающего дросселя приводит к изменению размагничивающей м. д. с. обмотки ОДО, а следовательно, и к изменению потокосцепления обмотки ОСВ, к изменению тока возбуждения и к восстановлению напряжения генератора.

Корректор напряжения.

Корректор напряжения на полупроводниках (рис. 21.11) является релейно-импульсным регулятором напряжения на тиристоре. Измерительный орган обеспечивает измерение каждой положительной волны напряжения генератора при работе силового тиристора в релейном режиме с постоянным углом регулирования путем соответствующего включения корректора на трехфазный источник напряжения. Основными элементами измерительного органа является триггер, выполненный на транзисторах Т1 и Т2, и источник эталонного напряжения — стабилитрон ВЗ.

Автоматическое распределение реактивных нагрузок при параллельной работе генераторов МСК достигается с помощью трансформаторов тока параллельной работы и уравнительных связей.

При автономной работе генератора цепь вторичной обмотки трансформаторов тока шунтируется.

Автоматическое распределение реактивных нагрузок при параллельной работе генераторов МСК с другими генераторами достигается в результате статизма напряжения по току статора.

Равномерное распределение активной нагрузки между параллельно работающими генераторами обеспечивается регулятором частоты вращения первичного двигателя.

Размещение элементов системы.

Компаундирующий трансформатор, дроссель отсоса, блок сопротивлений и блок силовых выпрямителей устанавливаются в верхней части корпуса генератора. Блок конденсаторов в виде отдельно стоящей конструкции устанавливается в любом, удобном для монтажа и эксплуатации месте. Блок корректора напряжения является выносным устройством и устанавливается в распределительном щите или на пульте управления.

Проверка системы и ее неисправности.

Неисправности системы самовозбуждения проявляются в виде нарушения режима возбуждения. Трудности их выявления состоят в том, что любая неисправность вызывает повышение тока возбуждения или снижение его по сравнению с необходимым. При одиночной работе генератора это проявляется в отклонении напряжения от номинального, а при параллельной работе — в повышении или понижении реактивной мощности генератора.

При появлении неисправности генератор следует отключить и тщательно проверить все цепи и устройства, которые могли вызвать неисправность. Обнаруженную неисправность следует устранить, восстановить нарушенную цепь, закрепив и отремонтировав неисправный элемент.

Перечень возможных неисправностей и методы их устранения приведены в табл. 21.2.

Если неисправности, указанные в первых трех пунктах, не удается устранить указанными методами, следует заменить блок корректора напряжения, использовав корректор одиночного ЗИПа.

Корректор напряжения

Неисправности системы самовозбуждения и саморегулирования генераторов серии МСК и способы их устранения

Неисправности системы самовозбуждения и саморегулирования генераторов серии МСК и способы их устранения

Неисправности системы самовозбуждения и саморегулирования генераторов серии МСК и способы их устранения

Неполадки в системе самовозбуждения, связанные с обрывом монтажных проводов в том или ином элементе, сравнительно легко обнаружить и устранить. При более серьезном повреждении (например, при витковом замыкании в обмотках), если трудно определить место повреждения, то после того, как не обнаружено обрывов в монтаже, следует замерить токи в отдельных цепях при кратковременном возбуждении генератора на холостом ходу.

Регулирование напряжения в дизель-генераторах

Генераторы в современных дизель-генераторных установках выполнены по бесконтактной схеме. Это означает, что передача электрической энергии между неподвижным статором и вращающимся ротором осуществляется только посредством электромагнитных полей, без применения вращающихся колец и щеток. Бесконтактные синхронные машины не требуют периодического обслуживания щеточно-коллекторного узла и обладают высокой степенью надежности. Генераторы работают совместно с аналоговым или цифровым регулятором напряжения. Регулирование напряжения осуществляется изменением магнитного потока генератора, для чего регулятор напряжения изменяет ток возбуждения генератора.

В приведенном выражении: -напряжение на зажимах генератора; – его ток нагрузки; — внутренние сопротивление генератора; — электродвижущая сила; – магнитный поток генератора; n – частота вращения ротора; с- конструктивная постоянная.

Магнитный поток генератора нелинейным образом зависит от тока возбуждения ( ) и тока нагрузки генератора .

Из приведенных соотношений видно, что напряжение на зажимах машины будет зависеть от тока нагрузки, частоты вращения и тока возбуждения. Частота вращения синхронного генератора поддерживается постоянной, чтобы обеспечить постоянную частоту тока.

На рис 1.19 приведена схема бесконтактного синхронного генератора, работающего совместно с транзисторным регулятором напряжения. Бесконтактный генератор состоит их трёх электрических машин: подвозбудителя, возбудителя и основного генератора.

Рис.1.19

Подвозбудитель магнитоэлектрического типа, т. е. он имеет возбуждение от постоянных магнитов, которые расположены на роторе. Якорная обмотка трехфазная и размещается на статоре генератора. Подвозбудитель питает регулятор напряжения и систему управления, что делает независимым их работу от внешних источников питания. Возбудитель и основной генератор имеют электромагнитное возбуждение. Обмотка возбуждения возбудителя (ОВВ) размещена на статоре и она подключается к регулятору напряжения. Якорная обмотка многофазная и расположена на роторе. Якорная обмотка через выпрямители, расположенные на роторе, питает постоянным током обмотку возбуждения основного генератора (ВГ). Якорная обмотка основного генератора трехфазная, расположена на статоре и соединена в звезду с выведенной нейтралью. Такая конструкция генератора позволяет также уменьшить мощность регулятора напряжения, т. к. возбудитель в данном случае выполняет роль усилителя тока возбуждения основного генератора.

На представленной упрощенной схеме регулятор напряжения имеет в своем составе блок измерения напряжения (БИН), модулятор ширины управляющих импульсов (МШИ), выходной транзистор VT, работающий в ключевом режиме.

Блок измерения напряжения состоит из понижающего трехфазного трансформатора, трехфазного выпрямителя, и измерительного органа на двух стабилитронах VD1, VD2 и резисторах R2, R3. Регуляторы напряжения трехфазных генераторов регулируют среднее значение трех фазных или линейных напряжений, в данном случае регулируется среднее линейное напряжение. Усреднение напряжений выполняет трехфазный выпрямитель. Измерительный орган имеет характеристику, представленную на рис.1.20а, где: UИО — напряжение на выходе (напряжение между точками а и б) измерительного органа; UН — номинальное напряжение генератора. Величина напряжения генератора, подводимого к измерительному органу, может регулироваться резистором R1. С помощью этого резистора можно задавать величину напряжения генератора, которую будет поддерживать регулятор.

Рис.1.20

Модулятор ширины импульсов формирует сигналы управления (UУ) транзистором, форма сигналов управления приведена на рис.1.20б. Здесь: IВ -ток обмотки возбуждения возбудителя; tО – время открытого состояния транзистора; tЗ – время закрытого состояния транзистора; IВСР – среднее значение тока через обмотку ОВВ.

Когда транзистор открыт напряжение питания (UП) прикладывается к обмотке возбуждения и ток в ней нарастает, когда закрыт – спадает, т. е. ток колеблется около среднего значения. Если увеличить продолжительность tО , при сохранении периода следования импульсов (показано пунктиром), то среднее значение тока будет возрастать ( ). Время открытого состояния транзистора характеризуется коэффициентом заполнения управляющих импульсов (Кγ).

.

Таким образом, изменяя коэффициент заполнения, можно регулировать ток возбуждения генератора, а, следовательно, и его напряжение.

,

где RВ – сопротивление обмотки возбуждения.

Процесс стабилизации напряжения протекает следующим образом. Если к генератору подключить нагрузку, то его напряжение снизится, это приведет к уменьшению напряжения на выходе измерительного органа, вследствие чего МШИ увеличит коэффициент Кγ и ток возбуждения возбудителя будет нарастать. Повысится напряжение в якорной обмотке возбудителя, что приведет к повышению тока возбуждения основного генератора и его напряжение повысится.

В регуляторе также имеются гибкие и жесткие отрицательные обратные связи для обеспечения устойчивости системы регулирования. При параллельной работе через регулятор напряжения управляют реактивным током генератора, для чего регулятор может оснащаться датчиком реактивного тока.

1. Как осуществляется стабилизация частоты тока в дизель-генераторах?

2. Каково назначение синхронизатора в дизель-генераторах?

3. Объясните причины изменения напряжения генератора при изменении его нагрузки.

4. Как изменить величину напряжения дизель-генератора?

5. Как изменится коэффициент Кγ при увеличении напряжения генератора?

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: