Основные технические данные системы.
Система выполнена по принципу фазового компаундирования с электрическим сложением сигналов, без корректора напряжения и обеспечивает точность поддержания напряжения при изменении нагрузки от 0 до 100% и коэффициента мощности от 0,4 до 0,9 в пределах ±2,5%.
Принципиальная схема системы и ее элементы (рис. 21.17).
Система состоит из следующих элементов: компаундирующего трансформатора КТ; добавочного трансформатора тока ST; силового выпрямителя Sl; блока конденсаторов резонансного контура С; блока защиты выпрямителя В.
Работа системы.
Начальное возбуждение генератора достигается за счет э. д. с., наведенной потоком остаточного магнетизма в стали ротора.
Для обеспечения безотказного самовозбуждения в схеме имеется резонансный контур, состоящий из индуктивности L вторичной обмотки компаундирующего трансформатора КТ и емкости С конденсатора. Параметры L и С контура рассчитаны так, что при частоте тока генератора, равной 90% номинальной, наступает резонанс, вследствие чего начальное напряжение быстро возрастает до устано-вившегося значения.
При холостом ходе генератора ток возбуждения Iв определяется током Iном, который возникает во вторичной обмотке компаундирующего трансформатора КТ под действием напряжения на выводах генератора. Вектор тока Iном пропорционален напряжению генератора, не зависит от его нагрузки, является почти постоянной составляющей тока возбуждения и отстает по фазе относительно вектора напряжения на угол около 90° благодаря значительному реактивному сопротивлению вторичной обмотки компаундирующего трансформатора. При работе генератора под нагрузкой ток, проходя через первичную обмотку компаундирующего трансформатора КТ, наводит в его вторичной обмотке ток Iт пропорциональный току нагрузки.
Таким образом, суммарный ток возбуждения геометрически складывается из двух составляющих, одна из которых Iном пропорциональна напряжению генератора, а другая Iт - току статора. Кроме токов Iном и Iт пропорциональных соответственно напряжению и току нагрузки генератора, во вторичной цепи компаундирующего трансформатора КТ будет действовать ток IST вторичной обмотки трансформатора ST, который также пропорционален току нагрузки. В зависимости от способа подключения вторичной обмотки трансформатора тока ST к вторичной обмотке компаундирующего трансформатора КТ этот ток может действовать согласно, встречно или может быть сдвинут по фазе относительно тока Во всех случаях будут изменяться результирующий ток возбуждения Iв и соотношение между токами Iт и Iном . Это позволяет путем регулировки изменять наклон (статизм) внешней характеристики генератора, чтобы достигнуть совпадения внешних характеристик параллельно работающих генераторов.
Выбранные параметры системы позволяют осуществить настройку таким образом, чтобы при работе генератора напряжение его практически оставалось постоянным.
Пропорциональное распределение реактивных мощностей между параллельно работающими генераторами достигается применением уравнительных двухпроводных связей на стороне постоянного тока или уравнительных трехпроводных связей на стороне перемениого тока. Для включения на параллельную работу генераторов с уравнительными связями на стороне перемениого тока предусматриваются контакторы, соединяющие выводы вторичных обмоток компаундирующих трансформаторов. Для смягчения уравнительной связи в ее цепь включаются резисторы.
Необходимое изменение наклона нагрузочных характеристик генератора может быть достигнуто путем различных комбинаций соединений между вторичными обмотками компаундирующего трансформатора КТ и дополнительного трансформатора тока ST.
Исполнение и расположение элементов системы.
Трехфазный компаундирующий трансформатор КТ собран на трехстержневом пакетном сердечнике, набранном из трансформаторной стали. На каждом стержне находятся две обмотки - первичная и вторичная. Каждая вторичная обмотка состоит из двух частей. Одна часть является регулировочной и имеет семь выводов, пронумерованных цифрами б, 5, 4, 3, 2, 1, О, считая от начала обмотки, причем большие цифры соответствуют большему числу витков вторичной обмотки компаундирующего трансформатора. Другая частв вторичной обмотки соединена последовательно с первой и выводов не имеет. Между основным сердечником и ярмом трехстержневого пакета компаундирующего трансформатора имеется зазор, который при необходимости можно регулировать.
Тип компаундирующего трансформатора определяется типом генератора. Например, генератору SC 1126-12, 400 кВ •А соответствует компаундирующий трансформатор TASC 1126-12; генератору SC 1006-12, 250 кВ •А- TASC 1006-12.
Дополнительный трехфазный трансформатор ST также собран на трехстерж¬невом пакете трансформаторной стали. На каждом стержне находится по две обмотки - первичная и вторичная. Тип дополнительного трансформатора тока ST тоже определяется типом генератора: для генератора SC 1126-12- TASC 1126-12; для генератора SC 1006-12 - TASC 1006-12 и т. д.
Силовой выпрямитель SL состоит из блока кремниевых вентилей, собранных по трехфазной мостовой схеме. Охлаждение естественное. Блок конденсаторов резонансного контура состоит из одной банки, в которую заключены 3 однофаз¬ных конденсатора, соединенных треугольником. Блок защиты силового кремние¬вого выпрямителя от перенапряжений, возникающих при переходных процессах, состоит из резисторов и конденсаторов, шунтирующих выпрямитель на стороне постоянного тока.
Проверка работы системы и ее неисправности. Судовые синхронные генераторы фирмы «Раде Кончар» поставляются в комплекте с аппаратурой самовозбуждения. При этом каждый генератор настраивается и регулируется совместно с приданной ему аппаратурой самовозбуждения. Одним из основных условий правильной работы системы является подключение выводов генератора и аппаратуры системы в полном соответствии с обозначениями, приведенными на схемах фирмы, которые прилагаются к поставляемому генератору.
При начальной наладке генератора напряжение на его зажимах настраивают так, что при частоте тока холостого хода 51 Гц оно равно около 98% Uном. При включении генератора в работу под нагрузкой при номинальной нагрузке частота вращения первичного двигателя уменьшается и, следовательно, снижается частота тока приблизительно на 5% (до 48,5 Гц). Система настроена так, что при изменении частоты, а также при изменении cosφ в пределах от 0,4 до 0,9, при изменении нагрузки от нуля до номинальной напряжение на выводах генератора изменяется в пределах ±2,5% Uном. В диапазоне нагрузок от 0,3Iном до 0,5IНОМ напряжение на выводах генератора достигает высшего значения, приблизительно рав¬ного 1,02Uном.
Напряжение генераторов устанавливается фирмой, как правило, в пределах 390 В + 2,5%, т. е. может быть ниже номинального напряжения генератора. Это объясняется относительно небольшой протяженностью судовых сетей при значительных площадях сечений кабелей, т. е. малым падением напряжения в сетях.
При вводе в эксплуатацию генератора и системы самовозбуждения и саморегулирования выполняют следующую проверку: проведением контрольных замеров частоты тока и напряжения холостого хода убеждаются в том, что система настроена в соответствии с фирменными данными; включением генератора под нагрузку путем таких же контрольных замеров убеждаются в том, что под нагрузкой система также настроена в соответствии с фирменными данными. Контрольные замеры следует проводить на всем диапазоне нагрузок и при различных значениях коэффициента мощности cosφ.
В процессе эксплуатации по ряду причин первоначальная наладка системы самовозбуждения и саморегулирования может нарушиться. Это в конечном итоге приведет к изменению напряжения на выводах генератора. К причинам, которые могут вызвать такие нарушения, относятся: разборка и сборка системы при ремонте компаундирующего трансформатора и трансформатора тока, ремонт генератора и т. п.; замена некоторых элементов системы другими, несколько отличающимися от замененных по своим параметрам. В этих случаях обслуживающий персонал может самостоятельно производить наладку и настройку системы самовозбуждения и саморегулирования.
Порядок наладки системы самовозбуждения и саморегулирования следующий:
проверка соответствия монтажа аппаратуры и подключений фирменной схеме;
проверка надежности всех контактных соединений;
установка напряжения холостого хода примерно 0,98 Unom на холостом ходу генератора с помощью отпаек (6, 5, 4, 3, 2, 1, 0) на вторичной обмотке компаундирующего трансформатора. При этом для увеличения напряжения холостого хода генератора (увеличения постоянной составляющей тока возбуждения) следует уменьшить количество витков вторичной обмотки, т. е. проводники от шин подключить к отпайкам вторичной обмотки компаундирующего трансформатора, обозначенным меньшими цифрами, и, наоборот, для уменьшения напряжения холостого хода проводники от шин подключить к отпайкам КТ, обозначенным большими цифрами. Регулировать напряжение холостого хода можно также изменением зазора между ярмом и сердечником компаундирующего трансформатора. Увеличение зазора приводит к возрастанию напряжения холостого хода генератора и наоборот. Однако следует учесть, что фирма-изготовитель не рекомендует производить регулировку напряжения этим способом;
постепенно нагружая генератор, измерять его напряжение на всем диапазоне изменения нагрузок от нуля до Iном и изменения cosφ от 0,4 до 0,9.
На рис. 21.18 показаны кривые изменения напряжения на выводах генератора при различных подключениях проводников от шин генератора к отпайкам вторичной обмотки компаундирующего трансформатора.
При параллельной работе двух генераторов одним из важных условий устойчивости ее является пропорциональное распределение активных и реактивных нагрузок между ними. Нарушение пропорциональности распределения активных нагрузок при параллельной работе генераторов и изменении общей нагрузки является результатом нарушения настройки регуляторов первичных двигателей генерирующих агрегатов и не может быть устранено изменением настройки системы самовозбуждения. Пропорциональное распределение реактивных нагрузок зависит, в частности, от пропорциональности сопротивлений обмоток возбуждения параллельно работающих генераторов. Для обеспечения пропорционального распределения реактивных нагрузок следует путем комбинаций соединений вторичных обмоток трансформатора тока ST (см. рис. 21.17) и компаундирующего трансформатора КТ каждого генератора добиться совпадения внешних характе-ристик генераторов, предназначенных для параллельной работы.
В процессе эксплуатации происходит неравномерное изнашивание контактных колец генератора. Значительному изнашиванию подвергается кольцо, на которое подается отрицательный потенциал. Чтобы кольца генератора изнашивались равномерно, рекомендуется один раз в течение шести месяцев эксплуатации изменять полярность контактных колец, перемагничивая при этом сталь полюсов ротора.
Перечень возможных неисправностей системы, их причины и способы устранения приведены в табл. 21.7.
Литература
Судовой механик: Справочник. Том 3 - Фока А.А. (2016)
