Основные технические данные системы
Особенность этой системы заключается в том, что ток нагрузки генератора непосредственно не влияет на значение тока возбуждения, т. е. в ней отсутствует компаундирование.
По способу возбуждения генератор аналогичен генератору параллельного возбуждения. Управление возбуждением осуществляется изменением сопротивления в цепи тока возбуждения дросселем с подмагничиванием, управляемым автоматическим регулятором (корректором) напряжения, реагирующим на отклонение напряжения генератора от номинального.
Корректор напряжения обеспечивает стабилизацию напряжения на заданном уровне в установившемся режиме с точностью ±1%. Хотя система не имеет компаундирующего звена, динамические свойства ее удовлетворительны. Недостатком системы является опасность значительного перенапряжения генератора при возникновении обрывов в цепи регулятора возбуждения или других неисправностей.
Принципиальная схема системы и ее элементы (рис. 21.19)
Обозначения, назначение и расположение элементов системы приведены в табл. 21.8.
Работа системы
Для обеспечения начального самовозбуждения генератора за счет остаточного напряжения (около 5 В) в системе применено пусковое уст¬ройство, состоящее из токоограничивающих резисторов R8, включенных звездой на часть витков первичной трехфазной обмотки силового трансформатора Tf1 и контактора СЗ. Необходимость специального пускового устройства вызвана нелинейными характеристиками падения напряжения на щетках и в выпрямителе. После пуска генератора остаточное напряжение через часть первичной обмотки трансформатора Tf1 и контакты контактора СЗ подается на токоограничивающие резисторы R8. Появление тока в первичной обмотке трансформатора Tf1 при уменьшенном числе ее витков вызовет увеличение напряжения на его вторичной обмотке. Это напряжение, действуя через выпрямитель Е1, обеспечивает появление и дальнейшее нарастание тока возбуждения генератора. Когда в процессе начального самовозбуждения напряжение генератора достигнет значения, равного одной трети номинального, пусковой контактор срабатывает и размыкает свои замыкающие контакты, отключая пусковое устройство. До номинального значения напряжения, которое устанавливается реостатом R5, генератор возбуждается уже без токоограничивающих резисторов R8. Когда частота вращения генератора в период остановки падает, контакты контактора СЗ замыкаются. Генератор подготовлен к следующему пуску.
Напряжение генератора регулируется с помощью магнитного усилителя (управляемого трехфазного реактора) Tdl и корректора напряжения, который состоит из измерительного органа, устройства эталонного напряжения и однофазного магнитного усилителя Td2. В цепь измерительного органа входят трансформатор Tf4, выпрямитель Е4, резисторы R3-R6, R1О и обмотка управления 21-22 магнитного усилителя Td2, ток в которой зависит от напряжения на шинах генератора. Стабилизирующее устройство представляет собой ферромагнитный стабилизатор напряжения, состоящий из ненасыщенного дросселя D1, насыщенного дросселя D2, дросселя D3 для частотной коррекции, дросселя фильтра D4 и выпрямителя Е4.
Значение эталонного напряжения, подаваемого на обмотку управления 31-32 магнитного усилителя Td2, практически постоянно при колебаниях напряжения и частоты тока генератора.
Магнитный усилитель Td2 трехстержневого типа. Рабочие обмотки 01-02 и 11-12 размещены на наружных стержнях, обмотки управления 21-22 и 31-32- на среднем стержне.
Рабочие обмотки магнитного усилителя Td2 включены через выпрямитель Е2 по однополупериодной схеме и благодаря их встречной намотке создают магнитные поля, направленные также встречно. Это обеспечивает внутреннюю положительную обратную связь усилителя по току выхода.
При номинальном напряжении генератора н. с. эталонной обмотки управления 31-32 магнитного усилителя Td2 уравновешена н. с. измерительной обмотки управления его 21-22.
В зависимости от направления результирующий магнитный поток обмоток 21-22 и 31-32 вызывает намагничивающее и размагничивающее действие магнитного потока рабочих обмоток; при этом измерительная обмотка управления 21-22 и эталонная обмотка управления 31-32 намотаны так, что магнитный поток первой действует согласно магнитному потоку рабочих обмоток, а магнитный поток второй - противоположно.
Трехфазный магнитный усилитель Td1 - шестистержневого типа. На каждом стержне расположено по одной обмотке двойной звезды рабочих обмоток. Обмотка управления 71-72, питаемая магнитным усилителем Td2, и обмотка вне-шней положительной обратной связи 61-62 по току ротора размещены на шести стержнях. Намагничивающая сила обмотки управления 71-72 действует встречно н. с. обмотки обратной связи 61-62.
Внешняя положительная обратная связь по току ротора введена для обеспечения форсировки возбуждения в динамических режимах работы генератора, а также для уменьшения мощности обмотки управления, получающей питание от магнитного усилителя Td2.
Для обеспечения устойчивой работы системы введена отрицательная обратная связь по напряжению ротора, которая через резистор R1 и стабилизирующий трансформатор с воздушным зазором Tf3 при увеличении напряжения на обмотке ротора дает сигнал через измерительную цепь на уменьшение возбуждения, предотвращая увеличение напряжения генератора.
Процесс регулирования системы происходит так. При сбросе нагрузки увеличение напряжения генератора вызывает увеличение н. с. измерительной обмотки управления 21-22 магнитного усилителя Td2 (н. с. эталонной обмотки управления 21-32 практически остается неизменной). Результирующая н. с. обмоток управления 21-22 и 31-32 действует согласно с н. с. рабочих обмоток, поскольку преобладает н. с. измерительной обмотки управления. Поток магнитного усилителя возрастает, сопротивление рабочих обмоток уменьшается, а ток выхода магнитного усилителя Td2 увеличивается.
Увеличение тока в обмотке управления 71-72 магнитного усилителя Td1 вызывает размагничивание дросселя, увеличение сопротивления рабочих обмоток, уменьшение тока в первичной обмотке трансформатора Tf1 и уменьшение тока возбуждения до значения, соответствующего заданному.
При набросе нагрузки уменьшение напряжения вызывает обратный процесс.
Таким образом, напряжение генератора саморегулируется при достижении равновесия между постоянным числом витков эталонной и числом витков измерительной обмоток управления.
Равномерное распределение реактивной нагрузки между параллельно работающими генераторами осуществляется компенсатором реактивной мощности, состоящим из трансформатора тока Tf4 и резистора R6. Если один из генераторов получит избыток возбуждения и начнет вырабатывать больший, чем следует, реактивный ток, то ток от уравнительной связи создаст дополнительное напряжение на резисторе R6 и увеличит напряжение в измерительной цепи вторичного напряжения трансформатора Tf4. Регулирующий трансформатор будет действовать так же, как и при повышенном напряжении генератора, и возбуждение снизится до нужного значения.
Параллельная работа генераторов с самовозбуждением и генераторов с машинным возбудителем и быстродействующим регулятором напряжения не рекомен-дуется, поскольку генератор с самовозбуждением вследствие его быстродействия может принять на себя большую часть нагрузки, в результате чего возможна потеря устойчивости системы.
Проверка работы системы и ее неисправности.
После проверки правильности внешних соединений проверяют работу системы путем замеров частоты тока и напряжения на холостом ходу и под нагрузкой. Полученные результаты сравнивают с фирменными данными.
При чрезмерном повышении напряжения проверку проводят следующим образом. На контактной сборке выводов системы отсоединяют перемычки от контактов u, v, w на зажимы r, s, t, а затем на зажимы r, s, t подают напряжение от другого источника тока (генератора). Чтобы избежать перегрузки выпрямителей, установочный резистор перед подачей питания ставят на низший предел напряжения, а затем переводят вверх до достижения 30 В при замере напряжения между зажимами b3-b1. После этого прилагаемое напряжение изменяют в пределах ±5% (путем изменения напряжения источника тока) и измеряют напряжение между зажимами b3-b1.
Если напряжение, замеренное между зажимами bЗ-b1, изменится в соответствии с указанным в табл. 21.9, то можно считать, что регулятор напряжения исправен. Если изменений не обнаружено, необходимо измерить токи регулятора на выходе выпрямителей в разрыве следующих контактов на сборке выводов регулятора: ток выпрямителя Е2-b3; ток выпрямителя E3-d5; ток выпрямителя Е4-с5. Значения токов от ЕЗ и от Е4 приведены в табл. 21.9, значения тока от Е2 приведены в формуляре в таблице испытаний установленного генератора.
Причиной больших отклонений измеренных токов от значений, указанных в табл. 21.9 и формуляре (небольшие отклонения возможны), могут быть неисправность выпрямителя или обрыв соединений.
При наладке параллельной работы на распределение реактивных токов и степень устойчивости можно влиять изменением сопротивления резистора R6, которое можно регулировать после открытия контрольного ящика. Вращение по часовой стрелке обеспечивает лучшую устойчивость. Однако степень устойчивости не должна быть слишком высокой, потому что при этом возможны большие расхождения в настройке регуляторов напряжения отдельных параллельно работающих генераторов. Если при этом отключить один из генераторов, то возникает опасность значительного изменения напряжения остальных генераторов и необходимо вновь производить регулировку. Хотя детали аппаратуры возбуждения и регулирования напряжения требуют только периодических осмотров и чисток, вредные внешние воздействия или дефекты генератора могут привести к неудовлетворительной работе системы.
Перечень возможных неисправностей системы, их причины и способы устранения приведены в табл. 21.10.
Литература
Судовой механик: Справочник. Том 3 - Фока А.А. (2016)
