Синхронные генераторы. СГ.
Основными источниками электрической энергии на современных судах являются генераторы
переменного тока.
Судовые синхронные генераторы переменного тока, изготовляются 3-фазными.
СГ состоит из неподвижной части – статора и подвижной – ротора. Ротор имеет свободный
конец вала для соединения с первичным двигателем посредством эластичной муфты или др.
способом сочленения. Конструкция подшипникового обеспечения может быть различной.
На внутренней стороне статора в специальных пазах укладывается статорная обмотка.
Благодаря такому конструктивному решению облегчается соединение обмоток статора с сетью,
Работа генератора становится надежнее, снижаются потери в результате отсутствия щеточных
контактов, это позволяет выпускать СГ на высокие напряжение и большие мощности.
Ротор СГ несет на себе обмотку возбуждения, питаемую постоянным током. В зависимости
от формы ротора и укладки на нем обмотки возбуждения СГ делятся на два типа:
явно полюсные и неявнополюсные.
НЕЯВНОПОЛЮСНЫЕ СГ используются при высоких скоростях вращения (> 1500 об/мин),
- приводными двигателями, как правило, являются турбины. Обмотка возбуждения такой машины
распределена по всему ротору.
ЯВНОПОЛЮСНЫЕ СГ работают при меньших скоростях вращения и ротор четко обозначен
Полюсными наконечниками, приводными двигателями, как правило, служат дизели.
В зависимости от способа питания обмотки возбуждения постоянным током, через кольца, щетки, различают СГ с автономными возбудителями и с самовозбуждением.
К вопросу о регулировании напряжения СГ, важно следующее. СГ имеет на выходах напряжение,
которое зависит как от величины нагрузки, так и от коэффициента мощности (cos f) и меняется под
влиянием внутреннего падения напряжения и реакции якоря. РЕАКЦИЕЙ ЯКОРЯ называется воздействие
магнитодвижущей силы (МДС) якоря на МДС полюсов, в итоге изменяется магнитное поле и ЭДС СГ.
При чисто активной нагрузке ток в якоре совпадает с ЭДС по фазе, и их максимум приходится на момент прохождения полюса под активной стороной обмотки. В этом случае магнитный поток якоря проходит поперек полюсов, намагничивая у генератора сбегающие и размагничивая набегающие края полюсов. Общая намагниченность полюсов почти не меняется, следовательно, практически не меряется и ЭДС СГ. Такая реакция якоря, определяемая действием поперечной МДС, не меняя величины ЭДС, искажает
только ее форму. Для машин с явно выраженными полюсами ее действие приблизительно в два раза
меньше, чем у машин с неявно выраженными полюсами.
При чисто индуктивной нагрузке ток в якоре отстает от ЭДС на 90 градусов, поэтому его максимум
наступает с опозданием на четверть периода относительно максимума ЭДС. В этом случае магнитный
поток якоря проходит вдоль полюсов, размагничивая их. Следовательно, продольная МДС реакции
якоря при чисто индуктивной нагрузке уменьшает ЭДС СГ и требует дополнительного расхода энергии
для его подмагничивания. Искажение формы ЭДС при такой нагрузке незначительно.
При чисто емкостной нагрузке также действует продольная МДС реакции якоря, но намагничивающая
полюса и увеличивающая ЭДС СГ. Действие продольной МДС реакции якоря при реактивной нагрузке у СГ
с явно выраженными полюсами приблизительно на 15% слабее, чем у неявно полюсных СГ.
В реальных условиях всегда существует СМЕШАННАЯ нагрузка, когда действуют и поперечная, и
продольная составляющие реакции якоря. По этой причине напряжение на выводах во многом зависит
от коэффициента мощности нагрузки. Если при чисто активной нагрузке наклон внешней характеристики
СГ не превышает 5 – 7%, то при индуктивном cosf = 0,6 он возрастает до 25 -40%. Из сказанного следует,
как важно поддерживать высокий коэффициент мощности нагрузки. Этому в значительной степени
способствует наибольшая загрузка индуктивных по характеру потребителей и сокращение их холостого хода.
Для поддержания постоянства напряжения на выводах генератора при переменной нагрузке необходимо
автоматическое регулирование ЭДС изменением тока возбуждения СГ.
В зависимости от источника питания обмотки возбуждения СГ различают генераторы с независимым
возбуждением и самовозбуждением.
Наибольшее распространение на судах получили синхронные генераторы с самовозбуждкнием,
Работающие по принципу фазного компаундирования. Трансформатор фазного компаундирования (ТФК),
(Т) имеет две первичные W1, W2 и одну вторичную (суммирующую) W3, обмотки. W1, W2 включены
последовательно и параллельно нагрузке, выполняя функции обратных связей по току и напряжению.
Дроссели L1 – L2, обеспечивают сдвиг напряжения СГ в ТФК на 90 градусов. С W3 снимается вектор
результирующего напряжения U о.с., и подается через выпрямитель на обмотку возбуждения СГ.
В результате суммирования МДС W1, W2 – U o.c. возрастает или уменьшается, таким образом, повышая или снижая ток возбуждения в обмотке СГ под воздействием меняющейся нагрузки. Если нагрузка СГ меняется по характеру, становясь активно-индуктивной, то увеличится угол f, и в результате размагничивающего действия продольной реакции якоря уменьшается ЭДС, а следовательно, и напряжение СГ. Далее происходит поворот вектора U o.т. в сторону его отставания относительно U г. На соответствующий угол f. Таким образом, чем меньше cos f, тем больше угол поворота и тем больше напряжение U o.c. . Это ведет к увеличению тока возбуждения СГ, чем компенсируется размагничивающее действие реакции якоря. Начальный процесс самовозбуждения СГ затрудняется внутренним сопротивлением выпрямителя, включенного в цепь обмотки возбуждения. Существуют различные способы повышения напряжения на выпрямителе в начальный момент возбуждения. В нашем случае используется резонансный контур, состоящий из конденсаторов С1- С3 и дросселей L4 – L6. Этот контур включен параллельно обмотке W2 и настроен на половину номинальной частоты СГ. Поэтому возбуждение СГ происходит при выходе первичного двигателя на частоту вращения, равную 50% номинальной.
Для параллельной работы СГ с сетью должны быть выполнены следующие условия:
· мгновенные значение ЭДС СГ должны быть равны и направлены встречно мгновенным значениям напряжения сети;
· частота СГ должна соответствовать частоте сети;
· порядок чередования фаз СГ должен соответствовать порядку чередования фаз в сети.
Приведение СГ к вышеуказанным условиям называется СИНХРОНИЗАЦИЕЙ. В условиях судовой электростанции синхронизация выполняется методом точной автоматической или ручной синхронизации, самосинхронизации и методом грубой синхронизации (через реактор).
Дата добавления: 2021-07-22; просмотров: 457;