Тема 7. Автоматическое регулирование в гэу переменного тока

7.1. Автоматическое регулирование перегрузочной способности гэу

Система генератор-двигатель представляет собой электрический вал и приводит к выпадению из синхронизма гребного электродвигателя при увеличении момента сопротивления, когда появляется перегрузка электродвигателя и генератора, что понижает напряжение и уменьшает запас устойчивости.

Для повышения устойчивости системы, т.е. ее перегрузочной способности применяют автоматическое изменение тока возбуждения генератора и электродвигателя, сохраняя постоянным коэффициент мощности, т.е. . Паровые турбины допускают перегрузку до (20-30)%, но и для судов с ТЭГУ двигатель может выпасть из синхронизма.

7.2. Схема автоматического регулирования тока возбуждения в зависимости от тока нагрузки

Пример варианта такой схемы приведен на рисунке 7.1.

Рис.7.1. Схема автоматического регулирования тока возбуждения в зависимости от тока нагрузки

Данная схема предназначена для регулирования одновальной ТЭГУ и включает трансформатор тока ТА, трансформатор напряжения ТV, турбину.

7.3. Описание работы схемы автоматического регулирования тока возбуждения

Генератор (Г) и ГЭД имеют тиристорные возбудители, которые питаются от судовой сети через разделительные трансформаторы. Тиристорные возбудители управляются магнитными усилителями (МУ) импульсно-фазовым способом. На каждом магнитном усилители происходит суммирование сигналов управления от четырех обмоток:

- обмотки смещения – ОУ1(ОСМ);

- задающей обмотки – ОУ2(ЗО);

- токовой обмотки – ОУ3(ТО);

- обмотки напряжения – ОУ4(ОН).

Обмотка смещения (ОУ1) устанавливает угол открывания тиристоров, равный , при этом напряжение возбуждения равно 0. Задающие обмотки ЗО (ОУ2) задают напряжения и токи возбуждения генератора и ГЭД, соответствующие номинальному режиму работы и .

В номинальном режиме м.д.с. токовой обмотки ТО (ОУ3) магнитного усилителя равна и противоположна по направлению м.д.с. обмотки напряжения ОН (ОУ4) и взаимное действие этих обмоток равно 0.

При увеличении момента сопротивления на винте ток в главной цепи возрастает, а напряжение уменьшается. Ток как напряжение уменьшается, то суммарная м.д.с., действия обмоток увеличивается. В результате токи возбуждения и ГЭД возрастают, а остается равным 1. При уменьшении момента сопротивления происходит обратное действие обмоток магнитных усилителей.

Последовательно с ОУ4 включен дроссель Др., сопротивление которого зависит от частоты. Дроссель служит для компенсации изменения частоты и получения необходимой зависимости между напряжением и частотой при изменении частоты. Данная схема не удовлетворяет современным требованиям по точности работы. Для повышения точности применяются управляющие устройства на операционных усилителях.

7.4. Устройства, применяемые для автоматизированного управления гэд

Автоматическое регулирование тока возбуждения можно получить с помощью системы амплитудно-фазового компаундирования (АФК), но она имеет большую массу и хуже работает при пониженной частоте.

В схемах с тиристорными возбудителями часто применяют автоматические регуляторы возбуждения напряжения (АРН) и коэффициента мощности (АРВ) – регуляторы возбуждения.

АРН проводит регулировку напряжения при изменении тока нагрузки на измерительном элементе.

Автоматические регуляторы возбуждения (АРВ) должны сохранять минимум потерь в двигателе и сети, т.е. поддерживать коэффициент мощности - . Измерительным элементом АРВ является фазо- чувствительный мост.

В номинальном режиме угол между током и фазным напряжением двигателя равен 0 ( ) и напряжение на выходе измерительного элемента U=0. При изменении нагрузки двигателя происходит изменение тока и угла , так как ток возбуждения перестает соответствовать току нагрузки. При увеличении тока нагрузки, ток отстает от напряжения. Поэтому напряжения на разных плечах моста разные, а эта разность дает напряжение .