Обслуживание сг в работе на основе знаний рабочих характеристик

Основой правильного обслуживания СГ в действии является знание его рабочих характеристик – холостого хода, внешней и регулировочной.

Характеристика холостого хода (х.х.х.) СГ

Х.х.х. представляет собой зависимость ЭДС генератора Е₀ от тока возбуждения при постоянной частоте вращения и токе обмотки статора, равном нулю,

ЭДС обмотки статора определяется соотношением

и зависит не только от тока возбуждения (магнитного потока), но и от частоты . Имея в виду нелинейную зависимость между магнитным потоком и током возбуждения, обусловленную насыщением стали магнитопровода, можно считать, что х.х.х. отражает свойства магнитной системы генератора. Х.х.х. современных синхронных генераторов мало отличаются друг от друга. Это обусловлено относительно большим воздушным зазором, который применяется в синхронных машинах для ослабления влияния реакции якоря. В связи с этим для предварительных расчетов иногда пользуются так называемой нормальной х.х.х., полученной на основании многочисленных опытов (приведенной в таблице 2.1).

Таблица 2.1 – Нормальная характеристика холостого хода СГ

iв = Iв/Iвн	0	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5
е0 = u0 = U0/Uн	0	0,58	1,0	1,21	1,33	1,40	1,46	1,51

С

3

нятие х.х.х. проводят при номинальной частоте вращения и при разомкнутой внешней цепи генератора, увеличивая ток в обмотке возбуждения I_в от нуля до некоторого значения, при котором ЭДС генератора Е₀ составит примерно (1,3 1,35) U_н, а затем уменьшая I_в вновь до нуля. Вследствие гистерезиса нисходящая ветвь характеристики (рисунок 2.4, кривая 1) проходит немного выше восходящей ветви (рисунок 2.4, кривая 2) и пересекает ось ординат выше исходной точки. Эти две точки определяют величину остаточной ЭДС до начала опыта и в конце его. Обычно в качестве х.х.х. машины принимают среднюю линию между двумя ветвями (рисунок 2.4, кривая 3).

Р исунок 2.4 – Характеристика холостого хода сг

Данные опыта записывают в таблице 2.6 и строят по ним график х.х.х.

Внешняя характеристика СГ

Внешней характеристикой синхронного генератора называют зависимость напряжения U на его зажимах от тока статора I_a при постоянных частоте вращения n₁, токе возбуждения I_в и коэффициенте мощности cos

Эта зависимость характеризует поведение генератора при его автономной работе под нагрузкой. Она позволяет определить изменение напряжения СГ при изменении нагрузки, которое происходит за счет падения напряжения в индуктивном сопротивлении рассеяния , в активном сопротивлении обмотки якоря , а также за счет реакции якоря.

При отсутствии нагрузки напряжение на зажимах генератора равно ЭДС холостого хода U_н = Е₀, которая при ненасыщенной магнитной цепи пропорциональна току возбуждения. Поэтому все характеристики, снятые при одном и том же возбуждении начинаются из одной точки на оси ординат. При включении нагрузки по обмотке якоря протекает ток и напряжение на его зажимах изменяется. Если внешняя нагрузка чисто активная ( то реакция якоря является в основном поперечной и ее размагничивающее действие незначительно. Поэтому вид внешней характеристики при активной нагрузке обусловлен, главным образом, величиной падения напряжения на внутреннем сопротивлении СГ ). Характеристика в начальной части будет довольно жесткой (рисунок 2.5, кривая 1). По мере уменьшения активного сопротивления нагрузки и соответствующего увеличения тока якоря все большее влияние на характер тока оказывает индуктивное сопротивление рассеяния. Вследствие этого возрастает размагничивающее действие реакции якоря, и внешняя характеристика становится более мягкой.

Рисунок 2.5 – Внешние характеристики СГ.

При смешанной активно-индуктивной нагрузке размагничивающее действие продольной реакции будет еще более сильным, поэтому внешняя характеристика расположена ниже, чем при чисто активной (рисунок 2.5, кривая 2). При активно-емкостной нагрузке реакция якоря поначалу оказывает подмагничивающее действие и с увеличением тока якоря до определенного значения напряжение на зажимах генератора повышается (рисунок 2.5, кривая 3). Дальнейшее увеличение тока якоря по мере уменьшения емкостного сопротивления нагрузки также сопровождается изменением его характера, поскольку индуктивное сопротивление самого генератора остается неизменным и начинает преобладать. В результате внешняя характеристика (рисунок 2.5, кривая 3) также становится круто падающей. При коротком замыкании, когда U = 0, режим работы будет определяться только параметрами самого генератора. Поэтому все внешние характеристики, снятые при одном и том же токе возбуждения, пересекаются в одной точке на оси абсцисс. Эта точка соответствует току короткого замыкания .

В данной лабораторной работе студенты снимают только начальные участки внешних характеристик, поэтому на рисунке 2.5 все кривые заканчиваются пунктирными линиями.

Порядок снятия внешних характеристик.

Установив номинальную частоту вращения, устанавливают такой ток возбуждения, чтобы в режиме холостого хода напряжение на зажимах генератора было равно номинальному, и делают первый отсчет по приборам. Затем к СГ подключают нагрузочный реостат и, постепенно уменьшая его сопротивление, нагружают генератор до величины тока якоря, равной примерно . При этом снимают внешнюю характеристику генератора при активной нагрузке (cos = 1), поддерживая ток возбуждения и частоту тока якоря постоянными. В процессе опыта производят 5 6 отсчетов по приборам, записывая показания приборов в таблицу 2.7.

В таком же порядке повторяют опыт для активно-индуктивной нагрузки, поддерживая постоянным коэффициент мощности cosφ = 0,8 изменением сопротивления нагрузочного реостата вслед за изменением сопротивления Х_L индуктивной нагрузки. Внешнюю характеристику при чисто емкостной нагрузке снимают аналогично с помощью батареи конденсаторов. Емкость батареи можно изменять ступенчато замыканием выключателей, установленных на внешней панели батареи конденсаторов.

Регулировочная характеристика СГ

Регулировочной характеристикой синхронного генератора называют зависимость тока возбуждения от тока якоря при постоянной частоте вращения , напряжении U и коэффициенте мощности .

.

Эта зависимость показывает, как следует изменять ток возбуждения СГ при изменении тока нагрузки, чтобы его напряжение оставалось постоянным. Общий вид регулировочных характеристик показан на рисунке 2.6. Если характеристики снимать при одном и том же напряжении (U_н), то все они начинаются из одной точки на оси ординат (при токе I_вон).

При активной и активно-индуктивной нагрузке (кривые 1 и 2, рисунок 2.6) по мере увеличения тока якоря характеристики поднимаются вверх. Это значит, что ток возбуждения надо увеличивать, чтобы скомпенсировать падение напряжения ) и размагничивающее действие реакции якоря, которые уменьшают напряжение на зажимах генератора. Если нагрузка имеет активно-емкостной характер (кривая 3, рисунок 2.6), то до определенного значения тока якоря напряжение U возрастает за счет подмагничивающего действия продольной реакции якоря. Чтобы поддержать его постоянным, необходимо уменьшить ток возбуждения . По мере дальнейшего увеличения тока якоря магнитный поток, ЭДС и напряжение практически не будут увеличиваться, что связано с насыщением стали магнитопровода. Затем вследствие уменьшения емкостного сопротивления нагрузки, изменяется характер цепи обмотки якоря и реакция якоря становится размагничивающей. Благодаря этому напряжение U начинает уменьшаться и возникнет необходимость ток возбуждения увеличивать. При чисто емкостной нагрузке возможен случай, когда регулировочная характеристика (рисунок 2.6, кривая 4) достигнет оси абсцисс при некотором значении тока якоря . В этом случае ток возбуждения должен быть равен нулю, а возбуждение генератора будет осуществляться только за счет подмагничивающего действия реакции якоря.

Рисунок 2.6 – Регулировочные характеристики СГ

В данной лабораторной работе студенты снимают начальные части регулировочных характеристик при чисто активной нагрузке (cos =1), при активно-индуктивной нагрузке (cos =0,8) и при чисто емкостной нагрузке, изменяя ток якоря от нуля до значения, равного примерно 1,25I_ан, и поддерживая напряжение на зажимах генератора U во всех режимах, равным номинальному. Измеренные и вычисленные данные заносят в таблицу 2.8 и по этим данным строят графики характеристик.

Перегрузка СГ

При нормальных условиях эксплуатации не допускается перегружать судовые СГ выше номинальной мощности, учитывая, что наибольшее значение их коэффициента полезного действия находится в диапазоне 0,8…0,9 номинальной нагрузки, на которую рассчитаны системы охлаждения СГ.

Как исключение, в аварийных случаях, допускается использование СГ с перегрузкой в течение времени, указанного в таблице 2.2.

Таблица 2.2 – Допустимые перегрузки судовых СГ

Перегрузка, отнесенная к номинальной мощности СГ, % Рн	Продолжительность перегрузки при различных первичных двигателях			При cos φ
	Паровая турбина	Газовая турбина	Дизель
10	2 часа	2 часа	2 часа	0,8
25	30 мин	5 мин	30 мин	0,7
50	2 мин	-	2 мин	0,7

Указанные перегрузки СГ выдерживают после работы в номинальном режиме. Превышение температур при перегрузках не оговаривается.