Контрольные вопросы к защите лр и модуля №2

1. Каковы цель и порядок выполнения лабораторной работы №2?

2. Нарисовать основные элементы конструкции судового СГ;

3. Компоновка судового бесщеточного синхронного генератора с диодами в роторе;

4. Системы регулирования напряжения судовых СГ. Принцип работы, состав и основные характеристики по регулированию напряжения;

5. Назначение и принцип работы судового СГ;

6. Перечислить причины изменения напряжения судового СГ;

7. Нарисовать характер процесса изменения напряжения СГ при включении нагрузки;

8. Что такое «реакция якоря СГ»?

9. Реакция якоря СГ при активной нагрузке;

10. Реакция якоря СГ при индуктивной нагрузке;

11. Реакция якоря при емкостной нагрузке;

12. Назовите основные составляющие технической эксплуатации судового СГ.

13. Назначение технического обслуживания судового электрооборудования.

14. Содержание ТО №1 судового СГ.

15. Содержание ТО №2 судового СГ.

16. Периодичность выполнения ТО №1 и ТО №2 судового СГ.

17. Перечислить и пояснить основные операции при вводе в действие СГ (по схеме установки);

18. Каким элементом схемы установки регулируется напряжение СГ (по схеме установки)?

19. Каким элементом схемы установки регулируется нагрузка СГ (по схеме установки)?

20. В каких случаях запрещается вводить в действие судовой СГ?

21. Дать определение характеристики холостого хода СГ и пояснить, как она строится;

22. Дать определение внешней характеристики СГ и пояснить, как она строится, назвать основные точки;

23. Дать определение регулировочной характеристики СГ и пояснить, как она строится, назвать основные точки;

24. Нормы сопротивлений изоляции элементов судового СГ, порядок измерения (по схеме) и форма записи в электротехнический журнал;

25. Требования к качеству напряжения питания судовых потребителей электроэнергии (по Морскому Регистру);

26. Требования Морского Регистра к судовым СГ по качеству вырабатываемого напряжения;

27. Требования Морского Регистра к судовым СГ по перегрузкам;

28. Дать определения и графически показать основные характеристики судовых генераторных агрегатов (ПД и СГ);

3. Лабораторная работа №3

Тема работы: Исследование условий включения судовых СГ на параллельную работу и эксплуатации приборов синхронизации

Цель работы: Закрепить знания условий, способов и правил включения СГ на параллельную работу. Изучить физические процессы включения СГ на параллельную работу, принцип работы, устройство и правила эксплуатации судовых приборов синхронизации СГ по результатам экспериментальных исследований (4 часа).

Теоретический раздел

Условия включения судовых СГ на параллельную работу

Для включения СГ на параллельную работу необходимо выполнить следующие условия:

– формы кривых мгновенных напряжений генераторов (u₁ и u₂) должны быть одинаковыми;

– действующие значения напряжений СГ должны быть равны? U₁ = U₂;

– фазные напряжения синхронизируемых СГ в момент включения должны совпадать по фазе (А₁ – А₂, В₁ – В₂, С₁ – С₂);

– частоты СГ должны быть равны? f₁ = f₂;

– порядок чередования фаз у генераторов должен быть один и тот же (А₁,В₁,С₁ – А₂,В₂,С₂).

Выполнение первого условия обеспечивается конструкцией судовых СГ (выбор одного типа), последнее условие, касающееся порядка чередования фаз, выполняется при монтаже, а остальные – в зависимости от того, как выполняются операции, связанные с включением СГ на параллельную работу. Эти операции составляют процесс, который называется «синхронизацией СГ», и выполнение его контролируют с помощью вольтметров, частотомеров, синхроноскопов и других приборов. Невыполнение перечисленных условий при синхронизации приводит к появлению уравнительного тока, который может быть опасен в момент подключения СГ с точки зрения механических усилий, создаваемых в них при резком, ударном повышении тока.

Одним из главных условий при включении СГ на параллельную работу, является условие совпадения одноименных напряжений генераторов по фазе (3 условие). Выполнение этого условия контролируется перед самым включением генераторного автомата по разности одноименных напряжений генераторов, которую в практике называют «напряжением биений» – u_б.

Численно оценить значение напряжения биений u_б, по напряжениям работающего и подключаемого генераторов

, .

Мгновенное значение разности этих напряжений равно

.

С учетом начального угла суммирования напряжений φ₀ при условии равенства амплитуд линейных напряжений СГ напряжение биений может быть записано в виде

где U_m – амплитуда линейного напряжения СГ;

ω=2πf – угловая частота;

t – время.

Из этого соотношения следует, что напряжение биений возникает при несинхронном вращении генераторов и зависит от неравенства частот генераторов и от угла сдвига фаз между напряжениями в момент включения автомата подключаемого генератора. Своего максимального значения, равного , напряжение биений достигает при угле сдвига между напряжениями, равном 180°. Это хорошо видно из векторной диаграммы напряжений и уравнительного тока между СГ в зависимости от угла включения δ_в (рисунок 3.1)

Рисунок 3.1 – Векторная диаграмма напряжений и уравнительного тока между СГ при включении их на параллельную работу

Таким образом, несоблюдение одного из приведенных выше условий включения СГ на параллельную работу приводит к возникновению переходных процессов, которые сопровождаются бросками уравнительного тока между генераторами и, следовательно, механического момента на приводных двигателях. Эти явления обычно сопровождаются значительными изменениями напряжения в судовой сети, а это может привести к тому, что не только включаемый генератор не войдет в синхронизм, но могут выпасть из синхронизма и другие параллельно работающие генераторы. Вот почему включение СГ на параллельную работу с другими уже работающими СГ, представляет собой весьма ответственную операцию, которая должна выполняться при строгом выполнении всех приведенных выше условий.

В судовых электроэнергетических системах находят применение три способа синхронизации генераторов: точная синхронизация, грубая синхронизация и самосинхронизация. Каждый из этих способов можно выполнить вручную или автоматически с помощью унифицированных устройств.

Основными требованиями, предъявляемыми к любому из методов синхронизации в условиях судна, являются:

– минимальное время на проведение операции по включению СГ;

– обеспечение включения СГ с минимальным броском уравнительного тока при минимальном провале напряжения на сборных шинах.

Точная синхронизация в судовых электроэнергетических системах.

Для включения судовых СГ на параллельную работу методом точной синхронизации, необходимо выполнить следующие условия:

– равенство напряжений на сборных шинах ГРЩ и на шинах подключаемого генератора;

– равенство частот на сборных шинах ГРЩ и на шинах подключаемого генератора;

– угол рассогласования между напряжениями одноименных фаз должен быть равен нулю.

По ряду причин (сложность процесса, точность приборов, реакция и состояние человека, точность расчета величин автоматическим синхронизатором), выполнить эти требования, как при ручной, так и при автоматической синхронизации не всегда возможно. Поэтому синхронизация обычно происходит при некотором отклонении от названных условий. В результате возникает сверхпереходной уравнительный ток, ударное значение которого, например, при синхронизации двух СГ, определяется по выражению:

(3.1)

где -ударный коэффициент;

- сверхпереходные индуктивные сопротивления включаемых СГ;

- эквивалентное индуктивное сопротивление элементов, связывающих синхронные генераторы;

- угол сдвига между напряжениями одноименных фаз генераторов в момент включения автомата, называемый «углом включения».

Точная синхронизация производится следующим образом:

– запускаются генераторные агрегаты и их частоты вращения доводятся до синхронной (регулированием частот вращения приводных двигателей реостатами RР3);

– регулируя ток возбуждения СГ1 реостатом RР4, добиваются равенства напряжений генераторов;

– включают синхроноскоп и, контролируя процесс синхронизации по синхроноскопу и приборам синхронизируемого СГ, в момент выполнения всех условий синхронизации (стрелка синхроноскопа медленно достигает верхнего вертикального положения), включают генераторный автомат и, следовательно, подключают СГ1 и СГ2 на параллельную работу;

–так как синхроноскоп является прибором кратковременного (не более 15 мин) действия, после выполнения операции его отключают.

Отметим, что автоматическая синхронизация улучшает процесс включения СГ на параллельную работу, так как исключает ошибочные действия личного состава судна при выполнении сложной операции синхронизации. С другой стороны автоматическая синхронизация имеет отрицательное свойство приводить СГ при синхронизации к явлению «зависания», что увеличивает время выполнения операции включения СГ на параллельную работу.

Грубая синхронизация.

Метод грубой синхронизации применяется в тех случаях, когда время включения СГ на сборные шины ГРЩ играет решающую роль и нагрузка на судовой электростанции переменная, например, погрузочно-разгрузочные работы. При этом провал напряжения может достигать 20% от номинального и бросок тока 2…2,5 кратного значения по отношению к номинальному току генератора.

Грубая синхронизация осуществляется следующим образом. Запускают СГ в ход и приближенно уравнивают частоты и напряжения подключаемого СГ к сети. Затем, замыкая контактор, подключают СГ на параллельную работу через реактор с сопротивлением х_р, а после уменьшения броска тока и снижения колебания напряжения, замыкают автомат, шунтирующий реактор.

Самосинхронизация.

Включение СГ на параллельную работу методом самосинхронизации выполняется в следующем порядке:

– подключаемый генератор предварительно разгоняется до частоты, близкой к синхронной и без возбуждения включается на шины ГРЩ;

– после уменьшения броска пускового тока включается система возбуждения генератора и СГ автоматически втягивается в синхронизм.

Уравнительный ток при самосинхронизации, как правило, достигает 5…7 кратного значения от номинального тока генератора. Такие токи вызывают значительные провалы напряжения в судовой системе, что и ограничивает применение метода самосинхронизации в условиях судна.

Вопросы эксплуатации судовых приборов синхронизации

Техническая эксплуатация судовых устройств автоматизации включает:

– использование по прямому назначению в соответствии с технической инструкцией завода – изготовителя по эксплуатации;

– техническое обслуживание в соответствии с руководящими документами.