3. Склад і принцип дії арн сг типу мск

В АРН підсумовування складових сигналів навантаження по каналах напруги й струму може бути здійснено не тільки електричним, але й електромагнітним способом за допомогою трансформаторів компаундування ТК (рис. 2.4).

Рис. 2.4. АРН з трансформатором компаундування.

У трансформаторі компаундування з магнітним шунтом МШ (рис. 2.5) функції елемента компаундування виконує магнітний шунт, що забезпечує значний магнітний потік розсіювання обмотки W₁ і відповідно значне збільшення її індуктивного опору розсіювання Х_s, що еквівалентно включенню дроселя.

Рис. 2.5. АРН з трансформатором і магнітним шунтом.

При електромагнітному підсумовуванні геометрично складаються магнітні потоки Фu і Фi, створювані струмами намагнічування Iu й Ii і співпадаючі з ними по фазі (рис. 2.6а).

Результуючий магнітний потік Фв, замикаючись по сердечниках збуджувального трансформатора, буде перетинати витки вторинної обмотки W ₂ і буде наводити у ній э.р.с., значення якої пропорційно потоку Фв. Зі збільшенням кута буде рости потік збудження Фв і напруга генератора.

Характер регулювальної характеристики СГ із САРН фазового компаундування, що забезпечує постійність напруги, показаний на рис. 2.6 б.

Рис. 2.6. Магнітні потоки та регулювальна характеристика СГ.

САРН фазового компаундування забезпечує підтримку напруги з відхиленням ±2,5 % від номінального значення.

Коли потрібна більша точність стабілізації напруги СГ, наприклад відхилення ±1 % від номінального, тоді використають так називані коректори напруги (КН). У цьому випадку доводиться мати справу із САРН фазового компаундування й коректором напруги.

САР генераторів серії МСК заводу „Електросила". Дана система розроблена стосовно до генераторів із приводними дизельними двигунами й паровими турбінами. Регулювання напруги цих генераторів здійснюється за принципом прямого фазового компаундування. Система хоча й відрізняється деякою складністю, але в той же час забезпечує високі параметри регулювання в статичних і динамічних режимах і надійне початкове самозбудження без використання спеціального генератора початкового підмагнічування.

Напруга підтримується зі статичною погрішністю регулювання ± 1 % при зміні коефіцієнта потужності від 0,6 до 1, 0 і коливаннях швидкості обертання не більше ± 2 % у всьому діапазоні зміни навантажень від 0 до 100 % стосовно відповідних номінальних значень. Передбачена також можливість плавної зміни уставки напруги в діапазоні ± 5 % номінального.

Схема системи (рис. 2.7) включає трансформатор компаундування з магнітним шунтом ТФК, блок силових випрямлячів VD1. VD6, коректор напруги КН і додатковий пристрій паралельної роботи ДУ.

Коректор напруги КН містить вимірювальний пристрій, магнітний підсилювач А1 і дросель відбору Lо. Трансформатор ТФК має п'ять обмоток: струмову L_ТА, напруги l_tv, живлення дроселя відбору l_l0, живлення магнітного підсилювача й нелінійного вузла l_a1 і вторинну підсумовуючу L2

Обмотки l_tv й L_A1 розташовані на загальній ділянці магнітопроводу сердечника (до магнітного шунта) і є звичайними обмотками понижуючого трансформатора Вторинна обмотка L2 й обмотка L_L0 розташовані на трансформаторі за магнітним шунтом (стосовно обмотки напруги L_TV). Обмотка L2 здійснює живлення ланцюга порушення генератора, а обмотка l_a1 — живлення магнітного підсилювача й нелінійного вузла коректори напруги. Обмотка l_l0 з підключеними до неї блоком конденсаторів З1 і дроселем L₀ забезпечує надійне самозбудження генератора й коригувальний вплив при відхиленнях напруги.

Рис. 2.7. Принципова схема АФК с КН.

Самозбудження синхронного генератора при холостому ході виробляється за рахунок залишкового намагнічування. Однак через невелике значення залишкової напруги сила струму в ланцюзі обмотки збудження при порівняно великому її опорі малий і може виявитися недостатньої для самозбудження генератора.

Надійне самозбудження забезпечується резонансним контуром, утвореним ємністю блоку конденсаторів З1 й індуктивним опором, що викликано наявністю трансформатора ТФК. Індуктивний опір можна міняти шляхом зміни повітряного зазору магнітного шунта. Контур настроюється на резонанс при частоті 70.80 % номінального значення. Зовнішнім його навантаженням служить обмотка збудження генератора.

При досягненні генератором резонансної частоти струм у контурі, а, отже, і в обмотці L2 різко зростає, завдяки чому напруга в обмотці стає достатнім для надійного самозбудження генератора.

У розглянутій системі автоматичне регулювання напруги забезпечується схемою фазового компаундування в результаті взаємодії сил, що намагнічують, створюваними обмотками Lта й l tv у трансформаторі ТФК Відставання ж вектора струму від вектора напруги в обмотці l tv обумовлено наявністю магнітного шунта. Керування фазовим компаундуванням залежно від напруги, виконується обмоткою l_l0, у ланцюг якої включений дросель відбору Lо, керований коректором напруги. ЭРС, що появляється в обмотці L2, визначається сумарною дією обмоток трансформатора. Геометрична сума сил, що намагнічують, створюваними ампер-витками первинних обмток l ta й l tv трансформатора, викликає дія, що намагнічує, а ампер-витки вторинних обмоток L2 й _LL0 - дія, що розмагнічує. Зміна напруги на виході обмотки в певних межах досягається зміною значення струму в обмотці L2. У свою чергу струм в останній визначається в основному опором її ланцюга, що включає дросель відбору Lо, що працює за принципом дроселя насичення.

При відхиленні напруги генератора від установленого значення в результаті дії коректори напруги змінюється струм керування дроселя відбору. Це приводить до зміни його опору, а, отже, струму в обмотці трансформатора ТФК, і в такий спосіб здійснюється корекція струму збудження генератора.

Корекція напруги визначається робочою характеристикою магнітного підсилювача. При малих напругах генератора магнітний підсилювач А1 незалежно від струму керування не працює, тому що напруга на робочих обмотках також мало. Тільки при напрузі, рівному 0, 8...0,9 номінального значення, струм керування знижується до значення, при якому А1 вступає в дію. Відсутність струму в ланцюзі його виходу до зазначеного моменту забезпечує надійне й швидке самозбудження генератора.

Подальше збільшення напруги генератора приводить до різкого зростання вихідного струму магнітного підсилювача, що, в остаточному підсумку, викликає зниження ЭРС у вторинній обмотці трансформатора ТФК, а, отже, і зниження струму збудження генератора. При досягненні номінального значення напруги процес самозбудження припиняється.

Вимірювальний пристрій коректора напруги КН складається з лінійної й нелінійної частин (див. рис. 2.7). У лінійну частину входить лінійний трансформатор TL1, струм виходу якого пропорційний напрузі генератора, і випрямляч VD25... VD28. Первинна обмотка трансформатора включена на напругу генератора через регулювальний резистор R1 і додатковий пристрій ДУ. Після випрямляча в ланцюг включений резистор зі змінним опором R2.

Рис. 2.8. Дія пристрою коректора напруги.

Нелінійна частина утворена сполученням лінійного TL2 і нелінійного TL3 трансформаторів з випрямлячем VD19... VD24. Таке сполучення дозволяє одержати незмінний струм на виході ланцюга цієї нелінійної частини при коливаннях напруги генератора в досить широких межах (рис. 2.8). До складу її входить також дросель частотної корекції Lк, що забезпечує сталість струму на виході при зміні частоти. У ланцюг включений регулювальний резистор R2 і резистор термокомпенсації R8. Струми лінійної й нелінійної частин вимірювального пристрою спрямовані назустріч один одному й в обмотці керування L_У1, L_У2 магнітного підсилювача А1 віднімаються. З рис. 2.8 бачимо, що у цій обмотці переважає струм нелінійного ланцюга.

Робочі обмотки Lp магнітного підсилювача включені через випрямляч VD7... VD12 по одноперіодній схемі випрямлення й завдяки їхньому зустрічному намотуванню роблять однакова дія, що намагнічує, на сердечник А1. Цим забезпечується його внутрішній позитивний зворотний зв'язок по струму виходу. Напрямок результуючого струму в обмотці керування L_У1, L_У2 створює її дія, що розмагнічує. Обмотка L_O.C1, L_O.C2 магнітні підсилювачі здійснює негативний зворотний зв'язок по виходу коректора напруги й забезпечує усталену роботу системи.

Струм виходу А1 через випрямляч VD13... VD18 надходить в обмотки дроселя відбору Lo. Робочі обмотки останнього з'єднані у дві трифазні зірки, до нульових крапок яких і подається випрямлений струм від А1. Зміна цього струму викликає зміна опору дроселя Lo, а, отже, і сили струму в ланцюзі обмотки l_l0 трансформатора ТФК.

Таким чином, ті самі обмотки дроселя Lo є одночасно й робочими, і керуючими. При збільшенні напруги генератора струм, що розмагнічує, в обмотці _LУ1, _LУ2 магнітні підсилювачі зменшується, його результуючий магнітний потік зростає, а виходить, зменшується опір робочих обмоток Lp. Струм виходу магнітного підсилювача, що намагнічує дросель Lo, зростає, опір робочих обмоток зменшується. Це приводить до зростання струму в обмотці трансформатора ТФК і зменшенню струму порушення генератора. У результаті напруга генератора знизиться до встановленого значення. І, навпаки, зменшення напруги генератора викличе збільшення струму порушення, завдяки чому також буде відновлена номінальна напруга генератора.

Негативній зворотний зв'язок по напрузі збудження ротора, що уведеній в ланцюг коректора за допомогою випрямляча VD29 і резистора R4, підвищує стійкість роботи системи. Зміна уставки напруги генератора може бути виконано зміною опору резистора блоку додаткового пристрою ДУ.