Автоматична синхронізація.
На сучасних кораблях включення СГ на паралельну роботу виробляється, як правило, методом точної синхронізації з використанням автоматичних синхронізаторів, які контролюють виконання умов синхронізації, підганяють частоту обертання генератора, що включають, до частоти мережі, після чого включають генератори на паралельну роботу. На практиці одержали поширення дві системи автоматичної точної синхронізації: з постійним кутом випередження і з постійним часом випередження. Розглянемо принцип роботи однієї з них.
Вище було показано, що напруга між однойменними фазами синхронізуемих генераторів u (напруга биття) являє собою функцію напруг двох частот, причому крива, що обгинає напругу биття, змінюється у функції на піврізниці кутових швидкостей генераторів. Випрямлена напруга кривій, що обгинає напругу биття , можна для певної частоти биття fs представити на рис. 3.6. Як видно з рисунка, обгинаючи напруги биття періодично із частотою fs, пропорційної різниці кутових швидкостей, проходить через нуль. Очевидно, цей момент й є оптимальним з погляду включення генераторів на паралельну роботу, тому що при замиканні ланцюга в цей момент зрівняльний струм буде дорівнювати нулю.
Рис. 3.6. Випрямлена напруга биття для частоти f.
Для того, щоб зробити замикання ланцюга генераторів у точці 0 (див. рис. 3.6), необхідно подати живлення в ланцюг привода автомата трохи раніше з урахуванням часу спрацьовування автомата, тобто в точці А. Цій точці А відповідає час випередження tоп і кут випередження 0.
Сучасний автоматичний синхронізатор, виконаний на напівпровідникових елементах автоматики, представлений функціональною схемою, зображеної на рис.3.7, де:
ФЭ - функціональні елементи, які містять у собі: два трансформатори лінійних напруг (працюючого й генератора, що підключають), трансформатор напруги биття, трансформатор живлення елементів схеми, випрямляча, конденсаторів, що диференціюють, резисторів різного призначення;
БП - блок живлення, що представляє собою випрямний міст, що забезпечує живленням всі елементи автоматичного синхронізатора;
БКН - блок контролю напруг, що контролює рівність діючих значень напруг працюючого й підключаемого генераторів і формує сигнал, що проходить через блок контролю частоти на блок дозволу й заборони;
Рис. 3.7. Функціональна схема автоматичного синхронізатора.
БКЧ - блок контролю частоти, що контролює величину частоти fs напруги биття (тобто рівність частот обертання роторів генераторів і швидкість зміни цієї рівності) і формує сигнал на блок дозволу й заборони БРЗ;
БФО - блок формування випередження, що контролює настання моменту рівності миттєвих значень напруг генераторів і швидкість зміни напруги биття, формує випереджальний сигнал на БРЗ із регульованим часом випередження tоп;
БРЗ - блок дозволу й заборони, формує сигнал на спрацьовування автомата, що включає генератори на паралельну роботу. Дозволяє включення при рівності діючих значень напруг, рівності частот, при повільній зміні цієї рівності, наявності сигналу про підхід до зони дозволеного включення з випередженням часу tоп. БРЗ не допускає (забороняє) проходження сигналу на включення автомата при порушенні хоча б однієї з умов синхронізації, а також при випадковій, короткочасній рівності частот і напруг;
БВ - блок вихідний, являє собою напівпровідниковий підсилювач і реле, що включає своїми контактами ланцюг живлення пристрою, автомата що включає.
Комплект, що складається із БКН, БКЧ, БФО, БРЗ і БВ, називають пристроєм синхронізації (ВУС) і монтують на окремій панелі.
Інші елементи схеми поєднують у пристрій припасування частоти (УПЧ), призначене для припасування частоти синхронізуемих генераторів. УПЧ має два однакових канали, один із яких включає серводвигун (СД) на збільшення енергоносія первинному двигуну (ПД) генератора, що підключають, а другий на зменшення енергоносія ПД. Обоє ці канали у своєму составі мають ФИ1, ФИ2 - формувачі імпульсів, на вхід яких подаються дві різниці напруг працюючих і підключаемих генераторів, взаємне розташування яких у часі залежать від співвідношення частот працюючого й включаемого генераторів (рис. 3.8).
Рис. 3.8. Діаграма напруг формуючого сигналу на блок припасування частоти.
Якщо частота генератора, що включають, f2 < f1, рис. 3.8а, то сигнал на ФИ1I приходить раніше, ніж на ФИ2. Цей сигнал, пройшовши всі елементи першого капала УПЧ, включає СД на збільшення подачі енергоносія й одночасно блокує (виключає) проходження сигналу по другому каналу. Якщо ж f2 > f1 , рис. 3.8б, то раніше приходить сигнал на ФИ2. Цей сигнал, пройшовши всі елементи другого каналу УПЧ, включає СД на зменшення подачі енергоносія й одночасно блокує проходження сигналу по першому каналі;
МВ1, МВ2 - мультивібратори, за допомогою яких вибирають час включення проміжних реле PП1, РП2 у кожному циклі биття;
ППУ1, ППУ2 - напівпровідникові підсилювачі потужності;
РП1, РП2 - проміжні реле, що включають серводвигун на передній або задній хід;
СД - серводвигун, що змінює положення виконавчого органа, що регулює подачу енергоносія в первинний двигун.
Таким чином, УПЧ підганяє частоту генератора, що включають, до частоти працюючого, ВУС контролює дотримання умов синхронізації, формує час випередження tоп і включає автомат генератора на паралельну роботу при дотриманні умов синхронізації, отже, при мінімальних поштовхах зрівняльного струму.
ВИВОДИ
1. Для безаварійної роботи ЭСК при безперебійному електропостачанні споживачів необхідно строго виконувати правила синхронізації корабельних СГ. На сучасних кораблях використаються автоматичні методи синхронізації.
2. Перевагою автоматичної синхронізації є швидкість виконання операцій, малі кидки струму при включенні автомата паралельної роботи СГ. Недоліки: порівняльна складність схем, відносно висока вартість їх особливо з урахуванням дублювання для підвищення надійності.
