3. Выбор схемы главного тока и разработка схемы грщ

Рис.3. Варианты комплектации СЭЭС источниками электроэнергии

Вариант	Источники электроэнергии
	1	2
1	ДГ	ДГ

Выбираем тип ДГ – МСС-250-500 ОМ4

Синхронные генераторы типа МСС изготовляются мощностью 250 кВт с частотой вращения 500 об/мин.

Исполнение - горизонтальное, на подшипниках качения или скольжения, с самовентиляцией по замкнутому циклу через воздухоохладители.

Климатическое исполнение - ОМ4 по ГОСТ 15150-69.

Возбуждение - от статической системы самовозбуждения по принципу фазового компаундирования, с автоматическим регулированием напряжения при помощи корректора напряжения.

Расшифровка обозначения генератора типа МСК-250-500:

М - машина (морская);

С - синхронная;

С- с самовозбуждением;

250 - мощность, кВА;

500 - частота вращения, об/мин.

Генераторы типов МСС-250-500 ОМ4 и МСК-500-500 удовлетворяют требованиям Правил Российского Морского Регистра судоходства

4.Системы автоматического регулирования напряжения генераторов

При выборе системы регулирования напряжения следует учиты­вать: простоту и удобство обслуживания, время, необходимое для при­ведения системы в рабочее состояние, стоимость, массу и размеры.

Согласно Правилам Регистра, напряжение генераторов пере­менного тока должно поддерживаться в статических режимах с точно­стью ±2,5 %номинального значения при изменении нагрузки от холос­того хода до поминальной. В динамических режимах при набросе 100 % нагрузки и сбросе 50% наибольшее изменение напряжения не должно превышать 20% номинального значения, а время переходного процесса — 1,5 с.

На судах отечественного морского флота имеется множество разно­образных систем стабилизации напряжения, которые можно разде­лить па следующие группы:

системы прямого фазового компаундирования без коррекции напря­жения (фирм «Десау», «Сименс», «Раде Кончар»);

системы прямого фазового компаундирования с корректором напря­жения на магнитных усилителях (фирм «Долмель», «Кавасаки», оте­чественные генераторы типа МСК);

системы прямого фазового компаундирования с корректором напряжения на транзисторах (фирм «Тур», отечественные генераторы ГСС и ГМС);

системы стабилизации напряжения, работающие по отклонению с применением управляемых выпрямителей.

В качестве примера рассмотрим две системы самовозбуждения и автоматического регулирования напряжения, одну из которых (типа МСС) широко применяют на действующих судах, а другую (типа ГМС) устанавливают на строящихся судах.

Система типа МСС. Система, разработанная заводом «Электросила», выполнена по принципу прямого фазового ком­паундирования. Она обеспечивает поддержание напряжения с точностью ± 2,5% номинального значения при изменении нагрузки 0—100%, коэффициента мощности 0,7—0,95 и частоты вращения вала в пределах ± 2% номинальной. Распределение реактивных нагрузок между па­раллельно работающими генераторами обеспечивается с точностью 10% номинального значения наименьшего по мощности генератора. При одинаковых мощностях генераторов оно осуществляется с помощью уравнительных соединений между обмотками возбуждения, а при разных мощностях с помощью компенсатора реактивной мощности, изме­няющего статизм внешней характеристики генератора.

Система самовозбуждения (рис. 12.3) состоит из трехобмоточноготрехстержневого трансформатора ТрФКфазового компаундирования с магнитным шунтом МШ, дросселя отсоса ДО, выполненного в виде дросселя насыщения, и блока силовых выпрямителей В1(РГП — рубильник гашения поля; ПП — переключатель). У трансформатора ТрФКимеются три трехфазные обмотки: первичная токовая w_т,включенная в фазы цепи нагрузки генератора; первичная напряжения w_н , включенная на линейное напряжение генератора, и выходная (вторичная) w_в.

Рис. 4.1. Система самовозбуждения и автоматического регулирования на­пряжения генератором типа МСС

Выходная обмотка трансформатора через блок силовых выпрями­телей В1питает обмотку возбуждения ОВ генератора. Обмотка w_н от­делена от обмоток w_т и w_вмагнитным шунтом MШ. Последний увели­чивает поток рассеяния, пронизывающий обмотку w_т, что приводит к значительному увеличению индуктивного сопротивления обмотки. Ток в ней отстает от напряжения генератора на угол, близкий к 90°, что необходимо для получения фазового компаундирования.

С увеличением тока нагрузки и уменьшения коэффициента мощности увеличивается размагничивающее действие реакции статора и внутрен­нее падение напряжения генератора. Для компенсации влияния этих факторов необходимо увеличить ток возбуждения генератора.

Работу трансформатора ТрФКпо выполнению этой задачи удобнее рассмотреть на векторной диаграмме м.д.с. (рис. 12.4, а). За базисные векторы приняты векторы напряжения U_ги тока нагрузки I_г генера­тора. Вектор м.д.с. обмотки напряженияАw_н из-за наличия магнит­ного шунта отстает от вектора напряжения па 90°. Вектор м. д. с. токо­вой обмотки Aw_тсовпадает по направлению с вектором тока. Резуль­тирующую м.д.с. первичных обмоток Aw_р, создающую магнитный но­ток в трансформаторе, определяют как геометрическую сумму векторов Аw_н и Аw_т.

Рис.4.2.Векторныедиаграммы м. д. с. трансформатора ТрФК и напряжений компенсатора peaктивной мощности

С ростом тока нагрузки, например доI_г1, увеличивается м.д.с. Аw_т1, соответствующая этому току, что приводит к увеличению результиру­ющей м.д.с. Aw_p1. Таким образом, увеличивается магнитный поток трансформатора, э. д. с. его вторичной обмотки и, как следствие, ток возбуждения генератора. При увеличении угла φ, т. е. при снижении cosφ, вектор м.д.с. токовой обмотки Aw_т2поворачивается на угол φ₂, что также приводит к увеличению результирующей м.д.с. Aw_р2и тока возбуждения генератора. Следовательно, в трансформаторе ТрФКосуществлен принцип фазового компаундирования.

Самовозбуждение генератора происходит вследствие остаточного магнетизма. Остаточнаяэ.д.с. в генераторе невелика. Наличие в цепи возбуждения генератора выпрямителя В1(см. рис. 12.3) осложняет процесс самовозбуждения, так как сопротивление выпрямителя при малых напряжениях велико. Для надежного начального самовозбуж­дения в схеме предусмотрен специальный генератор начального подмагничивания ГНП переменного тока с постоянными магнитами мощноcтью 80В·А. Он жестко связан с. валом синхронного генератора и через выпрямитель ВЗ подключен к его обмотке возбуждения. После возбуж­дения синхронного генератора, как только напряжение после выпрями­теля В1станет больше напряжения на выпрямителе ВЗ, последний за­пирается и в дальнейшем генератор ГНПв работе не участвует.

Коррекция напряжения в рассматриваемой схеме осуществляется с помощью управляемого дросселя ДО. Рабочие обмотки ОР дросселя подключены ко вторичной обмотке трансформатора ТрФКпараллель­но выпрямителю В1. Ток, протекающий по обмотке трансформатора ТрФК, разветвляется на две составляющие: I = I_в + I_д (где I_в — ток, проходящий через выпрямитель В1 на возбуждение генератора; I_д — ток, ответвляемый на ДО).

Дроссель отсоса имеет обмотку управления ОУ, которая подключе­на через резистор R1 уставки, терморезистор Rи выпрямитель В2к обмотке напряжения на линейное напряжение генератора. Кроме того, дроссель ДОимеет обмотку отрицательной обратной связи ОС, включенную на напряжение возбуждения генератора. Она служит для согласования характеристики системы самовозбуждения с регулиро­вочными характеристиками генератора.

Коэффициент усиления обратной связи можно изменять резистором R3. В зависимости от тока в обмотке управления изменяется сопро­тивление рабочих обмоток дросселя ДО. Так, при уменьшении напря­жения генератора уменьшается ток в обмотке ОУ дросселя, что приво­дит к увеличению сопротивления рабочих обмоток ОР. С увеличением сопротивления обмоток ОР уменьшается ток I_д, ответвляемый наДО. Уменьшение тока дросселя приводит к уменьшению тока и, как след­ствие, падению напряжения в обмотке w_втрансформатора ТрФК. По­этому увеличивается напряжение, подаваемое на выпрямитель В1:U_в1 = Е₂— I₂Z₂(где Z₂— полное сопротивление вторичной обмотки ТрФК). В результате возрастают ток возбуждения и напряжение генератора.

В цепь обмотки ОУ дросселя включен терморезистор Rс большим отрицательным температурным коэффициентом сопротивления, кото­рый позволяет скомпенсировать температурный увод напряжения ге­нератора. С помощью резистора R1 изменяют уставку напряжения ге­нератора в пределах ±5% номинального. Резистор R2 используют при настройке системы.

Коррекция напряжения при изменении частоты в некоторой сте­пени обеспечивается магнитным шунтом трансформатора ТрФК. Изменение частоты приводит к изменению напряжения генератора, но одновременно изменяется и общее сопротивление обмотки напряже­ния w_нтрансформатора, поэтому ток в этой обмотке не изменяется.

Компенсатор реактивной мощности, обеспечивающий пропорцио­нальное распределение реактивной нагрузки между параллельно ра­ботающими генераторами, состоит из трансформатора тока ТрТи ре­гулируемого резистора R4. Трансформатор ТрТобязательно включает­ся в свободную от подключения обмотки ОУ фазу. Напряжение, пода­ваемое па выпрямитель В2, складывается из линейного напряжения Uвси падения напряжения на резистореR4 (сопротивлением резисто­ра R2 пренебрегаем):

U_В2 =U_BC+ U_R4 =U_BC +I_AR

Работу компенсатора реактивной мощности можно понять из рас­смотрения векторной диаграммы (рис. 12.4, б). Вектор тока фазыАотстает от напряжения (разы А на некоторый угол φ. При этом на вы­прямитель B2 (см. рис. 12.3) будет подаваться напряжение, определя­емое как геометрическая сумма U_BCи I_AR(см. рис. 12.4, б). Если ге­нератор «возьмет на себя» большую реактивную нагрузку, то угол от­ставания вектора I_A1от U_Aувеличится и станет равным φ₁. На такой же угол повернется вектор I_A1R, напряжение па выпрямителе U´_B2увеличится. Следовательно, увеличение реактивной нагрузки воспри­нимается системой как увеличение напряжения, в результате чего уменьшается ток возбуждения генератора. При этом генератор пере­дает часть реактивной нагрузки другому параллельно работающему генератору. При раздельной работе генераторов компенсатор реактив­ной мощности отключается специальным переключателем ПП (см. рис. 12.3), а трансформатор ТрТшунтируется этим же переключате­лем накоротко.