2. Системы возбуждения и автоматического регулирования напряжения синхронных генераторов

2.1. Причины, влияющие на напряжение судовых синхронных генераторов

На напряжение судовых синхронных генераторов влияют 3 причины:

1. частота вращения ПД ( дизеля, турбины );

2. изменение тока нагрузки генератора;

3. нагрев при работе обмоток статора и ротора генератора.

Рассмотрим действие этих причин более подробно.

1. При изменении частоты вращения ПД изменяются сразу два параметра синхрон-

ного генератора:

1. частота тока генератора

f =

2. ЭДС обмотки статора генератора

Е = 4,44 f w Ф,

где р – число пар полюсов на роторе генератора ( величина постоянная );

n – частота вращения приводного двигателя генератора, об / мин;

4,44 – постоянный коэффициент;

f – частота переменного тока;

w – число витков фазной обмотки ( величина постоянная );

Ф – магнитный поток возбуждения генератора.

Из приведеннях формул следует, что при уменьшении частоты вращения ПД умень

шаются частота тока генератора, его ЭДС, а значит, и напряжение, и наоборот.

2. Основными приемниками ЭЭ на судах являются асинхронные двигатели. Они создают для синхронных генераторов активно-индуктивную нагрузку.

Действие активной и индуктивной составляющих тока нагрузки ( тока обмотки статора ) проявляется по разному. Так, при увеличении тока нагрузки:

.1. активная составляющая увеличивает тормозной электромагнитный момент гене-

ратора, что приведет к уменьшению скорости ПД и снижению напряжения СГ;

.2. индуктивная составляющая ослабляет магнитный поток генератора, что также

приводит к уменьшению его напряжения.

Таким образом, при набросе нагрузки каждая составляющая тока нагрузки снижает напряжение генератора.

3. При работе генератора его две обмотки - обмотка статора и обмотка возбуждения ( на роторе ), нагреваются, потому сопротивление обмоток увеличивается. В результате

увеличивается падение напряжения на активном сопротивлении обмотки статора, а также и уменьшается ток возбуждения. В обоих случаях напряжение генератора уменьшается.

2.2. Компенсация действия причин, вызывающих изменение напряжения синхронных генераторов

Современные АРЧ и АРН позволяют успешно компенсировать действие причин, вызывающих изменение напряжения генераторов. При этом, в случае, если действие ка-

ких-либо причин не в состоянии компенсировать АРЧ, это делает АРН.

Например, если АРЧ дизеля ( турбины ) работает ненадежно, имеющийся в схеме АРН генератора узел частотной коррекции ( см. ниже ) изменяет в нужном направлении ток возбуждения генератора, поэтому напряжение получается стабильным.

Так, в случае, если частота вращения приводного двигателя генератора меньше но-

минальной, что приводит к уменьшению частоты тока и напряжения генератора, этот узел увеличивает ток возбуждения и тем самым восстанавливает напряжение.

Стабилизацию напряжения при изменении тока нагрузки по величине и характеру обеспечивает одновременное действие АРЧ и АРН.

Например, при набросе нагрузки на генератор АРЧ увеличивает подачу топлива, компенсируя увеличение тормозного электромагнитного момента генератора и стабилизи

руя частоту тока, а АРН увеличивает ток возбуждения генератора, восстанавливая напря-

жение до номинального ( см. ниже ).

Стабилизацию напряжения при нагреве генератора обеспечивается при помощи уз-

ла температурной компенсации в составе АРН ( см. ниже ). При нагреве этот узел авто-

матически увеличивает ток возбуждения генератора, восстанавливая напряжение до номи-

нального.