Меры безопасности

Эксплуатацию регулятора производить в соответствии с Правилами технической эксплуатации судовых технических средств, настоящим техническим описанием и инструкцией по эксплуатации.

Персонал, обслуживающий регулятор, должен знать его электрическую принципиальную схему, изучить техническое описание и инструкцию по эксплуатации.

Техническое обслуживание регулятора производить только при отключенном генераторе и выполнении правил техники безопасности.

При монтаже регулятора металлоконструкции должны быть надежно заземлены.

Контрольные вопросы

1. Принцип действия системы возбуждения ЦTPH.

2. Устройство АРН.

3. Принцип действия АРН.

4. Возможные неисправности системы возбуждения.

5. Обслуживание системы возбуждения ЦTPH.

Глава 10. Регулятор напряжения типа трн

ТРН обеспечивает:

• автоматическое поддержание напряжения в пределах 2 % от номинального при изменении нагрузки от холостого хода до номинальной в статическом режиме;

• автоматическое восстановление напряжения с отклонением ± 2 % за время не более 2 с при набросе 50 % или сбросе 100 % нагрузки по току генератора;

• автоматическое отключение возбуждения генератора при понижении частоты напряжения генератора до 45 Гц.

Состав

Регулятор состоит из следующих составных частей (рис. 10.1):

• панели силового блока БС-01 (1 шт.);

• панели блоков измерения, управления и защит ПБИУЗБ-01 (1 шт.).

Конструктивно он выполнен в виде шкафа одностороннего обслуживания, в котором размещены панели силового блока и блоков электроники.

На панели силового блока (см. рис. 10.1) размещены:

• диод VD1 с охладителем;

• тиристор VS1 с охладителем;

• быстродействующий предохранитель FUI.

На панели электронных блоков размещены:

• трехфазное измерительное звено, состоящее из понижающих трансформаторов TV1 ÷ TV3 и резисторов R40 ÷ R42;

  Рис. 10.1. Схема соединений печатных плат и панелей

• блок измерения и управления, состоящий из платы измерения и управления ИЭ-01 с дросселем LR и резистором R44; реле К1 с мостом АD30, конденсатором С16 и резистором R43; цепи самовозбуждения синхронного генератора с элементами R39, VD31, кнопкой П, контактами К1:1, К1:2;

• блок защиты, состоящий из платы защит ПЗ-01, реле К2 с контактами К2:1, К2:2, К2:3;

• цепь защиты тиристора VS1-С14, R38;

• клеммная сборка с контактами 1:1 ÷1:20;

• силовой блок представляет собой однофазный однополупериодный управляемый выпрямитель (VS1, VD1).

Назначение

ТРН предназначен для установки на судах в качестве регулятора напряжения в системах возбуждения синхронных генераторов как

щеточных, так и бесщеточных.

Принцип действия

Регулятор работает по принципу вертикального способа управления, который состоит в сравнении переменной кривой напряжения и регулируемого постоянного напряжения. В момент равенства этих напряжений сравнивающее устройство не выдает сигнала на усилитель.

При нажатии кнопки «П» на обмотку возбуждения вращающегося синхронного генератора с частотой ниже синхронной подается напряжение остаточного намагничивания (или генератора начального возбуждения через диоды), происходит самовозбуждение генератора. При этом тиристор VS1 полностью открыт, так как на его управляющий электрод подается возрастающее напряжение по цепи самовозбуждения: С11 - К1:1 - К39 - VD29 -К1:2 - П-4.

Когда напряжение генератора возрастает до 200 В, включается реле К1 и размыкающими контактами К1:1, К1:2 разрывает цепь самовозбуждения. Так как к этому моменту на управляющий электрод тиристора VS1 от платы измерения и управления ПЭ-01 уже поступает напряжение управления, тиристор VS1 переходит в режим регулирования напряжения. Процесс самовозбуждения генератора заканчивается далее включившимся в работу регулятором.

При включенном регуляторе напряжение, а следовательно, и ток возбуждения синхронного генератора определяется углом открытия тиристора VS1, формируемым блоком измерения и управления ПЭ-01 в функции напряжения генератора и реактивного тока нагрузки.

Электронный блок измерения и управления (рис. 10.2) представляет собой систему импульсно-фазового управления тиристором VS1. Работа основана на сравнении синхронизированного с сетью пилообразного напряжения и управляющего напряжения, пропорционального напряжению генератора и реактивному току нагрузки, формируемого трехфазным измерительным звеном. В те моменты времени, когда сумма указанных напряжений превышает заданный уровень, срабатывает управляемый блокинг-генера­тор, выдающий импульс на управляющий электрод тиристора VS1, который открывается до конца данного полупериода напряжения U_c. В дальнейшем процесс повторяется. При этом напряжение возбуждения генератора увеличивается.

Стабилизатор напряжения платы ПЭ-01 предназначен для питания узлов электронного блока. Он получает питание от трансформатора TV1 через выпрямитель VD7. Это напряжение сглаживается конденсатором С7 в пределах 22-36В. Напряжение на базе VT7 фиксировано параметрическим стабилизатором (резистор R18 и стабилитрон VD10) на уровне 18В. Поэтому выходное напряжение, снимаемое с эмиттера VT7, практически стабильно (поскольку повторяет напряжение на базе). На выходе стабилизатора включен фильтрующий конденсатор С8, уровень напряжения на котором 15-16 В.

Рис. 10.2. Схема электронного блока измерения и правления ПЭ-01

Пилообразное напряжение, синхронизированное с сетью, вырабатывается следующим образом: диод VD8, нагруженный резистором R19, выдает пульсирующее напряжение с частотой сети. Это напряжение огранивается по величине цепочкой R20, VD9 до уровня 3 В и поступает на базу VT8. Поскольку транзистор VT8 закрыт только тогда, когда напряжение на его базе достаточно мало (меньше 0,6 В), то транзистор VT10 будет закрыт только в те моменты, когда питающее напряжение близко к нулю, при этом VТ8 закрывается, на базу VT10 через резистор R25 поступает положительное напряжение со стабилизатора, VT10 открывается и по цепи С9 - R24 - VT10 происходит разряд конденсатора С9. Заряд С9 идет непрерывно через двухполюсник из резистора R23 и транзистора VT9, который образует так называемый источник тока, так как ток, протекающий через подобный двухполюсник мало зависит от приложенного к нему напряжения и определяется типом используемого транзистора и номиналом R23. Благодаря этому, заряд С9 идет практически линейно, напряжение на нем имеет пилообразную форму. Размах «пилы» зависит от величины С9, R23 и частоты питающей сети. При номинальной частоте размах «пилы» устанавливается резистором R23 (при необходимости заменой С9 и VT9) в пределах 24В. Его нельзя уменьшаться во избежание чрезмерного увеличения коэффициента усиления регулятора и возникновения автоколебаний. Стабилитрон VD12 ограничивает напряжение на С19 на уровне 5 В; так как при низкой частоте (остановка, пуск дизеля) или возможных неисправностях С9 может зарядиться до напряжения равного выходному стабилизатора. Пилообразное напряжение, поступившее с С9, суммируется с управляющим напряжением.

Управляющее напряжение снимается с диагонали нелинейного моста R28, VD21, R29, VD22 измерительного узла. На другую диагональ нелинейного моста поступает выпрямленное трехфазным мостом VD13-VD18 и сглаженное двухзвенным R-C фильтром R26-C11, R27-C12 напряжение от измерительного звена. Резистор R26 переменный. С его помощью задается уровень напряжения, необходимый для нормальной работы нелинейного моста. В номинальном режиме напряжение на выходе нелинейного моста близко к нулю, а от измерительного звена поступает напряжение около 30 В. Когда уменьшается или возрастает напряжение генератора, то на выходе нелинейного моста действует напряжение, что отличается от напряжения на выходе измерительного звена в ту или иную сторону от заданного значения 30 В. Напряжение на выходе нелинейного моста будет отличаться от нуля на величину, пропорциональную величине отклонения, и с соответствующей полярностью. Резистор R26 позволяет регулировать напряжение срабатывания схемы сравнения в пределах 20÷40 В.

Сумма управляющего напряжения с нелинейного моста и пилообразного напряжения через резистор R31 поступает на базу транзистора VT11. Стабилитрон VD23 защищает вход транзистора от чрезмерного напряжения при значительных отклонениях входного напряжения схемы сравнения от номинального (при пуске, остановке, сбросе или увеличении нагрузки). Если напряжение на базе VT11 превысит уровень около 0,6 В, то он откроется, зашунтирует вход VT12, который закроется и по цепи R33, R35, R36 на базу транзистора VT13 блокинг-генератора будет формировать импульсы, которые через трансформатор ТИ и диод VD27 в положительной полярности поступят на управляющий электрод тиристора VS1. Элементы VD25, R37 блокинг-генератора предназначены для создания небольшого положительного смещения на эмиттере VT13, что препятствует запуску блокинг-генератора открытым VT12, то есть тогда, когда сумма управляющего и пилообразного напряжений на базе VT11 меньше 0,6 В. Таким образом, при изменении управляющего напряжения изменяется время, в течение которого напряжение на базе VT11 больше 0,6 В, а значит, и время включенного состояния тиристора, которое определяет напряжение на выходе регулятора. Диод VD26 защищает VT13 и обмотки трансформатора ТИ от пробоя при резком закрытии VT13.

Электронный блок защит обеспечивает:

• защиту обмотки возбуждения от перегрузки по току при вращении невключенного генератора с пониженной частотой (защита от пониженной частоты);

• защиту генератора от работы при неисправном регуляторе (защита от перенапряжения).

Защита от пониженной частоты. При пониженной частоте вращения генератора-f регулятор полностью открывает тиристор VS1, пытаясь поддерживать номинальное напряжение. Защита от пониженной частоты транзистором VT5 блокирует при f<45 Гц блокинг-генератор VT13 блока измерения и управления, тиристор VS1 закрывается полностью и отключает обмотку возбуждения.

Защита работает следующим образом (рис. 10.3). С вторичной обмотки трансформатора TV1 (клеммы 11, 28 В) положительные полуволны напряжения, ограниченные стабилитроном VD3, преобразуются триггером Шмита Д1.2 в прямоугольные импульсы с крутыми фронтами, которые поступают на вход инвертора Д1.3 и на входы 3 и 4 формирователя Д2. Длительность импульсов, формируемых триггером Д1.2 определяется частотой генератора. С уменьшением частоты длительность импульсов возрастает. Формирователь Д2 формирует по передним фронтам поступающих импульсов прямоугольные импульсы стандартной длительности с выхода 1 формирователя Д2 поступают на вход 4 элемента сравнения Д3.1 и сравниваются с инвертированными импульсами триггера Д 1.2, поступающими на вход 5. Элементом сравнения Д3.2 сравниваются не инвертируемые импульсы триггера Д1.2 и инвертируемые импульсы стандартной длительности формирователя Д2. Инвертированные импульсы с элементов сравнения Д3.1 и Д3.2 поступают соответственно на входы 9 и 13 выходного триггера Д3.3, Д3.4. Если частота генератора f>45 Гц на выходе 8 выходного триггера напряжение равно нулю, транзистор VT5 открыт, регулятор включен. Если частота генератора f<45 Гц, т.е. длительность импульсов формирователя Д2 уменьшается, происходит изменение состояния выходного триггера. На базу транзистора VT5 с выхода 8 поступает запирающее напряжение, транзистор VT5 закрывается, блокирует блокинг-генератор блока измерения и управления, тиристор VS1 закрывается.

Рис. 10.3. Схема платы защиты

Защита от перенапряжения. При исправном регуляторе повышение напряжения генератора на 2 % вызывает прекращение поступления импульсов на управляющий электрод тиристора VS1. Повышение напряжения выше 2 % возможно только при неисправном регуляторе или поврежденном тиристоре. Защита при перенапряжении с задаваемой выдержкой времени включает реле К2. Реле К2 включает контактор защиты IKM.

Примечание: Если выключатель гашения поля возбуждения генератора IQF имеет катушку дистанционного отключения РцДц, то контактор IKM не устанавливается, а реле К2 замыкает цепь катушки РцДц и включает IQF. Контактор IKM контактом IKM.1 формирует под автоматическим выключателем IQF короткозамкнутую цепь и автоматический выключатель IQF выключается и отключает обмотку возбужденного генератора. Одновременно реле К2 отключает генераторный автоматический выключатель.

Защита работает следующим образом. Напряжение с вторичной обмотки трансформатора TV1 (28 В) через ограничивающий резистор R1 поступает на установочный потенциометр R2, а с него на вход 5 триггера Д1:1. Если напряжение генератора превысит заданное значение, триггер Д1:1 формирует прямоугольные импульсы, поступающие на базу ключевого транзистора VT1. Импульсным током транзистора VT1 через зарядный резистор R5 и диод VD1 заряжается конденсатор С1, резистором R7 и потенциометром R6 устанавливается выдержка времени срабатывания защиты. Напряжение, снимаемое с R9, усиливается эмиттерным повторителем VT2 и подается на ключевой усилитель мощности, реализованный на транзисторах VT3, VT4 разной проводимости и питает катушку реле К2. Если напряжение генератора превысит уставку, схема защиты от перенапряжения с установленной с помощью R6 выдержкой времени включит реле К2. Напряжение питания микросхем блока защит (5 В) стабилизируется транзисторным стабилизатором, собранным на транзисторе VT6, стабилитроне VD4 и диоде VD5.

Таблица 10.1 — Возможные неисправности и способы их устранения

Наименование неисправности, внешнее проявление и дополнительные признаки	Вероятные причины	Метод устранения
1. При включенной кнопке П генератор не возбуждается	Неисправны VD1, VS1, FU1	Заменить неисправный элемент
	Обрыв в цепи самовозбуждения генератора	Устранить обрыв в цепи самовозбуждения
2. После самовозбуждения генератора срабатывает защита от перенапряжения	Неисправно реле K1 (не разрывает цепь самовозбуждения генератора) или выпрямительный мост VD30	Заменить реле K1 или выпрямительный мост
	Неисправны элементы измерительного звена или платы измерения и управления ПЭ-01. На управляющий электрод тиристора VS1 не поступают управляющие импульсы	Заменить плату ПЭ-01 или неисправный элемент измерительного звена