2.2 Устройство и назначение основных блоков арн

В последнее время в АРН в качестве управляющего органа используются тиристоры. Тиристорные регуляторы напряжения с БСГ обеспечивают более точное регулирование напряжения ±1% U_н при cos φ = 0,8, при статизме регулирования не более ±3% и изменении нагрузки от 0 до 100% (см. рис. 2.1).

На рис. 2.2 представлена функциональная схема тиристорного регулятора напряжения.

Рис. 2.2. Блочная схема тиристорного регулятора напряжения: G — гене­ратор; D — определитель ΔU = ±(U_тек – U_зад); EVA — внешний задающий реостат напряжения (U_зад); PID — усилитель; PF — фазосдвигающий блок (Pulse Phase); PA — усилитель фазных импульсов (Pulse Amplifier); Tr — тиристор; OV — защита от перенапряжения; F_G — обмотка возбуждения генератора

Текущее напряжение генератора U_тек и заданное напряжение U_зад от внешнего реостата напряжения подаются на определитель D, где получаем разницу напряжений ΔU, равное:

ΔU = ±(U_тек – U_зад).

Эта величина, равная 1 - 5 В, усиливается PID-усилителем и от него поступает на фазосдвигающий блок, определяющий фазу и угол открытия тиристора. Блок PA усиливает полученный сигнал и подаёт его на управляющий электрод тиристора. Поступающее напряжение на обмотку возбуждения генератора F_G будет зависеть от угла открытия тиристора.

Защита от перенапряжения, например, при коротком замыкании, обеспечивается блоком OV (Overvoltage). В этом случае тиристор полностью открыт, чем исключается возможность возбуждения генератора.

Системы прямого фазового компаундирования успешно используются на современных судах. Они обеспечивают достаточно высокую точность регулирования U_r от 2,5 % до 1 %. Среди них: Siemens, Mitsubishi, Fuji, Basler, Taiyo, Stamford, Nishishioba, Cosimat-N+ и др.

Кроме поддержания стабильности U_r, системы автоматического регулирования напряжения синхронных генераторов, предназначенных для параллельной работы, должны обеспечить распределение реактивной нагрузки между ними соответственно мощностям каждого из них с точностью 10 % от номинальной мощности данного генератора. Такое регулирование должно иметь место при нагрузках от 20 до 100 % номинальной.

Для систем со статическими характеристиками автоматического регулирования напряжения распределение реактивной нагрузки будет зависеть от наклона внешних характеристик. Для оценки неравномерности распределения реактивной нагрузки между параллельно работающими генераторами, имеющими различный статизм регулировочных характеристик (без учета нелинейности), составляющая тока любого генератора может быть определена по формуле:

,

где I_г.р.1, I_г.р.2, … I_г.р.n — реактивная нагрузка, соответственно 1-го, 2-го, ... n-го генераторов; k_с1 k_с2, … k_сn — коэффициенты статизма их регулировочных характеристик.

Из формулы видно, что при статических характеристиках регулирования, реактивная нагрузка распределяется между генераторами обратно пропорционально коэффициентам статизма: чем меньше статизм системы регулирования, тем большую часть приращения суммарного реактивного тока генераторов он компенсирует.