2. Общие методические указания.
В пособии даются примеры расчета систем прямого амплитудно-фазового компаундирования (ПАФК) для генератора МС 99-8/8, рассматривается расчет трех разновидностей управляемых систем ПАФК. Две из них относятся к системам с индуктивными компаундирующими сопротивлениями: система ПАФК без трансформации напряжения (рис. 1) и система ПАФК с трехобмоточным трансформатором (рис. 2). В третьей системе имеются и реакторы и конденсаторы - это резонансная система ПАФК (рис.3). Во всех трех случаях в неуправляемую часть системы ПАФК входят компаундирующий элемент (реактор, выполненный на трехфазном сердечнике с воздушным зазором), компаундирующий трансформатор ТК и выпрямитель В, питающий обмотку возбуждения СГ. ТК содержит токовую обмотку W3 и выходную обмотку W2, на рис.2 и 3 у ТК имеется также обмотка напряжения W1, а в последнем случае и обмотка W4, к которой подключены батареи конденсаторов С, обеспечивающих безотказное самовозбуждение СГ. В тех случаях, когда в двух других вариантах системы ПАФК расчет показывает отсутствие начального самовозбуждения СГ, оно выполняется с помощью генератора начального возбуждения ГНВ, подключаемого к обмотке возбуждения через выпрямитель ВНВ.
Регулирование тока возбуждения СГ по отклонению его напряжения осуществляется корректором напряжения КН, который изменяет угол управления aу двух тиристоров Т1 и Т2. Этот угол тем меньше, чем больше разность между действительным и заданным значениями напряжения СГ. При уменьшении aу увеличиваются токи тиристоров и уменьшается принужденная составляющая тока возбуждения СГ.
Рис. 1. Схема принципиальная электрическая управляемой
системы ПАФК без трансформации напряжения
Рис. 2. Схема принципиальная электрическая управляемой системы
ПАФК с трансформацией напряжения
Рис. 3. Схема принципиальная электрическая управляемой резонансной системы ПАФК
Трансформатор тока ТТ и трансформатор параллельной работы ТПР вместе с резисторами R1 и R2 включены во входную цепь КН и служат для равномерного распределения реактивных токов между параллельно работающими СГ. Резистор УН предназначен для изменения заданного напряжения СГ. КН получает питание от трансформатора ТПК и выпрямителя ВПК.
На рис.1 тиристоры отбора Т1 и Т2 включены по схеме “фаза1 - фаза2 и фаза3 - фаза2”, которую условно обозначим Ф1-Ф2/Ф3-Ф2. На рис. 2 и 3 тиристоры включены между полюсами выпрямителя В и его входной фазой (фазами). Условные обозначения включения тиристоров при этом имеют вид: П1-Ф1/Ф1-П2 (рис. 2) и П1-Ф1/Ф2-П2 (рис. 3), где П1 - анод (положительный вывод) выпрямителя В, а П2 - его катод.
К каждому из вариантов системы ПАФК может быть применен любой из этих вариантов подключения тиристоров отбора, причем в качестве фаз Ф1 и Ф2 могут использоваться любые фазы выпрямителя В.
Выпрямитель обмотки возбуждения составлен из кремниевых лавинных диодов. Лавинная характеристика на обратной ветви вольт-амперной характеристики таких диодов, как у стабилитронов, позволяет применять их в качестве элементов защиты цепей от импульсных перенапряжений, которые в рассматриваемом случае возникают во время переходных процессов в системе ПАФК. Такие диоды надежно работают без применения дополнительных мер их защиты от перенапряжения. Номинальные данные лавинных диодов даны в приложении 2.
В качестве тиристоров отбора используются лавинные тиристоры, обладающие повышенной устойчивостью к перенапряжениям. номинальные данные лавинных тиристоров даны в приложении 3.
Выбор конденсаторов, предназначенных для резонансной системы ПАФК, производится на основании данных приложения 4.
В примере расчета и в курсовом проекте опускается расчет источника питания корректора напряжения.
При расчете реакторов и трансформаторов систем ПАФК определяются размеры сердечников, сечения обмоточных проводов и числа витков обмоток. Температуры нагрева обмоток для разных классов изоляции приведены в приложении 5. Размеры круглых и прямоугольных проводов и шин даны в приложении 6. Проверка размещения обмоток в окне сердечника и тепловой расчет не проводятся.
Порядок и объем расчетов должен соответствовать примерам, приведенным в пособии.
Благодаря наличию выпрямителя системы ПАФК нелинейны. В пособии выполняется расчет элементов систем ПАФК по формулам, учитывающим только первые гармоники токов и напряжений (с достаточной для инженерных расчетов точностью). При этом выпрямитель с обмоткой возбуждения заменяется эквивалентной звездой активных сопротивлений.
Вывод формул, по которым производится расчет, в пособии не показан. Большинство из них рассматривается в лекционном курсе “Судовые электроэнергетические системы”.
Полностью в необходимом для курсового проекта объеме показан расчет системы с трехобмоточным трансформатором и индуктивными компаундирующими сопротивлениями. Для других случаев даются примеры лишь той части расчетов, которая выполняется по формулам, отличным от формул для этого варианта системы ПАФК.