1387

потребителей.

Агрегаты имеют в основном одинаковое конструктивное ис­ полнение. Их отличие заключается в установке различных пер­ вичных двигателей и генераторов (по номинальным мощности и частоте вращения), в различных способах возбуждения гене­ раторов и использовании различных приборов и аппаратов (по номинальному току).

напряжения.

Изоляция обмоток — класса В с последующим покрытием и пропиткой лаками и компаундами для придания повышенной влагостойкости. Генераторы допускают перегрузку по току без опасного перегрева обмоток на 10% в течение 2 ч, на 25% — в течение 30 мин и на 50% — в течение 1 мин. Короткие замы­ кания при номинальных значениях напряжения и частоте вра­ щения генераторы выдерживают без механических поврежде­ ний обмоток.

Технические данные синхронных генераторов, применяемых в передвижных электростанциях, приведены в табл. 12.1.

Таблица 12.1

Технические данные синхронных генераторов

П р и м е ч а н и е . Номинальная частота вращения всех двигателей 1500 об/мин.

421.

При включении асинхронного двигателя с короткозамкну­ тым ротором возникает пусковой ток, протекающий в обмотках двигателя и генератора, а также в проводах электрической сети. Пусковой ток является причиной снижения напряжения генератора и увеличения потери напряжения в сети, в резуль­ тате чего снижается напряжение и на зажимах включенного двигателя.

Уменьшение напряжения на зажимах двигателя ведет к тому, что’ включенный двигатель разгоняется медленно или, будучи под нагрузкой, не разгоняется совсем. Питаемые от этого же генера­ тора двигатели при снижении напряже­ ния на их зажимах затормаживаются, а при значительной нагрузке на валу — останавливаются. Затормаживание ра­ ботающих двигателей вызывает увеличе­ ние потребляемого ими тока, что ведет к дальнейшему понижению напряжения генератора и дополнительной потере на­ пряжения в сети. Значительное умень­ шение напряжения может повлечь за со­ бой также отпадание якорей реле и кон­ такторов. Поэтому на время пуска асинхронного двигателя необходимо уве­ личить ток возбуждения синхронного ге­ нератора таким образом, чтобы было скомпенсировано уменьшение его э. д. с.

вследствие размагничивающего действия реакции якоря генератора. Это достига­ ется при помощи различных схем регу­ лирования тока возбуждения генератора

в зависимости от тока его статора и напряжения на зажимах (схем компаундирования).

Схема регулирования напряжения генераторов типа ЕС по­ казана на рис. 12.1. У этих генераторов отсутствует возбуди­ тель, а напряжение на зажимах статора генератора СГ появля­ ется вследствие самовозбуждения. Принцип самовозбуждения состоит в том, что магнитный поток остаточного магнетизма сердечника ротора, на котором расположена обмотка возбуж­ дения ОБ, индуктирует в дополнительной статорной обмотке ОД генератора переменное напряжение, выпрямляемое меха­ ническим выпрямителем ВМ.

Механический выпрямитель ВМ имеет разрезное кольцо, за­ крепленное на валу генератора посредством шпонки. Разрезное кольцо набрано из рабочих и холостых проводниковых пластин (ламелей), число которых равно числу полюсов машины. Плас­ тины изолированы друг от друга прокладками. Ширина холос­ тых пластин вместе с прокладками равна ширине щеток, к ко-

422

ТОрЬш присоединены зажимы дополнительной обмотки О Д ге­

нератора.

Рабочие пластины соединяются через одну между собой пе­ ремычками, образуя две ветви, подключаемые к зажимам об­ мотки возбуждения ОВ. Таким образом, остаточное напряжение обмотки ОД, выпрямленное механическим выпрямителем ВМ, вызывает появление тока в обмотке возбуждения ОВ, что вле­ чет за собой в свою очередь увеличение напряжения генера­ тора. В результате на зажимах статора генератора СГ устанав­ ливается напряжение, величина которого зависит от резистора

уставки СУ.

При увеличении тока нагрузки генератора соответственно увеличивается ток в цепи стабилизирующего трансформатора СТ, который создает дополнительное напряжение в цепи об­ мотки ОД, т. е. увеличивает ток в обмотке возбуждения ОВ, под­ держивая таким образом напряжение на зажимах генератора постоянным. Степень влияния стабилизирующего трансформа­ тора СТ на напряжение генератора можно регулировать при по­ мощи сопротивления компаундирования СК.

Однако системы самовозбуждения с механическим выпрями­ телем отличаются низкой эксплуатационной надежностью — ла­ мели выпрямителя подгорают и самовозбуждение не происходит. Кроме того, напряжение, которое устанавливается на зажимах генератора, зависит не только от тока, но и от коэффициента мощности нагрузки, что не может быть учтено схемой на рис. 12.1.

Тем не менее, передвижные электростанции с подобными схе­ мами регулирования возбуждения еще широко распространены.

С целью исключения указанных недостатков в генераторах ГСС 104-4Э экскаваторов ЭТР253 применяют статическую схему самовозбуждения (рис. 12.2). Чтобы напряжение генератора при любой нагрузке оставалось неизменным, его силу тока возбуж­ дения необходимо изменять в соответствии с силой тока на­ грузки и его характером. Для этого в схеме возбуждения исполь­ зован принцип фазового компаундирования, заключающийся в электромагнитном сложении двух составляющих тока возбуж­ дения: первая составляющая пропорциональна напряжению ге­ нератора, вторая составляющая пропорциональна силе тока ге­ нератора. Эти составляющие сдвинуты друг относительно друга под углом, зависящим от характера нагрузки.

Электромагнитное сложение составляющих тока выполня­ ется в силовой части статической системы возбуждения, состоя­ щей из компаундирующего трансформатора Тр и силового вы­ прямителя ВК. Наличие выпрямителя, имеющего нелинейное со­ противление, затрудняет самовозбуждение генератора, поэтому в генераторе ГСС 104-4Э применена резонансная система воз­ буждения, в которой в момент резонанса сила тока возбужде­ ния не зависит от сопротивления выпрямителей.

423

Условия резонанса создаются с помощью конденсаторов С4, С5 и С6, питаемых от обмотки трансформатора Тр. При час­ тоте тока 50 Гц, соответствующей частоте вращения вала гене­ ратора 1500 об/мин, емкостное сопротивление конденсаторов хс равно индуктивному сопротивлению генератора хь.

Блок питания. !

Рис. 12.2. Принципиальная схема генератора ГСС 104-4Э:

R H i ? п—резисторы; С1—СЗ — конденсаторы защитные; С4—С6 — конденсаторы началь­

ного возбуждения; ВПУ и ВК — выпрямители; Г — обмотки статора генератора; О В Г — обмотка возбуждения генератора; Тр — компаундирующий трансформатор; w\, w2, w с,

Шд. а>п, wу — обмотки компаундирующего трансформатора

Для стабилизации напряжения генератора трансформатор Тр выполнен управляемым. В нем имеется обмотка управления wY, питаемая постоянным током от силового выпрямителя ВК и вы­ прямителя питания управления ВПУ через резисторы R и Rn- При уменьшении или увеличении силы тока в обмотке управле­ ния соответственно изменяются образующийся магнитный по­ ток, насыщение сердечника трансформатора, а следовательно, и ток возбуждения генератора.

Напряжение генератора на холостом ходу и при всех нагру­ зочных режимах поддерживается постоянным с точностью ±4%

424

от номинального значения. Изменение уставки напряжения гене­ ратора осуществляется изменением величины сопротивления ре­ зистора Rn в цепи обмотки управления wy.

Для поддержания постоянства напряжения синхронных гене­ раторов с электромашинными возбудителями (например, С117-4 или ГСС104-4) служат регуляторы УБК. Эти регуляторы по­ строены по принципу управляемого фазного компаундирования и регулируют силу тока возбуждения синхронного генератора в зависимости от изменения тока статора, коэффициента мощ­ ности и отклонения напряжения статора генератора от номи­ нального значения.

Регуляторы выпускают двух типов: УБК-0 и УБК-1. Принци­ пиальная схема регулятора УБК-0 показана на рис. 12.3. Регу­ лятор УБК включают в цепь возбуждения возбудителя В присое­ динением выходного силового выпрямителя ВС к обмотке воз­ буждения ОВВ возбудителя параллельно с самовозбуждением через реостат РШ.

Основным элементом схемы является универсальный много­ обмоточный трансформатор фазного компаундирования с подмагничиванием УТЛ. Этот аппарат представляет собой тран­ сформаторный магнитный усилитель с двумя обмотками пита­ ния: последовательной wT и параллельной wu.

Первичная последовательная (токовая) обмотка wт включена непосредственно в цепь тока статора генератора СГ и конструк­ тивно выполняется так, что можно включать трансформатор УТП непосредственно в две фазы статора генератора (на раз­ ность или сумму токов двух фаз). Первичная параллельная об­ мотка (обмотка напряжения) wn питается от напряжения гене­ ратора через балластный резистор— дросселя с воздушным за­ зором ДФ.

425

Электродвижущая сила во вторичной обмотке w2 трансфор­ матора УТП является геометрической суммой двух составляю­ щих: э. д. с., пропорциональной силе тока статора генератора (или геометрической сумме токов фаз, в которые включена об­ мотка wT УТП), и э. д. с., пропорциональной напряжению гене­ ратора. Фаза между этими э. д. с. выбирается таким образом, чтобы результирующий ток во вторичной обмотке при прочих равных условиях возрастал с уменьшением коэффициента мощ­ ности нагрузки генератора.

Напряжение и ток вторичной обмотци выпрямляются сило­ вым выпрямителем ВС и подаются на обмотку возбуждения возбудителя ОВВ.

При подмагничивании УТП постоянным током его сопротив­ ление намагничиванию уменьшается, вследствие чего уменьша­ ется сила тока во вторичной обмотке w2, что в конечном итоге влечет за собой уменьшение силы тока в обмотке возбуждения генератора СГ

Для подмагничивания УТП в нем предусмотрена обмотка уп­ равления wy, которая включена через выпрямитель корректора ВК и балластный резистор РБ на дроссель ДН корректора на­ пряжения. Зависимость силы тока в обмотке wy от напряжения генератора такова, что по мере возрастания напряжения генера­ тора сила тока в обмотке возрастает. При уменьшении напряже­ ния генератора уменьшается подмагничивание УТП, увеличива­ ется сила тока в обмотке ш2 и в конечном итоге уменьшается на­ пряжение генератора.

При холостом ходе генератора получает питание только об­ мотка wn УТП. Сила тока в обмотке w2 в этом случае доста­ точна, чтобы регулятор поддерживал напряжение на холостом ходу генератора и при малых нагрузках.

При уменьшении коэффициента мощности и одном и том же значении напряжения, а следовательно, и силы тока управле­ ния, сила тока выхода регулятора возрастает. Поэтому условия работы корректора при фазовой схеме компаундирования зна­ чительно облегчены.

При глубоких снижениях напряжения и коротком замыкании генератора регулятор обеспечивает высокую степень форсировки возбуждения. Это обусловлено тем, что коэффициент трансфор­ мации УТП выбирают с условием подмагничивания. При значи­ тельном снижении напряжения или коротком замыкании под­ магничивание уменьшается и степень компаундирования резко возрастает, повышая силу тока в обмотке ОВВ. Секционирован­ ные обмотки УТП позволяют изменять коэффициент трансфор­ мации в широких пределах.

Уставка поддерживаемого регулятором напряжения задается установочным реостатом РУ, включенным в цепь обмотки дрос­ селя ДН.

Регулятор УБК-0 имеет максимальную выходную мощность

426

160 Вт при максимальном выпрямленном токе 4,5 А. Он дает возможность регулировать напряжение генератора в режиме хо­ лостого хода, при изменении нагрузки от нуля до номинальной, изменении коэффициента мощности от 0,6 (отстающий) До 1, обеспечивает форсировку возбуждения при коротких замыка­ ниях и снижении напряжения до 80% от поминального и ниже длительностью до 1 мин. При этих условиях точность поддержа­ ния напряжения составляет 100 ± (1—2)%.

В регуляторах УБК-1 (максимальная выходная мощность 320 Вт) применена более сложная схема корректора напряже­ ния, а также имеются цепи для частотной коррекции. Поэтому точность поддержания напряжения регулятором УБК-1 состав­ ляет 100±0,5 %.

Передвижные электростанции комплектуются также распре­ делительными щитами для присоединения нагрузок. Щиты имеют общие шины (обычно 380 В), питание к которым подво­ дится по кабелю от зажимов статора генератора. От этих шин отходят ответвления, к которым через установочные автоматы (с тепловыми и электромагнитными расцепителями) при по­ мощи кабелей могут быть присоединены асинхронные двига­ тели или другие нагрузки электростанции.

Для измерения силы тока каждого ответвления служат ам­ перметры прямого включения или трансформаторы тока. На­ пряжение контролируется вольтметром; для контроля изоляции всей сети служит вольтметр с переключателем, позволяющим поочередно измерять фазные напряжения.

§78. Пуск асинхронного короткозамкнутого двигателя от синхронного генератора соизмеримой мощности

Мощность включаемого асинхронного двигателя не может быть произвольно большой и зависит от мощности генератора и требований, связанных с устойчивой работой электропривода (см. § 77). Таким образом, предельная мощность короткозамк­ нутого двигателя может быть определена из условия ограниче­ ния провала (наибольшего снижения) напряжения до заданной величины или из условия обеспечения разгона привода под на­ грузкой вне зависимости от величины провала напряжения.

Определение провала напряжения аналитическим путем сложно. Аналитические методы целесообразно применять в про­ цессе проектирования новых установок. На практике можно приближенно определить предельную мощность двигателя ис­ ходя из условия ограничения провала напряжения до 10—25 %. Если величина провала напряжения задана, то для каждого заранее выбранного генератора можно построить кривую пре­ дельной мощности внезапно приложенной нагрузки.

С этой целью для генератора с переходным реактивным со­

427

определено относительное значение допустимого мгновенного увеличения нагрузки, при котором величина провала напряже­ ния не превысит 10 и 25 %. Для величины скорости нарастания возбуждения R = 3, обеспечиваемой существующими регулято­ рами напряжения, построены графики (рис. 12.4), называемые диаграммой предельной мощности.

A U = Z 5 %

йи=10°/о

Рис. 12.4. Диаграмма предельной мощности при *'<* = 0,2 и R=3

Хотя эта диаграмма носит приближенный характер, по ней можно определить возможность пуска асинхронного короткозамкнутого двигателя заданной мощности в зависимости от кратности пускового тока при заданной мощности генератора. Для этого, зная номинальные мощности двигателя и генера­ тора в киловольтамперах, определяют отношение 5Н.Д/5Н.г. За­ тем по кривой, соответствующей известному значению T'dо и заданному значению А£/ (%) ищут допустимую кратность силы пускового тока двигателя. Если по каталогу значение кратности силы пускового тока меньше или равно полученному допустимому значению, то падение напряжения при пуске дви­ гателя не будет превышать заданного значения AU (%). Если же каталожная кратность тока больше полученной (см. рис.

428

12.4), необходимо выбрать такой способ пуска, который обес­ печил бы уменьшение кратности пускового тока, например за­ менить двигатель нормального исполнения двигателем с по­ вышенным скольжением.

В ряде случаев возникает задача определения предельной мощности двигателя только из условий обеспечения пуска дви­ гателя под нагрузкой независимо от величины провала напря­ жения и при отсутствии другой нагрузки на зажимах генера­ тора. В этом случае возможность разгона не определяется наибольшим значением провала напряжения в начальный мо­ мент пуска, потому что регулятор напряжения восстанавливает напряжение и тем самым обеспечивает разгон двигателя. Дви­

сопротивления при пуске в 5 раз позволяет примерно в 3 раза увеличить мощность пускаемого двигателя. Поэтому часто практикуют пуск мощных асинхронных двигателей без нагрузки с последующим подключением механизма посредством сцепной (фрикционной или электромагнитной) муфты.

§ 79. Электропривод машин для разработки траншей

Наибольшее распространение электропривод получил в зем­ леройных машинах, применяемых для разработки траншей

вразличных условиях.

Косновным преимуществам механизмов экскаваторов отно­

429

сятся большой КПД (до 90 %) и высокая надежность и долго­ вечность; надежная автоматическая защита машины от поло­ мок при динамических нагрузках и перегрузках; удобство дис­ танционного управления с пульта управления, установленного в кабине; простота и удобство изменения направления движе­ ния механизмов; возможность автоматизации процессов уп­ равления и регулирования скорости рабочего хода; уменьше­ ние габаритных размеров и снижение массы машины с дости­ жением более совершенных форм; улучшение условий труда вследствие уменьшения шума и вибрации, а также применения электрического обогрева и вентиляции.

Электрический привод не исключает элементов механичес­ ких передач, которые необходимы для согласования высоких номинальных частот вращения электродвигателей с требуе­ мыми низкими скоростями исполнительных механизмов. Экска­ ваторы с электрическим приводом всех основных исполнитель­ ных механизмов называют дизель-электрическими. К таким экскаваторам относится экскаватор ЭТР231, привод механиз­ мов которого построен по схеме дизель-генератор переменного тока — асинхронные электродвигатели с короткозамкнутыми роторами. Некоторые экскаваторы, например типа ЭТР253, имеют электрический привод только роторного колеса и транс­ портера.

Следует отметить, что в трансмиссии хода дизель-электри- ческих экскаваторов сохранены главная передача базового трактора и его задний мост с бортовыми фрикционами. Кроме того, для изменения скоростей сохранена механическая ко­ робка передач. Применение для этих целей только электричес­ кой системы привело бы к усложнению конструкции машины и к снижению ее эксплуатационной эффективности.

На рис. 12.6 показана кинематическая схема роторного траншейного экскаватора с электроприводом, состоящая из не­ скольких индивидуальных приводов с электродвигателями, при­ водящими в действие механизмы хода экскаватора, подъема и опускания рабочего органа, привода ротора, привода транспор­ тера и гидравлического насоса.

Трансмиссия хода экскаватора приводится в движение от электродвигателя 1, соединенного с ведущим валом коробки 2 через цепную муфту. В коробке передач экскаватора сохранены все передачи тракторной коробки и добавлены понижающие передачи. На конце ведомого вала коробки передач имеется малая коническая шестерня 3, которая входит в зацепление с большой конической шестерней 4, посаженной на вал 5 бор­ товых фрикционов. При вращении ведомого вала коробки пере­ дач движение передается парой конических шестерен на вал бортовых фрикционов и на бортовые передачи 6, которые, в свою очередь, приводят в движение через ведущие звездочки 7 ходовые гусеницы.

430