Вопрос 14

Причини відхилення напруги суднових синхронних генераторів. Вимоги Регістру та СОЛАС по відновленню напруги.

Причины, влияющие на напряжение судовых синхронных генераторов

На напряжение судовых синхронных генераторов влияют 3 причины:

• частота вращения ПД ( дизеля, турбины );

• изменение тока нагрузки генератора;

• нагрев при работе обмоток статора и ротора генератора.

Рассмотрим действие этих причин более подробно.

1.При изменении частоты вращения ПД изменяются сразу два параметра синхронного генератора:

• частота тока генератора

f =

• ЭДС обмотки статора генератора

Е= 4,44f ω 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;

ω– число витков фазной обмотки ( величина постоянная );

Ф – магнитный поток возбуждения генератора.

Из приведеннях формул следует, что при уменьшении частоты вращения ПД уменьшаются 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:

• активная составляющая увеличивает тормозной электромагнитный момент генератора, что приведет к уменьшению скорости ПД и снижению напряжения СГ;

• 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.

Компенсация действия причин, вызывающих изменение напряжения генераторов

Современные АРЧ и АРН позволяют успешно компенсировать действие причин, вызывающих изменение напряжения генераторов. При этом, в случае, если действие каких-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 изменяет в нужном направлении ток возбуждения генератора, поэтому напряжение получается стабильным.

Так, в случае, если частота вращения приводного двигателя генератора меньше номинальной, 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.

АРЧ увеличивает подачу топлива, компенсируя увеличение тормозного электромагнитного момента генератора и стабилизируя частоту тока, а значит, и напряжение генератора.

АРН увеличивает ток возбуждения генератора, восстанавливая напряжение до номинального ( см. ниже ).

Стабилизацию напряжения при нагреве генератора обеспечивается при помощи узла температурной компенсации в составе АРН. При нагреве этот узел автоматически увеличивает ток возбуждения генератора, восстанавливая напряжение до номинального.

Требования международных и национального классификационных обществ к судовым системам АРН

Требования основных классификационных обществ к качественным показа-

телям электроэнергии

Классификационное общество	Точность поддержа- ния напряжения ±Δ U, ( % )	Наибольший допу- стимый провал ( за- брос ) напряжения ± Δ Umax, ( % )	Время восстанов- ления напряжения t ( с )
Регистр России	±2,5% при измене нии нагрузки от 0 до номинальной при номинальном cosφ	- 15%….+20% при набросе и сбросе на грузки величиной 60% Iи с cosφ = 0,4	1,5 с точностью ± 3% U
Английский Ллойд	±2,5% при измене нии нагрузки от 0 до номинальной при номинальном cosφ	- 15% при набросе нагрузки величиной 60% Iи с cosφ = = 0…0,4	1…1,5 с точностью ± 3% U( при на- бросе нагрузки 35% I)
Американское бюро судоходства	±4% во всем диапа- зоне изменения на- грузки	*	-
Норвежское бюро Веритас	±2,5% во всем диа- пазоне изменения нагрузки	- 15%*	-
Французское бюро Веритас	±2,5% при измене нии нагрузки от 0 до номинальной	- 15% при набросе 50% нагрузки с cosφ не более 0,4	3 с точностью ± 3% U
Японское классифи кационное общест- во	±1,5% без компенса ции реактивной мощ ности и ±4% при ком пенсации и измене нии нагрузки от 0 до номинальной величи ны	*	-
Германский Ллойд	-	- 15% при набросе 50% нагрузки с cosφ не более 0,4	3
Итальянский Регистр	-	- 15% при набросе 60% нагрузки с cosφ не более 0,4	1…1,5
МЭК ( Международ ная электротехни- ческая комиссия )	±2,5% при измене нии нагрузки от 0 до номинальной	- 15% при набросе нагрузки I = 60% I с cosφ не более 0,4	1 c точностью ± 3% U
Достигнутые наибо лее высокие резуль таты эксплуатации	±1%	±10% при набросе 100% и сбросе 50% нагрузки	0,3

* В правилах оговаривается: в системе не должно быть понижения напряжения при пуске наиболее мощного потребителя, которое могло бы повлечь выпадение из синхронизма, остановку первичного двигателя, а также самопроизвольное отключение работающих машин и аппаратов.