7.7. Работа системы возбуждения генераторов серии мск (рис. 42)

Состав системы возбуждения:

• Компаундирующий трансформатор с магнитным шунтом.

• Силовые выпрямители UZ.

• Дроссель отбора тока L.

• Блок конденсаторов С2.

• Блок сопротивлений БС и корректор напряжения КН.

Трансформатор компаундирования ТК содержит следующие обмотки:

• Обмотка напряжения АL1 соединена по схеме треугольник и подключается параллельно к зажимам генератора.

• Токовая обмотка АL3, включенная в две фазы, содержит по несколько витков, и соединенная последовательно с обмоткой СГ.

• Вторичная обмотка АL2, (суммирующая обмотка Ws), питающая трехфазный выпрямитель.

• Обмотка АL4 - питания дросселя отбора L (или Wк)

• Обмотка АL5 соединенная по схеме звезда питания цепей корректора напряжения.

Стабилизация напряжения здесь осуществляется с помощью прямого амплитудно-фазового компаундирования с коррекцией напряжения. Компаундирующий элемент – это магнитный шунт трансформатора компаундирования.

На рис.43 представлены диаграммы, поясняющие принцип действия корректора напряжения типа БКН схема которого приведена выше (рис. 43).

Схемы включения обмоток трансформатора компаундирования обеспечивают геометрическое суммирование токов обмоток АL2, АL4 и АL3 таким образом, что оказывается размагничивающее влияние на обмотку возбуждения генератора. Если в обмотке АL1 протекающий ток вызывает намагничивающую силу, практически одинаковую как в режиме холостого хода, так и в режиме нагрузки, то намагничивающая сила обмотки АL3 совпадает по фазе с током нагрузки и зависит от изменения тока нагрузки и cos генератора. С уменьшением cos угол сдвига между током и напряжением увеличивается, а угол между намагничивающими силами обмоток уменьшается. Причем при cos=0 он приближается к нулю. В результате суммарная намагничивающая сила обмоток АL2 и АL1 возрастает , приводя к увеличению тока возбуждения генератора.

Наибольшее применение в САРН генератора типа МСК получил корректор напряжения типа БКН, представляющий собой релейно-импульсный регулятор с усилителем мощности на тиристоре, обеспечивающий воздействие на обмотку возбуждения через дроссель отбора L. Рассмотрим принцип действия: измерительный элемент корректора, выполненный на транзисторах VT1 и VT2, служит для измерения текущего значения положительной полуволны напряжения генератора. Он включает также источник опорного напряжения на стабилитроне VD3. На вход триггера и в цепь его питания через диод VD1 подается однополупериодное напряжение U13. (Диаграмма I и II).

Силовой тиристор VS4 работает в релейном режиме, регулируя ток в дросселе отбора. Он (VS4) включен на напряжении U1-5 последовательно с цепью управления дросселя отбора. Причем зажим 1 является общим для тиристора VS4 и схемы управления. Если амплитуда измеряемого напряжения U1-3 на резисторе R1 превышает заданное напряжение уставки, равное напряжению стабилизации VD3, то триггер срабатывает, и транзисторы VT1 и VT2 открываются, при этом на диаграмме представлена форма напряжения. Uкол. Соответственно формируется управляющий импульс Iупр. (диаграмма 4), который подается в цепь управляющего электрода тиристора VS4 чрез резистор R13.

Таким образом, тиристор VS4 будет открыт только в течение времени  - , где  - угол регулирования, зависящий от сдвига фаз напряжений U1-3 и U 1-5.

При уменьшении напряжения генератора соответственно уменьшается напряжение на зажимах U1-3, транзисторы VТ1 и VТ2 закрываются, и тем самым отключают ток, протекающий по дросселю отбора.

Резистор R6 и R11 определяют диапазон срабатывания триггера, диод VD2 служит для ограничения значения обратного напряжения между эмиттером и базой транзистора VT1. Резистор R10 ограничивает ток базы транзистора VТ2. Диоды VD5 и VD7 служат для уменьшения обратного напряжения на тиристоре VS4. R8 определяет значение тока коллектора VT1, обеспечивая совместно с резистором R10 запирание транзистора VT2 в тех режимах, когда тиристор VS4 закрыт.

Последовательно с потенциометром грубой уставки R1 включены Rn1 и Rn2 на которые подается напряжение обратной связи от обмотки возбуждения генератора, причем подключение цепи обратной связи к обмотке возбуждения производится через резистор R4. Диод VD8 здесь используется для ограничения входных сигналов и защиты конденсатора С1 при изменении знака обратной связи.

Реактивная нагрузка СГ, зависящая от тока возбуждения, определяется статизмом внешней характеристики, при этом равномерное распределение реактивых нагрузок между параллельными работающими СГ обеспечивается подбором резисторов Rn1и Rn2. Если параллельно работают СГ одинакового типа и мощности, то в уравнительных связях между обмотками возбуждения ток практически отсутствует. При нарушении распределения реактивных нагрузок, напряжения в обмотках возбуждения оказывается разными и в уравнительной. цепи протечет ток.

Именно для этого в корректоре напряжения предусмотрено устройство параллельной работы на базе трансформатора Т и резистора Rn1 и Rn2. Именно подбором значений Rn1 и Rn2 обеспечивается требуемый статизм внешних характеристик. В случае автономной работы выключатель VS1 должен быть замкнут, шунтируя сопротивления Rn1 и Rn2, при параллельной работе – наоборот (он должен быть разомкнут). Начальное возбуждение СГ обеспечивается наличием намагничивания в магнитной системе генератора. Т.о. начальное возбуждение происходит при вращении генератора с остаточным магнитным потоком ротора, за счет которого в обмотке АL2 возникает, а затем возрастает ЭДС генератора.

Для улучшения процесса начального возбуждения в схеме АРН предусмотрен резонансный контур, состоящий из емкостного сопротивления конденсатора С2 и индуктивного сопротивления обусловленного наличием магнитного шунта. Таким образом, регулированием значения воздушного зазора магнитного шунта, контур настраивается на резонанс на частоте, близкой к номинальной, при этом внешней нагрузкой резонансного контура в этом случае является обмотка возбуждения синхронного генератора и силовые выпрямители UZ, следовательно, при достижении генератором частоты вращения близкой к номинальной напряжение остаточного намагничивания увеличивается.

Рассмотренная схема обеспечивает поддержание напряжения U на зажимах генератора 1 %, при изменении нагрузки в пределах от 0 до 100 %, при изменении частоты вращения 2%. Система рассчитана для работы при 0,6<cos< 1.