книги / Надежность дизель-электрических агрегатов и их систем автоматизации

г з * 5

торый ввинчен в скобу 4 и застопорен стопорным вин­ том 6. Скоба прикреплена к корпусу винтами 3. Ско­ ба 4 и плунжер 30 с контактной пластиной 14 изолиро­ ваны от корпуса регулятора слюдяными прокладками 1 п фарфоровыми втулками 2. Для защиты подвижной си­ стемы от пыли и механических повреждений служит кол­ пак 13.

Угольный столб, включенный в цепь обмотки воз­ буждения возбудителя, сжимает пружина 26. Электро­ магнит, притягивая якорь 27, противодействует пружи­ не 26. Разность этих сил определяет давление на уголь­ ный столб. Давление и, следовательно, сопротивление угольного столба зависят от силы притяжения электро­ магнита, обмотка которого через селеновый выпрями­ тель ВС1 (рис. 10) и понижающий трансформатор на­ пряжения включена на регулируемое напряжение.

Принцип действия регулятора напряжения заклю­ чается в следующем. При номинальном напряжении ге­ нератора подвижная система находится в равновесии, т. е. сила пружины регулятора уравновешивает электро­ магнитную силу и реакцию столба. Снижение напряже­ ния генератора при включении дополнительной нагруз­ ки или по другим причинам вызывает уменьшение тока, протекающего по обмотке электромагнита. Уменьше­ ние электромагнитной силы нарушает равновесие сил, и подвижная система под действием избыточной силы пружины смещается, сжимая угольный столб. Вследст­ вие этого сопротивление столба уменьшается, увеличи­ вается ток в обмотке возбуждения возбудителя, что ве­ дет к увеличению напряжения возбудителя, тока в об­ мотке возбуждения генератора и напряжения на зажи­ мах генератора. После нескольких колебаний наступает равновесие подвижных частей регулятора, и напряжение генератора стабилизируется.

Повышение напряжения генератора, вызванное уменьшением нагрузки или другими причинами, приво­ дит к увеличению сопротивления угольного столба, а в конечном итоге к снижению и стабилизации напряжения на зажимах генератора.

Для сглаживания пульсаций выпрямленного напря­

43

цепь первичной обмотки трансформатора Т включено сопротивление R5.

Уровень автоматически регулируемого напряжения устанавливают при помощи реостата уставки РУ, вклю­ ченного в цепь вторичной обмотки трансформатора Т. Для уменьшения колебаний напряжения генератора, возникающих при работе угольного регулятора, в цепи включен стабилизирующий трансформатор ТС, который обеспечивает достаточно быстрое установление напряже­ ния при изменениях нагрузки. Первичная обмотка тран­ сформатора ТС включена через добавочное сопротивле­ ние R4 на напряжение якоря возбудителя, а вторичная обмотка — последовательно с обмоткой угольного регу­ лятора напряжения. Стабилизирующий трансформатор ТС работает только при переходных процессах (измене­ нии напряжения первичной обмотки), так как включен на напряжение постоянного тока (зажимы возбуди­ теля).

Система автоматического регулирования напряжения электроагрегата АД-75 и передвижной электростанции ЭДС-75"с угольным регулятором УРН-423 обеспечивает:

грузки от 0 до 100%; максимальное отклонение напряжения во время пе­

реходного процесса а при изменении нагрузки от 50 до 100% с коэффициентом мощности от 1 до 0,8 не более

± 12% ;

длительность переходного процесса т при изменении

угольных регуляторов напряжения существенно упроща­ ет конструкцию распределительного устройства электро­ агрегатов, однако им присущи и значительные недостат­ ки: низкая механическая прочность угольных столбов: остаточная деформация угольных шайб; оплавление и загрязнение контактов, требующих периодической на­ стройки регулятора; чувствительность к тряске и ви­ брациям, не позволяющая устанавливать регулятор не­ посредственно на агрегате.

44

Электромагнитные регуляторы. В последние годы широкое распространение получили синхронные генера­ торы с самовозбуждением. Вместо электромашинного возбудителя и угольного регулятора обмотка возбужде­ ния такого генератора получает питание от главной цепи генератора через выпрямитель. Такая система прямого компаундирования обладает большим быстродействием, так как в ней отсутствует промежуточное инерционное звено — возбудитель.

Использование синхронных генераторов с самовоз­ буждением по сравнению с генераторами, оборудован­ ными машинными возбудителями, имеет существенные преимущества, основные из которых следующие:

повышение надежности системы автоматического ре­ гулирования;

уменьшение габаритных размеров генератора элек­ троагрегата (за счет исключения возбудителя);

повышение точности автоматического регулирования напряжения;

сокращение длительности переходного процесса и снижение максимального отклонения (провала) напря­ жения при внезапном изменении нагрузки (пуске асин­ хронных электродвигателей);

отсутствие коллекторной машины постоянного тока. Современные синхронные генераторы автономных электроагрегатов и передвижных электростанций в от­ личие от более крупных стационарных установок пред­ ставляют собой единое целое с устройствами возбужде­ ния и регулирования не только в электрическом, но и в конструктивном отношениях. Это вызвано естественным стремлением сделать генераторы автономных источни­ ков электропитания малой мощности как можно более

компактными, легкими и простыми в обслуживании.

В агрегате АД-5 установлен самовозбуждающийся синхронный генератор ЕС-52-4С-Ф. В генераторе ис­ пользована схема фазового компаундирования по току с электромагнитным корректором напряжения, обеспечи­ вающая необходимую точность поддержания напряже­ ния при изменениях нагрузки. В цепь возбуждения и ре­ гулирования напряжения (рис. 11) входят: обмотка воз­ буждения ОВ, часть обмотки статора ОС, дроссель ком­ паундирующий ДК, сопротивление R2, магнитный уси­ литель МУ, трансформатор тока стабилизации активной

45

мощности ТСА, сопротивление R1, трансформатор воль­ тодобавочный ТВ, дроссель нелинейный ДН, кнопка на­ чального возбуждения К, реостат уставки РУ и др.

Принцип работы системы возбуждения и регулиро­ вания напряжения генератора заключается в следую­ щем. Часть обмотки статора замкнута компаундирую­ щим дросселем ДК, поэтому при холостом ходе через

Р и с . I I . П р и н ц и п и а л ь н а я э л е к т р и ч е с к а я с х е м а э л е к т р о а г р е г а т а А Д - 5

обмотку возбуждения протекает ток, обеспечивающий получение номинального напряжения на зажимах гене­ ратора. Для большей надежности отпирания селеновых выпрямителей ВС2 и осуществления самовозбуждения начальный импульс для самовозбуждения подается' от аккумуляторной батареи Б кнопкой К.

влияния реакции статора и падения напряжения в его обмотках. Для компенсации этого падения напряжения

4G

дирования по току не удается, так как, кроме нагруз­ ки, на напряжение генератора влияют и другие факторы (температура, скорость вращения). Кроме того, регули­ ровочная характеристика генератора нелинейна и не со­ впадает полностью с характеристикой системы регули­ рования.

Для повышения точности регулирования к схеме фа­ зового компаундирования по току добавлен электромаг­ нитный корректор напряжения, реагирующий на откло­ нения напряжения от номинального значения независи­ мо от того, чем вызвано это отклонение. Корректор со­ стоит из трехфазного магнитного усилителя МУ (см. рис. 11), управляющая обмотка которого связана с из­ мерительным органом. В измерительный орган коррек­ тора входят: нелинейный дроссель ДН, вольтодобавочиый трансформатор ТВ с реостатом уставки РУ и эле­ мент статнзма по активной мощности.

Обмотки переменного тока магнитного усилителя включены на выходе схемы компаундирования парал­ лельно мосту селеновых выпрямителей ВС2, через ко­ торый получает питание обмотка возбуждения ОБ. Ток, ответвляющийся в магнитный усилитель, количественно зависит от тока управления. С увеличением тока управ­ ления увеличивается величина этого тока, а следова­ тельно, уменьшается ток возбуждения и напряжение на зажимах генератора, и наоборот.

Регулировку тока управления в зависимости от на­ пряжения на зажимах генератора выполняет измери­ тельный орган. Принцип работы элементов измеритель­ ного органа корректора напряжения заключается в сле­ дующем. Дроссель ДН, включенный последовательно с обмоткой управления МУ, работает в нелинейной части вольт-амперной характеристики (точка а на рис. 13).

Вследствие большой крутизны насыщенной части ха­ рактеристики при малых отклонениях напряжения от номинального значения UK, ток в цепи управления рез­ ко изменяется (точка б или в) и при помощи магнитно­ го усилителя воздействует на ток возбуждения. Вольто­ добавочный трансформатор ТВ (см. рис. 11) служит для питания нелинейного дросселя ДН, который вклю­ чен через реостат уставки РУ, позволяющий устанавли­ вать уровень автоматически регулируемого напряжения в пределах ±5% номинального.

48

Перемещением поводка реостата уставки РУ можно изменять напряжение, подаваемое на нелинейный дрос­ сель. Это, в свою очередь, вызывает изменение тока управления и тока магнитного усилителя и, следова­ тельно, тока возбуждения генератора. Тем самым осу­ ществляется изменение уровня автоматически регули­ руемого напряжения на зажимах генератора.

Элемент статизма по активной мощности служит для компенсации изменения частоты тока, вызванного изме­ нением скорости вращения двигателя при увеличении или уменьшении нагрузки. Он состоит из трансформа­ тора тока ТСА, имеющего две первичные обмотки, вклю­ ченные в рассечку второй и третьей фаз генератора, и одну вторичную обмотку, замкнутую на сопротивление R1. Сопротивление R1, кроме того, включено последова­ тельно в цепь управления магнитного усилителя со сто­ роны переменного тока. Первичные обмотки, для исклю­ чения влияния реактивного тока, включены встречно. Таким образом, во вторичную обмотку трансформатора тока ТСА трансформируется разность токов второй и третьей фаз, которая при активной нагрузке создает на сопротивлении RJ- падение напряжения, сдвинутое от­ носительно напряжения питания нелинейного дросселя на 180°.

При уменьшении частоты тока, вызванном увеличе­ нием нагрузки, реактивное сопротивление нелинейного дросселе также уменьшится, что должно привести к уве­ личению тока управления, а следовательно, к уменьше­ нию напряжения на зажимах генератора. Но так как уменьшение частоты тока является следствием увеличе­ ния активной составляющей тока нагрузки генератора, то при этом возрастает падение напряжения на сопро­ тивлении R1, которое будет вычитаться из напряжения питания нелинейного дросселя. Вследствие уменьшения напряжения, подаваемого на нелинейный’ дроссель, уменьшится ток управления и ток магнитного усилите­ ля, что предотвратит уменьшение тока возбуждения и снижение напряжения на зажимах генератора.

Описанная схема автоматического регулирования на­ пряжения электроагрегата АД-5 обеспечивает:

точность автоматического регулирования напряжения 6=±2,5% при изменении нагрузки в пределах 50— 100% номинальной мощности и коэффициента мощно­

49

сти 1—0,8; 6=± 3,5% при изменении нагрузки в пре­ делах 0— 100% номинальной мощности !и коэффициента мощности 1—0,8;

максимальное отклонение напряжения во время пе­ реходного процесса при внезапном изменении нагрузки в пределах 50—100% номинальной а = ± 1 2 % ;

Р и с . 14. О б щ и й в и д г е н е р а т о р а Е С С М :

J — к о р о б к а в ы в о д о в ; 2 — з а д н и й п о д ш и п н и к о в ы й щ и т ; 3 — с т а ­ н и н а ; 4 — п е р е д н и й п о д ш и п н и к о в ы й щ и т ; 5 — б л о к р е г у л и р о в а ­ н и я н а п р я ж е н и я

длительность переходного процесса при изменении

нагрузке в пределах от холостого хода до номинальной с коэффициентом мощности 1—0,8 не более 5 = ± 1 % .

Широкое распространение в автономных дизельных электроагрегатах мощностью 50—'100 кет получили ге­ нераторы ЕСС с системой фазового компаундирования и корректором напряжения.

Особенности работы системы возбуждения и авто­

50