Регуляторы напряжения вибрационного типа и бесконтактные регуляторы

Автоматический регулятор напряжения вибрационного типа работает по отклонению напряжения. Принцип работы регулятора напряжения вибрационного типа основан на включении в цепь обмотки возбуждения генератора дополнительного резистора при повышении напряжения на выводах генератора (рис. 1).

Регулятор состоит из электромагнита Y, якоря с подвижным контактом S, неподвижного контакта и добавочного резистора R1, включенного в цепь обмотки возбуждения LG генератора.

При нормальном напряжении контакты замкнуты, и обмотка возбуждения генератора получает питание от якоря, минуя резистор. Как только напряжение на выводах генератора увеличится, электромагнит Y, преодолевая сопротивление пружины П, притянет якорь и разомкнет контакт. В результате ток в обмотку возбуждения будет поступать через дополнительный резистор, и напряжение на выводах генератора уменьшится.

Система самовозбуждения и автоматического регулирования тока возбуждения генераторов с применением полупроводниковой техники

Большинство генераторов работает с регуляторами, выполненными по принципу амплитудно-фазового компаундирования, которое осуществляется с помощью трансформатора. Такие трансформаторы имеют значительные массу и габарит, что объясняется наличием токовых обмоток, по которым протекает главный ток генератора, а также большим сечением сердечника трансформатора. Наличие этих недостатков заставило искать другие системы регулирования напряжения генераторов, которые имели бы меньшие массу и время срабатывания.

Примером такой системы является регулятор типа TUR фирмы EFA (Польша). Этот регулятор (рис. 1) не имеет трансформатора фазового компаундирования, и регулирование напряжения осуществляется корректором по параметру напряжения генератора.

Система самовозбуждения и автоматического регулирования тока возбуждения генераторов типа МСС

На судах установлено множество типов генераторов. Каждый генератор снабжен автоматическим регулятором. Схемы регуляторов очень разнообразны, но построены по общим принципам. В качестве примера рассмотрим наиболее простую систему самовозбуждения и автоматического регулирования тока возбуждения генераторов типа МСС.

Примем такой порядок изучения схемы: самовозбуждение генератора; трансформатор фазового компаундирования (ТрФК); корректор напряжения; прочие элементы схемы.

Самовозбуждение генератора

Самовозбуждение генератора на холостом ходу осуществляется за счет как остаточного намагничивания ротора, так и дополнительной меры — с помощью генератора начального возбуждения ГНВ (рис. 1).

Автоматические регуляторы напряжения генераторов

Одним из наиболее важных условий, обеспечивающих правильную работу электрических установок, является постоянство напряжения питающих генераторов.

В установках постоянного тока достаточная степень постоянства напряжения обеспечивается компаундными генераторами. В установках переменного тока для сохранения постоянства напряжения приходится прибегать к автоматическим регуляторам напряжения.

При сохранении постоянства скорости вращения генератора (для сохранения постоянства частоты) регулировка напряжения возможна только за счет изменения магнитного потока, т. е. тока возбуждения. На сегодняшний день наименее распространенным автоматическим регулятором напряжения является угольный. Основная часть угольного регулятора — столбик угольных шайб, включенный в обмотку возбуждения возбудителя генератора.

Автоматическая система возбуждения HIREX- 80С для бесщеточных генераторов с самовозбуждением

В автоматических регуляторах напряжения (АРН) ранее использовались тиристоры, регулирующие напряжение генераторов, но с появлением силовых, более надежных транзисторов стало возможным их применения в АРН.

Данная система обладает рядом преимуществ: бесщеточное возбуждение и транзисторы, дающие возможность получить широкий диапазон регулировочных характеристик напряжения, восстановление напряжения до номинальной величины, параллельную работу генераторов, возвращение в номинальный режим после к.з.

Основная компаундирующая цепь возбуждения содержит составляющую напряжения, обеспечивающую ток возбуждения на холостом ходу и составляющую тока, компенсирующую падение напряжения при изменении тока нагрузки. Результирующая выходов обоих каналов, после выпрямления, подается на возбудитель переменного тока. В дополнение к этим основным цепям добавляется цепь транзисторного ключа очень чувствительная к изменению выходного напряжения генератора и поддерживавает его номинальное значение, при изменении нагрузки и других условиях, например, при синхронизации и т.п.

Методы ремонта судовых синхронных генераторов

Для начала опишем методы диагностирования и ремонта механической части генератора.

1. Температура статорной обмотки в номинальном режиме работы не должна превышать 90 градусов. Температура измеряется в каждой фазе термосопротивлением Рt100. Перегрев генератора может быть вызван несколькими причинами. В первую очередь при повышении температуры следует обратить на ток нагрузки генератора, в случае если ток больше номинального, необходимо снизить нагрузку генератора, либо ввести в параллель дополнительный генератор. В случае, если ток нагрузки не выше номинального следует замерить температуру поступающего в генератор воздуха (должна быть не выше 50°С) и оценить загрязнённость вентиляционных каналов генератора. При необходимости необходимо их очистить и промыть.

2. Местный нагрев, гудение, появление дыма может быть вызвано появление межвиткового КЗ в обмотке статора генератора. При появлении указанных признаков и подозрения на появление межвиткового КЗ необходимо в первую очередь измерить сопротивление изоляции относительно корпуса, а также сопротивление фаз (предположительно мостом Уинстона, либо другим прибором). Если значения фазных сопротивлений разные, или мало сопротивление изоляции генератор необходимо разобрать и тщательно осмотреть. Если выявленная неисправность не может быть устранена на судне, генератор необходимо сдать в ремонт.

3. Максимальная температура подшипника не должна превышать 85°С. При превышении этого значения в первую очередь необходимо замерить уровень смазки, сорт и определить её качество. Если смазки недостаточно, необходимо её добавить, если же она загрязнена, то необходимо её полностью удалить, очистить подшипник после чего наполнить подшипник заново.

Характерные дефекты судового синхронного генератора и причины их возникновения

Характерные дефекты судовых синхронных бесщёточных генераторов можно разделить на механические дефекты и дефекты системы автоматического регулирования напряжения.

Рассмотрим характерные дефекты механической части синхронных генераторов и причины их вызывающие:

1. Перегрев генератора:
1.1. Перегрузка генератора;
1.2. Загрязнение вентиляционных каналов;
1.3. В машину поступает горячий воздух.

2. Местный нагрев, гудение, появление дыма:
2.1. Местные замыкания в обмотке статора.

3. Перегрев подшипников:
3.1. Загрязнение подшипника посторонними твёрдыми частицами;
3.2. Неправильный выбор сорта смазки;
3.3. Мал масляный зазор или плохая шабровка вкладыша;
3.4. Стальные кольца намагничиваются и прилипают к валу;
3.5. Избыток смазки в узле или её отсутствие;
3.6. Трение сопряжённых с подшипником деталей;
3.7. Дефекты установки и сборки генератора;
3.8. Износ или разрушение деталей подшипника.

4. Повышенная вибрация машины:
4.1. Нарушена центровка валов приводного двигателя и генератора, неисправна соединительная муфта;
4.2. Разрушение деталей подшипника;
4.3. Овальность шеек вала;
4.4. Недостаточная жёсткость фундамента;
4.5. Межвитковое или короткое замыкание в обмотке ротора.

5. Генератор работает с повышенным шумом:
5.1. Отсутствие смазки в подшипниках;
5.2. Увеличение зазоров в подшипниках;
5.3. Разрушение деталей подшипников;
5.4. Ослабление крепления генератора с приводным двигателем, износ прокладок;
5.5. Неравномерный воздушный зазор;
5.6. Задевание крылатки за корпус машины.

Тиристорная система возбуждения гребных генераторов

Для обеспечения устойчивых динамических режимов ГЭУ система возбуждения гребных генераторов предусматривает форсировку возбуждения на время пуска или реверса ГЭД. После пуска или реверса ГЭД в асинхронном режиме включается возбуждение, ГЭД втягивается в синхронизм, после чего форсированное возбуждение заменяется нормальным, повышая частоту вращения первичных двигателей, частоту тока (частоту вращения ГЭД) доводит примерно до 0,9 от номинальной, не перегружая машины на швартовной винтовой характеристике. В дальнейшем по мере разгона судна, частоту доводят до номинальной.

В статических режимах для обеспечения устойчивой работы ГЭД в условиях переменных нагрузок на винте система возбуждения генераторов должна автоматически увеличивать ток возбуждения при возрастании тока и наоборот, во избежание выпадения ГЭД из синхронизма при бросках момента и тока.

Этому требованию отвечает система возбуждения, работающая по принципу фазового компаундирования.

В отличие от систем самовозбуждения и фазового компаундирования в проекте предусмотрено автономное питание схемы возбуждения от шин СН, что исключает зависимость от частоты вращения самого генератора, а потому и более удобной в управлении, надёжной, маневренной в различных эксплуатационных условиях (маневры, частичные, динамические режимы при движении на волнении и т.п.).