Конспект лекцій з предмету СЕЕС в питаннях та відповідях (стр. 9 )

Потеря напряжения (%) в линии электропередачи постоянного тока

или ,

где 2 - коэффициент, учитывающий наличие двух проводов линии; I - ток приемника, А; l - длина линии, м; g = 48,1 м/(0м×мм2) - удельная проводимость меди при 65 °С; s - площадь сечения жилы кабеля, мм2; Uном - номинальное напряжение приемника, В; Р1 - потребляемая из сети мощность приемника, кВт.

В сетях переменного тока потеря напряжения имеет активную и реактивную (индуктивную) составляющие, причем последней можно пренебречь, так как при частоте тока 50 Гц она значительно меньше активной. С учетом этого потеря напряжения (%) в 1 - фазной линии электропередачи переменного тока

или ,

Потеря напряжения (%) в каждом проводе 3-фазной линии электропередачи

или ,

где Uном — номинальное линейное напряжение приемника, В.

В случае если линия электропередачи обеспечивает электроэнергией несколько приемников, потеря напряжения определяется отдельно для каждого участка, в пределах которого площадь сечения и ток не изменяются. Тогда для наиболее удаленного приемника потеря напряжения в линии определится суммой потерь на отдельных участках.

Потеря напряжения на участке ГРЩ (РЩ) - приемник при номинальной нагрузке не должна превышать: 7 % для силовых, нагревательных и отопительных приемников с длительным режимом работы; 10 % для силовых, нагревательных и отопительных приемников с кратковременным и повторно-кратковременным режимами работы; 10 и 5 % для сетей освещения и сигнализации при напряжении соответственно не более 55 и свыше 55 В. Потеря напряжения на участке ГРЩ (АРЩ) - генератор не должна превышать 1 % номинального, а на кабеле, питающем 3-фазный АД, - 25 % номинального в момент прямого пуска.

Вопрос 48

Принципи побудови автоматичних синхронізаторів.

Любой из способов синхронизации может быть выполнен автоматически, полуавтоматически или вручную. Существующие автоматические синхронизаторы обеспечивают практически безударное включение генераторов на шины методом точной синхронизации.

В СЭЭС напряжение генераторов поддерживается постоянным при помощи АРН. Поэтому на долю аппаратуры, осуществляющей синхронизацию, остаются процессы подгонки частоты и определение момента выдачи сигнала на включение генераторного автомата.

Этот сигнал необходимо подавать с некоторым опережением по времени относительно момента совпадения фаз, т. к. автомат имеет собственное время срабатывания.

Принцип действия автоматических синхронизаторов.

По принципу действия различают АС с постоянным временем опережения и постоянным углом опережения. В каждом из них для определения момента выдачи импульса на включение генераторного АВ используется напряжение биения Uб= Uс – Uг.

Для получения этого и других напряжений, применяемых в синхронизаторах, используют схему с гипотетическими трансформаторами.

АС с постоянным временем опережения

На схеме (рисунок 48.1) трансформаторы TV1 и TV2 включены на напряжения работающего и подключаемого генераторов. Вторичные обмотки подключены одноименными выводами а1 и а2 к первичной обмотке трансформатора TV3. Поэтому на ней образуется напряжение биения Uб с амплитудой, равной двойной амплитуде фазного напряжения. Частота скольжения зависит от частоты сети и генератора.

Выпрямленное напряжение биения Uб выпр получается при помощи диодов VD1 и VD2 в цепи вторичной обмотки w3.

Напряжение огибающей Us получено применением фильтрующего конденсатора С1 в цепи вторичной обмотки w4.

Производная напряжения огибающей Us¢ = dUs/dt представляет собой напряжение, полученное при помощи дифференцирующей цепочки R2-C2 в цепи вторичной обмотки w5.

Суммарное напряжение (Us + U¢s) на резисторе R3 в цепи вторичной обмотки w6 получено совмещением схем цепей обмоток w4 и w5

Рисунок 48.1- Схема гипотетического трансформатора

Применение напряжения (Us + U¢s) позволило создать автоматические синхронизаторы с постоянным временем опережения. В таких синхронизаторах импульс на включение генераторного АВ выдается в точках L, M или N с одним и тем же временем опережения ton, равным собственному времени срабатывания АВ. Поэтому включение генератора происходит в узлах В", D" или f¢¢ и будет безударным при любых допустимых значениях частоты скольжения.

АС с постоянным углом опережения

Рисунок 48.2 – График напряжения огибающей автоматического синхронизатора с постоянным углом включения

Автоматические синхронизаторы с постоянным углом включения выдают сигнал на включение генераторного автомата при уменьшении угла сдвига фаз одноименных векторов фазных напряжений до значения φ ≤ 10º. В этих синхронизаторах напряжение огибающей Us сравнивается с некоторым постоянным напряжением Us. вкл и при выполнении условия Us. вкл ≥ Us выдает сигнал на включение генераторного автомата.

В этих синхронизаторах сигнал на включение генераторного автомата выдаются в точках А, С, Е и время опережения выдачи сигнала зависит от частоты скольжения. Только при одной частоте fs2 время опережения равно собственному времени включения генераторного автомата. При частоте fs1 сигнал на включение автомата будет выдан в точке А, а сам автомат включится с некоторым запаздыванием в т. В’. При частоте fs3 автомат включится с некоторым опережением.

Вопрос 49

Устрій синхронізації УСГ-35. Робота резервного каналу синхронізації.

Устройство синхронизации УСГ-35 входит в состав системы «Ижора» и предназначен для включения генераторов на параллельную работу методом точной синхронизации с автоматической подгонкой частоты подключаемого генератора к частоте работающего. Устройство подключается к сети и синхронизируемому генератору через измерительные трансформаторы напряжения.

В состав устройства УСГ-35 входят:

–  трансформаторно-выпрямительный блок ТВБ;

–  основной канал синхронизации ОКС;

–  резервный канал синхронизации РКС;

–  блоки подгонки частоты БПЧ1 и БПЧ2;

–  блок развода генераторов БРГ;

–  схема совпадения СС.

Рисунок 49.1 – Функциональная схема устройства УСГ-35

Блок ТВБ предназначен для формирования управляющих импульсов и питания коллекторных цепей и цепей смещения транзисторов. Из блока ТВБ управляющие сигналы поступают на входы основного и резервного каналов синхронизации и блоков подгонки частоты БПЧ1 и БПЧ2.

Назначение каналов и блоков

ОКС – для выдачи сигнала на включение генераторного автомата с заданным временем опережения;

РКС – для ограничения зоны синхронизации при выходе из строя элементов канала ОКС;

БПЧ1 и БПЧ2 – для уменьшения или увеличения частоты подключаемого генератора при ее подгонке к частоте работающего;

БРГ – для вывода подключаемого генератора из режима «зависания».

Резервный канал синхронизации предназначен для контроля выполнения всех условий синхронизации и состоит из трех основных узлов:

–  контроля разности напряжений;

–  контроля разности частот;

–  контроля угла рассогласования напряжений.

Узел контроля разности напряжений построен на триггере Тr 1 Шмитта. Если разность напряжений не превышает установленного значения, узел разрешает синхронизацию.

.

Рисунок 49.2 – Принципиальная схема резервного канала синхронизации

Узел контроля разности частот построен на триггере Тr 2 Шмитта, на вход которого поступает напряжение (Us2+Us2’). Этот узел обеспечивает постоянство времени опережения при любой допустимой разности частот. При частоте fs<fs доп узел выдает разрешение на синхронизацию.

Узел контроля угла рассогласования напряжений контролирует этот угол косвенно по напряжению Us1 огибающей. Если угол рассогласования φ ≤ 10º, то узел разрешает синхронизацию.

Симметричный триггер TrC1 служит для проверки выполнения всех условий синхронизации. На его вход подаются выходные напряжения триггеров Tr1 и Tr2 и напряжение Us1 узла контроля угла рассогласования. Если все три условия выполняются одновременно, с выхода триггера TrC1 через выходной усилитель ВУ поступает сигнал на включение реле KV1, контакты которого включены в цепь включающего электромагнита генераторного автомата

Вопрос 50

Валогенераторні установки.

Валогенераторные установки (ВГУ) в настоящее время находят широкое применение в составе СЭЭУ на большинстве судов современной постройки. Они обеспечивают отбор механической энергии от главного двигателя и преобразование этой энергии в электрическую.

В состав ВГУ входят: валогенератор (ВГ) с элементами привода, устройство стабилизации частоты вращения или частоты тока, система автоматического управления и регулирования, системы контроля, защиты и сигнализации, фильтрокомпенсирующие устройства. ВГ приводится в движение от главного двигателя (ГД).

Использование ВГУ в составе СЭЭУ позволяет снизить себестоимость вырабатываемой электроэнергии в среднем на 15…20% за счет снижения эксплуатационных затрат, снизить уровень шума и вибрации в машинном отделении.

Рис.50.1. ВГУ с различными способами отбора мощности от ГД.

1 – главный двигатель; 2 – гребной винт; 3 – валогенератор; 4 – редуктор

Так как ВГ приводится в движение от главного двигателя, то для получения электроэнергии используется тяжелое дизельное топливо, стоимость которого ниже стоимости топлива, на котором работают дизель-генераторы. Кроме этого удельный расход топлива малооборотных дизелей, применяемых в качестве ГД, меньше удельного расхода среднеоборотных дизелей, применяемых в качестве приводных двигателей в ДГ.

Современные ВГУ могут работать параллельно со вспомогательными дизель-генераторами (ДГ), а также в двигательном режиме на гребной винт. Мощность современных ВГУ лежит в пределах от 100 кВт на речных и небольших морских судах до 3000 кВт и более на крупных рефрижераторных контейнеровозах.

ВГ может непосредственно располагаться на гребном валу или приводиться в движение от вспомогательного вала ГД, в некоторых типах ВГУ в приводе ВГ используется повышающий редуктор. На рис 50.1 представлены ВГУ с различными способами передачи вращающего момента от ГД.

По способу стабилизации частоты в судовой сети ВГУ можно разделить на два типа:

-  установки, где поддерживается постоянство частоты вращения валогенератора (nВГ = const);

-  установки, где ВГ работает с переменной частотой вращения (nВГ = var), а частота электроэнергии в судовой сети стабилизируется с помощью преобразователей электроэнергии.

В первом случае поддержание постоянства частоты вращения ВГ осуществляется за счет постоянства частоты вращения ГД (на судах с ВРШ) или с помощью дополнительных стабилизирующих устройств, к которым относятся планетарные передачи, электромагнитные муфты скольжения, гидравлические системы стабилизации.

Во втором случае частота вращения ВГ изменяется в широком диапазоне, а стабилизация электрических параметров вырабатываемой электроэнергии осуществляется при помощи преобразователей электроэнергии.

ВГУ на судах с винтом регулируемого шага

Валогенераторные установки с ВРШ нашли широкое применение как на транспортных судах, так и на судах рыбопромыслового флота.

На судах с ВГУ и ВРШ применяются два способа управления ГД: по валогенераторной или комбинированной характеристике.

При работе по валогенераторной характеристике скорость судна регулируется путем изменения шагового отношения винта с помощью механизма изменения шага, частота вращения при этом остается постоянной.

При регулировании ГД по комбинированной характеристике ВГ выводится из работы, а скорость судна изменяется одновременным регулированием шагового отношения и частоты вращения винта.

Комбинированный способ управления более экономичен, однако в этом случае необходимо отключать ВГ, так как частота вырабатываемой электроэнергии будет выходить за допустимые пределы. В связи с этим в ходовом режиме чаще всего ГД работает по валогенераторной характеристике с постоянной частотой вращения и обеспечивает не только ход судна, но и работу ВГ.

Опыт эксплуатации ВГУ на судах с ВРШ показал, что в ходовых режимах работы судна частота в судовой сети, как правило, не выходит за пределы ±2 Гц от номинального значения. Однако при ходе на сильном волнении, особенно в балласте, при оголении лопастей винта частота вырабатываемой ВГ электроэнергии может значительно изменяться, что приведет к отключению ВГ и обесточиванию судна.

Как правило, предусмотрена только кратковременная параллельная работа ВГ и ДГ на момент перевода нагрузки с одного генератора на другой. Это связано с тем, что даже незначительное изменение частоты вращения ГД может привести к перегрузке или переходу в двигательный режим ДГ и его отключение.

Синхронизация ВГ и ДГ, как автоматическая, так и ручная, производится путем воздействия на регулятор частоты вращения только со стороны ДГ.

ВГУ с планетарными передачами

Для поддержания постоянства частоты вращения ВГ в некоторых типах ВГУ применяются стабилизирующие планетарные передачи, установленные между выходным валом ГД и валогенератором.

Принцип действия передач с постоянной выходной частотой вращения основан на использовании планетарной зубчатой передачи, эпицикл которой может вращаться от дополнительного привода с помощью гидромотора или электродвигателя, увеличивая или уменьшая частоту вращения планетарного колеса, соединенного с валогенератором. При изменении частоты вращения входного вала планетарного механизма сохраняется постоянство частоты вращения ВГ.

Если выходной вал планетарной передачи соединить с валогенератором, а к двум входным валам подсоединить ГД и вспомогательный двигатель, то такая планетарная передача будет выполнять операцию суммирования двух частот вращения

,

где nВГ – частота вращения ВГ;

nГД – частота вращения ГД;

nВД – частота вращения вспомогательного двигателя (ВД).

Для поддержания постоянства частоты вращения ВГ (nВГ = const) частота вращения вспомогательного двигателя должна автоматически изменяться обратно пропорционально частоте вращения ГД.

При использовании в качестве вспомогательного электродвигателя постоянного тока, частота вращения его регулируется путем изменения подводимого к двигателю напряжения при помощи управляемого выпрямителя. ВГУ такого типа представлена на рисунке 3.

Рис. 50.3. ВГУ с планетарной передачей:

1 – главный двигатель; 2 – ВФШ; 3 – валогенератор; 4 – редуктор с

планетарной передачей; 5 – вспомогательный электродвигатель постоянного тока;

6 – управляемый выпрямитель; 7 – ГРЩ

В установках с гидроприводом частота вращения гидромотора изменяется обратно пропорционально частоте вращения ГД, при этом гидронасос приводится в движение непосредственно от главного двигателя.

По динамическим характеристикам планетарные передачи с гидроприводом превосходят передачи со вспомогательным электродвигателем.

Общими достоинствами ВГУ с планетарными передачами являются сравнительно широкий диапазон регулирования частоты вращения ГД и относительно низкая стоимость установок. Среди недостатков следует отметить сравнительно низкий КПД, зависящий от частоты вращения ГД и нагрузки ВГ, а также высокие эксплуатационные расходы.

ВГУ с синхронным валогенератором и полупроводниковым преобразователем

В некоторых типах ВГУ частота вращения синхронного ВГ изменяется пропорционально частоте вращения ГД, в результате чего меняется и частота вырабатываемой ВГ электроэнергии. Для стабилизации и поддержания постоянства частоты в судовой сети при работе синхронного ВГ с переменной частотой вращения широко используются полупроводниковые преобразователи (ПП).

Наибольшее распространение нашли ВГУ с полупроводниковым преобразователем со звеном постоянного тока, который состоит из включенных последовательно выпрямителя, преобразующего напряжение переменного тока в напряжение постоянного тока, и инвертора, производящего обратное преобразование. Таким образом, выходная частота преобразователя не зависит от частоты на его входе. Функциональная схема ВГУ данного типа представлена на рис. 50.4.

Рис. 50.4. ВГУ с синхронным валогенератором и полупроводниковым преобразователем:

1 – ГД; 2 – ВФШ; 3 – синхронный ВГ; 4 редуктор; 5 выпрямитель;

6 – ведомый инвертор; 7 – синхронный компенсатор; 8 – ГРЩ

В состав ВГУ входит синхронный ВГ и ПП, который выполнен на базе выпрямителя и ведомого сетью инвертора, а также синхронный компенсатор (СК). ВГ вырабатывает активную мощность, которая через ПП поступает с судовую сеть. ПП преобразует переменный ток одной частоты в переменный ток стабилизированной частоты. Особенностью ПП, выполненных на базе ведомых инверторов, является то, что они могут работать только на сеть, в которой уже есть источник переменного тока. Это необходимо для коммутации (запирания) тиристоров ведомого инвертора.

Таким образом, для нормальной работы ВГУ данного типа необходимо ввести в параллель с ВГ дизель-генератор или синхронный компенсатор (СК).

Синхронный компенсатор представляет собой синхронный электродвигатель, работающий без нагрузки в перевозбужденном, как синхронный генератор, режиме. Потребляя из сети незначительную активную мощность для своего вращения, СК формирует напряжение в сети, вырабатывая реактивную мощность. Таким образом, если ДГ вырабатывает одновременно активную и реактивную мощность, необходимую для работы судовых потребителей, то в ВГУ с ПП активную мощность в сеть генерируер ВГ, а реактивную – СК.

Величина активной мощности СК составляет около 1 ...2 % от его номинальной мощности.

Для пуска СК применяют те же способы, что и для пуска синхронных двигателей. В судовых условиях нашли применение два способа пуска СК: пуск с помощью вспомогательного асинхронного электродвигателя и частотный пуск. В качестве вспомогательного пускового двигателя применяется асинхронный двигатель (АД) небольшой мощности, выполненный на то же число полюсов, что и СК.

При пуске вспомогательный АД потребляет до 15 % от мощности ВГ. После пуска на клеммах СК появляется ЭДС, способная коммутировать тиристоры ведомого инвертора. АД после запуска СК отключается от сети.

При частотном пуске СК частота подводимого напряжения плавно меняется от нуля до номинального значения. Пуск СК, работающего в режиме вентильного двигателя, осуществляется с помощью ПП.

СК может быть подключен к судовой сети также и при работе ДГ с целью повышения коэффициента мощности и разгрузки синхронных генераторов по реактивному току. Подключение СК к сети производится методом самосинхронизации, т. е. не возбужденный СК подключается к сети, после чего подается питание на его обмотку возбуждения, и компенсатор втягивается в синхронизм. Система автоматического регулирования напряжения СК аналогична, применяемой для судовых синхронных генераторов.

Основным режимом эксплуатации ВГУ является режим автономной работы, когда потребности судна в электроэнергии полностью обеспечивает ВГ. ВГУ с ПП могут длительно параллельно работать с судовыми ДГ, а также обеспечивать двигательный режим работы ВГ на гребной винт.

Для обеспечения возможности работы ВГ с номинальной нагрузкой в ходовых режимах во всем диапазоне изменения частоты вращения ГД систему возбуждения выполняют с запасом по току возбуждения.

При значительном снижении частоты вращения ВГ происходит ограничение тока возбуждения и вырабатываемая мощность уменьшается пропорционально частоте вращения ГД.

ВГУ с асинхронизированным синхронным валогенератором

В последние годы находят применение ВГУ на базе асинхронизированных синхронных машин (АСМ). Асинхронизированная синхронная машина, или машина двойного литания, представляет собой асинхронную машину с фазным ротором, которая имеет симметричную двух - или трехфазную обмотку возбуждения, располагающуюся на роторе. Обмотка возбуждения АСМ получает питание от источника переменного тока.

Частота электроэнергии, вырабатываемой асинхронизированным ВГ, определяется следующим образом:

,

где wВГ – угловая частота напряжения ВГ;

wР - угловая частота вращения ротора ВГ;

wВ - угловая частота напряжения в обмотке возбуждения ВГ.

Подержание постоянства частоты вырабатываемой электроэнергии в асинхронизированном ВГ осуществляется путем изменения частоты тока в обмотке возбуждения.

В установившемся режиме по обмотке возбуждения ВГ токи с частотой скольжения, равной разности между синхронной частотой вращения (wс.) и частотой вращения ротора (). В результате статор ВГ будет пронизывать магнитный поток с постоянной синхронной частотой вращения.

Мощность, снимаемая со статорной обмотки ВГ определяется по формуле

,

где М – момент на валу ВГ;

wс – угловая частота магнитного потока;

РР – мощность на валу ВГ;

Рв – мощность в цепи возбуждения АСМ.

Из приведенного ранее выражения можно получить наглядное энергетическое соотношение, позволяющее связать мощность в цепи возбуждения со скольжением (s) и мощностью ВГ:

.

Таким образом, мощность в цепи возбуждения асинхронизированных ВГ пропорциональна скольжению и, следовательно, увеличивается с уменьшением частоты вращения ВГ,

Внешние характеристики асинхронизированного ВГ значительно жестче, чем синхронного генератора, и при скольжении, близком к единице, приближаются к характеристикам трансформатора. Это происходит вследствие того, что обмотка возбуждения асинхронизированного ВГ создает поток, компенсирующий размагничивающее действие реакции якоря.

При номинальной частоте вращения асинхронизированный ВГ работает как синхронная машина с питанием обмотки возбуждения постоянным током. Однако частота вращения ГД может отличаться от номинальной частоты вращения ВГ.

В кратковременных динамических режимах возможно расширение эксплуатационных частот вращения ВГ, причем магнитное поле ротора асинхронизированного ВГ должно вращаться согласно с валом ГД, когда частота вращения вала меньше синхронной (wв < wс), и встречно – в противоположном случае (wв > wс). При вращении вала ГД с синхронной частотой s = 0) магнитное поле должно оставаться неподвижным относительно ротора,

Структурная схема ВГУ данного типа представлена на рис. 50.5.

Рис. 50.5. ВГУ на базе асинхронизированного валогенератора:

1 – ГД; 2 – ВФШ: 3 - редуктор; 4 - асинхронизированный ВГ;

5 - полупроводниковый преобразователь; 6 – ГРЩ

Применение асинхронизированных ВГ позволяет уменьшить мощность используемых полупроводниковых преобразователей и повысить качество вырабатываемой электроэнергии.

Поддержание постоянства напряжения в сети осуществляется за счет изменения величины тока в обмотке возбуждения ВГ, а поддержание постоянства частоты – за счет регулирования частоты тока возбуждения ВГ.

Помимо автономной работы в данных ВГУ возможен режим длительной параллельной работы с ДГ и двигательный режим работы ВГ.

При работе в двигательном режиме асинхронизированный ВГ потребляет активную мощность, вырабатываемую ДГ. При этом ВГ может не потреблять из сети реактивную мощность и даже генерировать ее в сеть, разгружая ДГ по реактивному току.

Вопрос 51

Устрій синхронізації УСГ-35. Робота блоку підгонки частоти.

Блоки БПЧ1 и БПЧ2 входят в состав устройства синхронизации генераторов УСГ-35 СУ СЭЭС типа «Ижора» и служат для автоматической подгонки частоты подключаемого генератора к частоте сети путем воздействия на серводвигатель рейки топливного насоса.

Схема и принцип действия блоков БПЧ идентичны. Блок БПЧ1 включает в себя триггер Шмидта Tr5 на транзисторах VT1, VT2, одновибратор ОВ1 на транзисторах VT3, VT4 и конденсаторе С3, а также реле KV3. Триггер и одновибратор связаны между собой при помощи конденсатора С2.

Для управления блоками используются напряжения огибающей Us1 и Us2, полученные при помощи трансформаторов TV2, TV3 и TV4. К первичной обмотке трансформатора TV2 приложено напряжение биения Ua1a2. Напряжение вторичной обмотки TV2 выпрямляется диодом VD11 и фильтруется конденсатором С6. Полученное таким образом напряжение Us1 подается на вход блока БПЧ1. К первичным обмоткам трансформаторов TV3 и TV4 приложены соответственно напряжения Uв2a2.и Uс1a1. Вторичные обмотки этих трансформаторов включены последовательно для получения напряжения биения U2= Uс1a1 + Uв2a2, которое выпрямляется диодом VD24 и фильтруется конденсатором С10 и подается на вход блока БПЧ2. Напряжения Us1 и Us2 сдвинуты по фазе на угол 60°.

Если напряжение Us1 на входе БПЧ1 недостаточно для пробоя стабилитрона VD11, то VT1 закрыт, а VT2 открыт. Конденсатор С2 заряжается до напряжения 12 В по цепи: (+)12 В – R3 - VT2 (блок 7) – R4 – C2 – Rк1 (блок 6) – (-)12 В.

VT4 открыт базовым током через R7 и шунтирует вход VT3. Реле KV3 не получает питание. Конденсатор С3 заряжен током базы по цепи: (+)24 В – ЭБ VT4 – C3 – R6 – VD3 – (-)24 В.

Аналогичное состояние БПЧ2. Очередность работы БПЧ зависит от соотношения частот подключаемого генератора fг и сети fс. Если fг > fс, то Us1 опережает Us2.

При увеличении напряжение Us1 до напряжения пробоя стабилитрона VD11 триггер Tr5 опрокидывается, при этом VT1 открывается, а VT2 закрывается. Напряжение конденсатора С2 через открытый VT1 прикладывается ко входу VT4 и запирает его. VT3 открывается базовым током через R5 и Rк3. При этом реле KV3 включается и своими контактами подключает питание к электродвигателю рейки топливного насоса. Рейка смещается в сторону уменьшения подачи топлива. Длительность срабатывания реле определяется временем разряда конденсатора С3 через R7, источник питания 24 В, VT3 и VD2. В течение этого времени С3 удерживает VT4 закрытым. После разряда конденсатора С3 одновибратор ОВ1 устанавливается в исходное состояние и KV3 обесточивается.

Одновременная работа блоков БПЧ1 и БПЧ2 исключается тем, что в момент опрокидывания триггера Tr5 конденсатор С2 (блок 7) перезаряжается ДР напряжения 12 В с обратной полярностью по цепи : (+)12 В – Rсм2 – Rб4 – C2 – R4 (блок 7) – Rк2 (блок 6) – В. Поэтому включение триггера Tr6 не приведет к включению реле KV4. Кроме того, одновременное включение реле исключается применением размыкающих контактов одного реле в цепи питания катушки другого.

Рисунок 51.1 – Функциональная схема блоков подгонки частоты и развода генераторов

Рисунок 51.2 – Блоки подгонки частоты и развода генераторов. Схема электрическая принципиальная

Рисунок 51.3 – Структурная схема автоматической синхронизации на базе УСГ-35

Вопрос 52

Блок синхронізації БСГ в системі "Іжора-М".

Блок БСГ входит в состав СУ СЭЭС «Ижора-М» и предназначен для включения СГ на параллельную работу методом точной синхронизации с предварительной автоматической подгонкой частоты подключаемого генератора к частоте сети.

Блок выдает сигнал на включение автомата при:

–  разности напряжений DU ≤ 0,12 Uном;

–  разности частот 0,2 Гц ≤ Df ≤ 0,6Гц;

–  угле сдвига фаз φ ≤10º.

Элементной базой блока являются микросхемы, которые включают в себя логические элементы, генераторы импульсов, счетчики, дешифраторы, триггеры и т. д.

Рисунок 52.1 – Функциональная схема блока синхронизации БСГ

Напряжение работающего генератора G1 подается на трансформаторы TV1 и TV3, а подключаемого генератора на TV2. Напряжение с TV3 подается на узел питания УП. С выходов трансформаторов TV1 и TV2 напряжение поступает на вход узла УСН сравнения напряжений и входы формирователей Ф1 и Ф2.

При DU > 0,12 Uном с выхода узла УСН поступает запрет на синхронизацию в виде логического нуля.

Формирователи Ф1 и Ф2 предназначены для получения импульсов двух видов: коротких с продолжительностью, равной половине периода напряжения генератора. Длинные импульсы поступают на вход узла синхронизации УС, а короткие на узел подгонки частоты УПЧ.

Квантовый генератор UZ вырабатывает импульсы стабильной частоты 100 кГц, которые после триггера DТ, выполняющего роль делителя частоты, с частотой 50 кГц поступают на УС и УПЧ. Узел уставки УУ устанавливает все триггеры БСГ в исходное состояние при включении блока.

УПЧ вырабатывает сигналы на увеличение или уменьшение частоты подключаемого генератора, а при допустимой разнице частот выдает логическую единицу, поступающую на вход узла УС. УС выдает сигнал на включение автомата генератора при условии, что DU, Df, φ находятся в установленных пределах, Для повышения надежности используются два блока БСГ, выходы которых включаются последовательно (схема совпадений).

Рисунок 52.2 – Структурная схема автоматической синхронизации на базе БСГ

На рисунке 52.2 изображена структурная схема автоматической синхронизации на базе БСГ. Из схемы видно, что на вход автоматического синхронизатора подается напряжение сети и напряжение генератора. С выхода АС сигнал подается на серводвигатель рейки топливного насоса для подгонки частоты, а другой сигнал на включающий электромагнит генераторного автомата.

Вопрос 53

Устрій розподілу активної потужності УРМ-35. Робота блоку УРМ-35ФУ

При параллельной работе синхронных генераторов активные нагрузки должны распределяться пропорционально их номинальным активным мощностям. При этом соотношение мощностей параллельно работающих СГ не должно превышать 3:1, в противном случае параллельная работа СГ становится неустойчивой.

Согласно Правилам Регистра при параллельной работе генераторов в диапазоне 20¸100 % общей нагрузки ее распределение должно происходить пропорционально мощностям генераторов. Отклонение от указанного пропорционального распределения может составлять на более 15% от расчетной нагрузки большего генератора либо не более 25% от расчетной нагрузки меньшего генератора. Поэтому для каждого генератора, работающего в параллель, должно быть предусмотрено устройство автоматического распределения активных нагрузок. К таким отечественным устройствам относятся:

1)  УРЧН – устройство регулирования частоты и нагрузки;

2)  УРМ – устройство распределения активной мощности (СУ «Ижора»);

3)  БРНГ – блок регулирования нагрузки генераторов (СУ «Ижора - М»).

Во всех перечисленных выше устройствах для автоматического распределения активных нагрузок используется метод базового генератора.

Устройство входит в состав СУ СЭЭС типа "Ижора" и обеспечивает распределение активных нагрузок между параллельно работающими СГ с погрешностью ±0,05Рном при изменении суммарной нагрузки судовой электростанции от 0,2 до 1,1 Рном. Устройство состоит из трех блоков:

-  УРМ-35Д - датчик активного тока;

-  УРМ-35Ф - формирователь импульсов;

-  УРМ-35У - усилитель.

Последние два блока конструктивно объединены в общем корпусе УРМ – 35 ФУ.

Датчик активного тока типа УРМ-35Д

Предназначен для получения на его выходе напряжения, пропорционального активной мощности СГ. Датчик устанавливают на каждом генераторе и подключают при помощи трансформаторов напряжения TV1, TV2 и трансформатора тока ТА1. В состав датчика входят тороидальные трансформаторы напряжения ТVЗ, TV4, TV5, согласующий трансформатор тока ТА2, выпрямители UZ1, UZ2 и резисторы R1-R4.

Рисунок 53.1 - Принципиальная схема датчика активного тока УРМ-35Д

Рисунок 53.2 - Векторные диаграммы напряжений: а — синхронного генератора; б — на входе трансформатора TV3 датчика активного тока; в, г, д — на выходе датчика активного тока соответственно при активной, активно-индуктивной и индуктивной нагрузках

Трансформатор TV3 состоит из двух тороидальных магнитопроводов с первичными обмотками, включенными через понижающие трансформаторы TV1, TV2 на линейные напряжения и генератора. Магнитопроводы охвачены вторичными обмотками с выводами н1-к1 и н2-к2, соединенными последовательно-согласно для получения напряжения , совпадающего по фазе с напряжением фазы А. При этом напряжения и на указанных вторичных обмотках одинаковы () и приложены к первичным обмоткам трансформаторов TV4 и TV5. Трансформатор тока ТА2 подключен к выводам вторичной обмотки трансформатора тока ТА1 фазы А. Поэтому напряжение U3 на резисторе R2 совпадает по фазе с током фазы А.