Причины, влияющие на напряжение судовых синхронных генераторов
На напряжение судовых синхронных генераторов влияют 3 причины:
1. частота вращения ПД ( дизеля, турбины );
2. изменение тока нагрузки генератора;
3. нагрев при работе обмоток статора и ротора генератора.
Рассмотрим действие этих причин более подробно.
1. При изменении частоты вращения ПД изменяются сразу два параметра синхрон-
ного генератора:
1. частота тока генератора
f = 
2. ЭДС обмотки статора генератора
Е = 4,44 f w 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;
w – число витков фазной обмотки ( величина постоянная );
Ф – магнитный поток возбуждения генератора.
Из приведеннях формул следует, что при уменьшении частоты вращения ПД умень
шаются 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:
.1. активная составляющая увеличивает тормозной электромагнитный момент гене-
ратора, что приведет к уменьшению скорости ПД и снижению напряжения СГ;
.2. 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.
2.2. Компенсация действия причин, вызывающих изменение напряжения синхронных генераторов
Современные АРЧ и АРН позволяют успешно компенсировать действие причин, вызывающих изменение напряжения генераторов. При этом, в случае, если действие ка-
ких-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 ( см. ниже ) изменяет в нужном направлении ток возбуждения генератора, поэтому напряжение получается стабильным.
Так, в случае, если частота вращения приводного двигателя генератора меньше но-
минальной, 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.
Например, при набросе нагрузки на генератор АРЧ увеличивает подачу топлива, компенсируя увеличение тормозного электромагнитного момента генератора и стабилизи
руя частоту тока, а АРН увеличивает ток возбуждения генератора, восстанавливая напря-
жение до номинального ( см. ниже ).
Стабилизацию напряжения при нагреве генератора обеспечивается при помощи уз-
ла температурной компенсации в составе АРН ( см. ниже ). При нагреве этот узел авто-
матически увеличивает ток возбуждения генератора, восстанавливая напряжение до номи-
нального.
Требования международн ы х и национального классификационных обществ к судовым АРН
Числовые значения показателей качества электроэнергии регламентируются прави-
лами и нормами различных классификационных обществ и организаций.
Соблюдение этих значений гарантирует надежную и экономичную работу потреби-
телей.
Общие требования, предъявляемые к cудовым СГ, первичным двигателям и регуля
торам напряжения с целью получения во всех рабочих режимах электроэнергии требуемого качества, заключаются в том, что должна быть обеспечена:
1. заданная степень надежности;
2. требуемая точность поддержания напряжения и частоты при изменении режима нагрузки от холостого хода до номинальной;
3. устойчивость параллельной работы генераторов с различными соотношениями их мощностей.
Приводные двигатели, генераторы и их регуляторы должны обеспечивать необходи
мые качественные и количественные показатели в переходных процессах (набросы и сбро
сы нагрузок, короткие замыкания и т. д.).
Надежность работы СЭС достигается выбором элементов СЭУ с высокими показателями надежности, мощностью и числом генераторов.
Правила Регистра требуют, чтобы на каждом судне было предусмотрено не менее двух основных источников энергии (за исключением судов с ограниченным районом плавания при мощности источника тока менее 20 кВт).
Мощность основных источников электрической энергии должна быть такой, чтобы при выходе из строя любого источника оставшиеся обеспечивали питание систем, необходимых для движения и безопасности судна в ходовом или аварийном режиме.
Суммарная мощность и мгновенная перегрузочная способность всех агрегатов переменного тока, питающих судовую сеть, должна быть достаточной для пуска самого мощного электродвигателя с наиболее трудным пуском в случае выхода из строя любого из имеющихся генераторов. При этом не должно быть понижения напряжения и частоты, вызывающего выпадение из синхронизма, остановку приводного двигателя генератора, а также самопроизвольное отключение работающих машин и аппаратов.
В правилах Японского классификационного общества указывается, что мощность и число судовых генераторов должны быть достаточными для обеспечения необходимого режима нагрузки, для движения (безопасности судна даже при невозможности использо
вания одного из генераторов).
Американское бюро судоходства требует, чтобы все океанские суда, использующие электричество для вспомогательных нужд и освещения, должны иметь не менее двух вспо
могательных генераторов.
Мощность генератора или генераторов должна быть достаточной для обеспечения
необходимого режима нагрузки на ходу в нормальных условиях при любом генераторе,
находящемся в резерве.
Требования основных классификационных обществ к точности поддержания напря
жения ±Δ U ( % ), наибольшему допустимому провалу ( забросу ) напряжения в переход-
ном режиме ± Δ Umax ( % ) и времени восстановления напряжения t 
( с ) приведены в таблице 3.2.
Таблица 3.2.
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% I  и 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% I и 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.
Требования Правил Регистра к сохранению работоспособности судовых приемников электроэнергии при колебаниях напряжения и частоты тока сети
Правила Регистра предъявляют жесткие требования к качеству электроэнергии
( величине напряжения, частоты тока и др. ), выполнение которых обеспечивают АРЧ
дизелей ( турбин ) и АРН судовых генераторов.
Однако на практике возможны нарушения этих требований вследствие, например, износа топливных насосов, старения полупроводниковых приборов в составе АРН и т.п.
Поэтому судовые приемники электроэнергии должны сохранять работоспособ-
ность даже при отклонениях питающего напряжения и частоты тока от номинальных значений, указанных в табл. 3.3.
Таблица 3.3.
Допускаемые для судовых приемников электроэнергии отклонения (%) напряжения и частоты от номинальных значений
| Параметр | Длительное | Кратковременное |
| Напряжение Частота | + 6…-10 ± 5 | + 20…-30* ± 10** |
Примечание:
* в течение 1,5 с;
* в течение 5 с.
Дата: 2019-02-02, просмотров: 290.
