В АРН под отклонением ( регулируемой величины ) понимают отклонение напря
жения по отношению к номинальному.
В таких системах исключен ТК, а АРН работает как корректор напряжения КН
( рис. 3.5, а ).
Принцип действия системы состоит в том, что корректор КН измеряет истинное
значение напряжения СГ, и в случае его отклонения вырабатывается управляющий сиг-
нал, который через регулирующий элемент ( например, управляемый выпрямитель UZ ) изменяет в нужную сторону ( корректирует ) ток возбуждения СГ.
Рис. 3.5. Система возбуждения и автоматического регулирования напряжения с управлением по отклонению:
а - с корректором напряжения; б - комбинированная.
Кроме того, через КН д о п о л н и т е л ь н о осуществляется коррекция напряже-
ния СГ по температуре и частоте.
Также в КН включается узел (контур) для автоматического распределения реактив
ных нагрузок при параллельной работе СГ.
Системы, действующие по отклонению напряжения, не имеют в своем составе ТК, что
делает их более компактными. Такие системы имеют лучшее быстродействие, чем систе-
мы с ТК.
3.4. Комбинированные СВАРН
В схемах этих систем имеются ТК и КН (рис. 3.5, б). С помощью ТК регулирование выполняется с недостаточной точностью, обычно ± 3,5 – 4%, а применение КН повышает точность регулирования до ±1,5 - 2%. Поэтому в целом комбинированные СВАРН облада-
ют высокой точностью стабилизации напряжения СГ.
Принцип действия комбинированной системы состоит в том, что ток с выхода КН поступает на обмотку управления w 
, расположенную на магнитопроводе ТК. Как прави-
ло, при отключенном КН напряжение генератора увеличено (примерно на 10 % номиналь-
ного). Ток обмотки w размагничивает трансформатор компаундирования, уменьшая ре-
зультирующий магнитный поток. В случае применения управляемого выпрямителя UZ корректор напряжения может воздействовать непосредственно на его систему управления.
Схемы КН и их элементная база отличаются большим разнообразием: они выполня
ются на базе магнитных усилителей или с применением полупроводниковых устройств.
Вне зависимости от типа СВАРН, основную часть схемы СВАРН дополняют уст-
ройствами, предназначенными для повышения устойчивости параллельной работы и компенсации влияния на напряжение СГ колебаний частоты вращения ПД и нагрева СГ.
К таким устройствам относятся:
1. реактивные компенсаторы или компенсаторы реактивной мощности;
2. контуры частотной коррекции;
3. контуры температурной компенсации.
Реактивные компенсаторы
Основные сведения
Реактивный компенсатор – это электротехническое устройство, предназначенное для автоматического распределения реактивных нагрузок между параллельно работаю-
щими синхронными генераторами.
Распределять реактивную нагрузку между параллельно работающими генератора-
ми можно двумя способами:
1. вручную;
2. автоматически.
В первом случае оператор ( электромеханик или вахтенный механик ) одновремен-
но поворачивает рукоятки реостатов возбуждения обоих генераторов в разные стороны - у нагружаемого генератора по часовой стрелке, у разгружаемого – против часовой стрелки.
При повороте рукоятки по часовой стрелке сопротивление реостата уменьшается, а ток возбуждения увеличивается, что приводит к увеличению реактивной части тока нагруз
ки, т.е. этот генератор принимает на себя реактивную нкгрузку.
При повороте рукоятки против часовой стрелки происходит обратный процесс.
Сами рукоятки реостатов возбуждения выведены на лицевую часть секции каждого генератора ( генераторной секции ).
Автоматическое распределение реактивной нагрузки, как сказано выше, выполняет сам реактивный компенсатор.
Однако, вне зависимости от того, вручную или автоматически переводится нагруз-
ка, для ее перевода надо увеличить или уменьшить ток возбуждения генератора.
Изменение тока возбуждения приводит к перемещению внешних характеристик генераторов параллельно самим себе – при увеличении тока возбуждения характеристика
перемещается вверх, при уменьшении тока возбуждения – вниз..
Основной причиной неравномерного распределения реактивных нагрузок является
разный наклон ( статизм ) внешних характеристик параллельно работающих генераторов,
даже если они одного типа.
Напомним, что наклон внешней характеристики, или статизм (%), определяется изменением напряжения при переходе от режима холостого хода к номинальному:
Δ U = [ ( U 
- U 
) / U ]*100 ( 3.1 ),
где U и U - напряжения соответственно холостого хода и номинального.
Рис. 3.6. Внешние характеристики СГ с разным статизмом
При этом меньшему статизму ( наклону ) характеристики соответствует больший ток нагрузки I 
> I 
, что следует из сравнения внешних характеристик 1 и 2 (рис. 3.6 ).
Таким образом, при одинаковом напряжении U 
на шинах ГЭРЩ генераторы нагружены по разному – 1-й перегружен, а 2-й недогружен.
Регулирование реактивных нагрузок может осуществляться двумя способами:
1. вручную;
2. автоматически.
Для ручного распределения реактивных нагрузок надо увеличить ток возбуждения генератора с меньшим током нагрузки и одновременно уменьшить у генератора с боль-
шим током нагрузки. При этом внешние характеристики СГ переместятся параллельно самим себе: характеристика 2 вверх, до положения характеристики 2', а характеристика 1 вниз, до положения характеритики 1'. Изменение токов возбуждения надо прекратить в точке А, в которой реактивные нагрузки обоих генераторов равны.
Автоматическое регулирование реактивных нагрузок обеспечивают специальные устройства - реактивные компенсаторы ( компенсаторы реактивной мощности ).
Процесс перемещения внешних характеристик 1 и 2 в положение 1', 2' одинаков
Как при ручном, так и автоматическом регулировании. Разница состоит лишь в том, что характеристики перемещаются при ручном регулировании характеристики за счет измене
ния токов возбуждения генераторов вручную, а при автоматичеком – путем автоматиче-
ского изменения токов возбуждения генераторов.
4.2. Схемы р еактивных компенсаторов
Реактивные компенсаторы включают только на время параллельной работы СГ, а при одиночной отключают.
Для этого служит переключатель режимов работы генератора, имеющий два поло
жения:
1. одиночная работа генератора;
2. параллельная работа генератора.
Переключатель установлен на каждой генераторной секции ГЭРЩ.
Конструктивно реактивный компенсатор представляет собой часть ( блок ) автома-
тического регулятора напряжения синхронного генератора.
Различают два вида реактивных компенсаторов:
1. статический;
2. астатический.
Схемы реактивных компенсаторов показана на рис. 3.7, а и 3.7, в.
Рис. 3.7. Реактивные компенсаторы: а, б ) схема статического компенсатора и его векторная диаграмма; в - схема астатического компенсатора
Реактивный статический компенсатор ( рис. 3.7, а ) состоит из трансформатора тока ТА в фазе А и компаундирующего резистора R. Падение напряжения Ū 
на этом резисто-
ре прямо пропорционально току I 
фазы А и совпадает с этим током по фазе. Это напря-
жение суммируется с линейным напряжением Ū 
, после чего суммарное напряжение управления Ū 
= Ū 
+ Ū поступает на вход корректора напряжения КН ( векторная диаграмма на рис. 3.7, б ). С выхода КН выпрямленное напряжение поступает в схему ТФК.
Допустим, индуктивная составляющая тока нагрузки СГ увеличилась, вектор тока
фазы А повернулся на угол φ 
> φ и занимает положение, обозначенное на рис. 3.7, б век-
тором I 
. При этом на такой же угол повернется вектор напряжения Ū 
, вследствие
чего длина вектора напряжения управления увеличится до значения Ū 
> Ū .
С помощью КН ток возбуждения генератора будет уменьшен,
В то же время в компенсаторе второго параллельно работающего генератора проис-
ходит обратный процесс, т.е. его ток возбуждения увеличивается. Этот процесс закончит-
ся тогда, когда реактивные токи обоих генераторов станут одинаковыми.
Описанное выше устойчивое распределение реактивных нагрузок возможно при статизме характеристик в 3…4%.
При меньшем статизме устойчивость распределения нагрузок нарушается, тогда
применяют уравнительные соединения между обмотками возбуждения СГ, компенсирую
щие неравенство токов возбуждения ( см. ниже )
При перераспределении реактивных нагрузок одновременно изменяется напряже-
ние, ухудшается процесс стабилизации, причем чем больше статизм характеристик, тем в большей степени изменяется напряжение.
Для устранения этих недостатков применяют астатические компенсаторы с комби-
нированным управлением (рис. 3.7, в). В схемах таких компенсаторов резисторы R 2 соеди
нены уравнительным соединением УС.
В режиме одиночной работы СГ вспомогательный контакт QF автоматического вы
ключателя разомкнут, поэтому уравнительное соединение отключено.
На вторичной обмотке трансформатора ТА возникает ЭДС, значение которой про-
порционально току нагрузки фазы А. Под действием ЭДС возникают токи i 
= i 
, кото-
рые по полуобмоткам трансформатора TV текут встречно, не наводя ЭДС во вторичной обмотке трансформатора.
При параллельной работе СГ контакт QF замкнут. Если нагрузки генераторов оди-
наковы, то в контурах их компенсаторов протекают одинаковые токи i , на резисторах R 2 создаются одинаковые падения напряжения Ur , и через уравнительную связь УС ток протекать не будет.
При перегрузке 1-го СГ в контуре его компенсатора значения токов i и i будут больше, чем в контуре компенсатора 2-го СГ. Теперь на резисторе R 2 схемы компенсатора 1-го СГ падение напряжения окажется больше, чем на резисторе R 2 компенсатора 2-го СГ. Через УС между резисторами R 2 компенсаторов потечет уравнительный ток, который на этих резисторах создает дополнительное падение напряжения Δ Ur .
В схеме компенсатора 1-го СГ напряжение Δ Ur . будет действовать согласно ЭДС трансформатора ТА, что приведет к увеличению тока i . В это же время в компенсаторе 2-го СГ напряженке Δ Ur . будет действовать встречно ЭДС трансформатора ТА и ток i уменьшится. Во вторичных обмотках трансформатора TV возникнут ЭДС противо
положной фазы и корректоры напряжения генераторов выработают противоположные управляющие сигналы: в СВАРН 1-го СГ ток возбуждения будет уменьшен ( уменьшение
реактивной нагрузки ), а в СВАРН 2-го СГ увеличен ( увеличение реактивной нагрузки ).
Если реактивный компенсатор в составе АРН отсутствует, пропорциональное рас-
пределение реактивных нагрузок обеспечивают при помощи т.н. уравнительных связей
( см. ниже, рис. 3.23 и пояснение к нему ).
5. Контуры коррекции напряжения синхронных генераторов
Основные сведения
То соrrect ( англ. ) – исправлять, нейтрализовать ( вредное влияние ), делать замеча
ние, регулировать, править ( корректуру ) (англо-русский словарь Мюллера, 9-е издание )..
Применительно к системам АРН, следует использовать второе значение этого гла
гола – нейтрализовать.
Контуром коррекции напряжения называется электротехническое устройство, предназначенное для устранения ( нейтрализации ) влияния на напряжение генератора двух факторов:
1. колебаний скорости приводных двигателей генераторов ( дизелей, турбин );
2. нагрева обмоток статора и ротора самого генератора.
Контуры коррекции изготовляются в виде блока, дополнительного по отношению к самому автоматическому регулятору напряжения.
Корректоры предназначены не для регулирования напряжения – эту задачу выпол-
няет сам автоматический регулятор напряжения, а для повышения точности регулирова-
ния напряжения, предварительно отрегулированного автоматическим регулятором.
Если АРН не имеет корректора напряжения, то точность регулирования напряже-
ния ( отклонение от номинального ) обычно составляет ±3,5% номинального.
Если АРН дополнен корректором, то точность регулирования напряжения составля
ет ±1,5% номинального.
Характерным признаком неисправности корректора являетя заброс напряжения генератора до 430…450 В ( см. ниже «Схема СВАРН генераторов типа МСС» )..
Контуры частотной коррекции
Частота переменного тока СГ определяется выражением
f = 
,
где р – число пар полюсов ротора СГ ( величина постоянная );
n – частота вращения ротора, об / мин.
Отсюда следует, что любое изменение скорости ПД генератора – дизеля или турби-
ны, автоматически приводит к изменению частоты тока СГ.
В свою очередь, изменение частоты тока вызывает прямо пропорциональное изме-
нение ЭДС СГ ( В )
Е = 4,44fwФ,
где 4,44 – постоянный коэффициент;
f – частота переменного тока, Гц;
w – число витков фазной обмотки статора генератора;
Ф – магнитный поток, Вб.
При этом изменяется напряжение на зажимах генератора ( В )
U = E – Iz,
где I – ток нагрузки ( ток обмотки статора ), А;
z – полное ( кажущееся ) сопротивление фазной обмотки статора, Ом.
Чем больше частота тока, тем больше ЭДС и напряжение СГ, и наоборот.
Для стабилизации значения ЭДС и напряжения надо при повышении частоты тока
уменьшать магнитный поток Ф ( и наоборот ), тогда ЭДС Е не изменится:
Е = 4,44↑fw↓Ф = const.
Для изменения магнитного потока надо изменять ток возбуждения генератора.
Для этого в схему КН включается контур частотной коррекции ( рис. 3.8 ).
Рис. 3.8. Принципиальная схема контура частотной коррекции
Обычно это контур типа L – C, настроенный на определенную резонансную часто-
ту, при которой контур имеет минимальное сопротивление. Например, если контур L – C настроен на частоту 80 Гц, то при повышении частоты СГ (при f 
= 50 Гц) сопротивле-
ние контура уменьшится и корректор уменьшит ток возбуждения и напряжение СГ.
Дата: 2019-02-02, просмотров: 349.
