Система возбуждения и стабилизации напряжения генератора

Система возбуждения генератора расположена сверху на корпусе статора генератора и закрыта защитным съемным кожухом. Статическая система возбуждения служит для питания обмотки ротора постоянным током и поддержания напряжения генератора в заданных пределах и включает в себя (рис.70): блок питания БП, блок управления БУ, селеновый выпрямитель ВС и корректор напряжения КН.

Блок питания состоит из силового трансформатора ТС, управляемого дросселя ДУ, выпрямителя питания корректора ВПК и вольтодобавочного устройства ВДУ.

Силовой трансформатор ТС предназначен для преобразования напряжения и тока генератора в напряжение, необходимое для питания обмотки ротора генератора через выпрямитель ВС. Трансформатор состоит из четырех обмоток: первичной Wн, последовательной Wc, вторичной W2 и обмотки питания корректора напряжения W1. Первичная обмотка служит для создания составляющей тока возбуждения генератора, обеспечивающей номинальное напряжение на его зажимах при холостом ходе. Вторичная обмотка питает через выпрямитель ВС, собранный по трехфазной мостовой схеме, обмотку возбуждения ротора. Обмотка Wc включена последовательно по одной катушке в каждую фазу обмотки статора генератора и служит для изменения тока возбуждения при изменении нагрузки и коэффициента мощности генератора.

-86-

-87-

Дроссель управления ДУ служит для регулирования тока возбуждения генератора, а следовательно, и его напряжения. Он состоит из сердечника и трех обмоток; Wр, обмотки управления Wу и короткозамкнутой обмотки Wк. Обмотка Wр служит отсоса тока возбуждения генератора, Wу – для подмагничивания сердечника, а Wк – для снижения э.д.с. высших гармоник, индуктируемых в обмотке Wу.

Вольтодобавочное устройство ВДУ повышает напряжение управления для расширения пределов ручного регулирования и состоит из трансформатора и выпрямителя. Первичная обмотка W1 подключена на фазное напряжение обмотки питания корректора. Вторичная разделена на два равных плеча и питает вентили VD7, VD8 соединенные по двухполупериодной схеме. Выпрямленное напряжение ВДУ суммируется с выпрямленным напряжением выпрямителя ВС и через резистор СУ поступает на обмотку управления дросселя ДУ.

Блок управления БУ предназначен для управления системой возбуждения генератора в ручном и автоматическом режимах. Состоит из резисторов RП1, RП2, RП15 и трансформатора ТПР. Комплектно с БУ поставляют резистор ручной регулировки напряжения СУ, резистор установки напряжения при автоматическом регулировании СУН и тумблер-переключатель вида регулирования (ручное или автоматическое) ТВ1.

Корректор напряжения КН – прибор для стабилизации выходного напряжения генератора представляет собой электронное устройство, собранное на полупроводниковых элементах. На вход КН подается напряжение генератора (выводы Р1, С1), а его выход подключен к обмотке управления дросселя ДУ. Регулируя ток подмагничивания в дросселе, корректор увеличивает точность поддержания напряжения на зажимах генератора. Питание корректора осуществляется постоянным током от выпрямителя ВПК. Принципиально корректор напряжения состоит: из измерительного органа и усилителя.

Измерительный орган КН, в схему которого входят измерительный трансформатор ТИ (рис.71), выпрямитель В1, стабилитрон В2, конденсатор С1, резисторы R1, R8, R9 и транзистор Т1, вступает в работу при напряжении генератора, превышающем, так называемое опорное напряжение, которое в нормальных режимах всегда ниже номинального напряжения генератора. Напряжение генератора подается на входные выводы измерительного трансформатора Р1, С1 через балластный резистор R15 и резистор уставки напряжения СУН. Это напряжение выпрямляется выпрямителем В1 и после частичного сглаживания фильтром R8, C1 через стабилитрон В2 поступает на вход транзистора Т1.

Входной сигнал будет тем больше, чем больше напряжение генератора превышает опорное напряжение стабилитрона. Таким образом, измерительный орган корректора напряжения КН преобразует отклонение напряжения генератора в большую сторону от опорного напряжения стабилитрона В2 в выходной ток транзистора Т1, поступающий далее на вход усилителя.

Усилитель корректора напряжения состоит из транзистора Т2, Т3, Т4, конденсатора С3, резистора R10, двух делителей напряжения с резисторами R11, R12 и диодами В3, В4. Параметры элементов усилителя выбраны так, чтобы при отсутствии сигнала с измерительного органа транзисторы Т2 и Т3 усилителя были полностью открыты (режим насыщения), а транзистор Т4 закрыт благодаря подпирающему смещению с выпрямителя В4, т.е. обмотка управления Wу дросселя управления ДУ, соединенная с коллектором транзистора Т4, отключена от выпрямителя питания корректора ВПК и в ней отсутствует подмагничивающий ток. При появлении импульса выходного тока транзистора Т1 конденсатор С3 заряжается этим импульсом и разряжается на резистор R10. Падение напряжения на R10 закрывает транзистор Т2. Исчезновение тока через Т2, являющегося одновременно током смещения транзистора Т3, приводит к закрытию транзистора Т3 и открытию Т4. С открытием транзистора Т4 напряжение питания корректора целиком прикладывается к обмотке Wу, а ток управления при этом определяется напряжением питания корректора и сопротивлением обмотки дросселя.

Такое состояние схемы может сохраниться только пока разряжается конденсатор С3 и падение напряжения на R10 способно удерживать транзистор Т2 в закрытом состоянии. Как только С3 разрядится настолько, что напряжение на R10 сменит знак под влиянием постоянного отпирающего смещения с делителя R12, транзистор Т2 откроется и схема перейдет в первоначальное устойчивое состояние, характеризующееся отсутствием тока на выходе корректора КН. С появлением нового импульса с измерительного органа процесс повторяется. Поскольку на входе измерительного органа напряжение генератора выпрямляется двухполупериодным выпрямителем, выходной ток измерительного органа будет иметь вид узких импульсов, следующих с частотой 100Гц. Соответственно частота импульсов выходного напряжения транзистора Т4 будет также 100Гц. Импульсы имеют форму прямоугольников, ширина которых зависит от напряжения генератора на входе КН. Чем больше напряжение на входе КН, тем больше импульсы выходного тока измерительного органа, т.е. до большего напряжения будет заряжаться конденсатор С3. Соответственно увеличивается время, в течение которого конденсатор, разряжаясь на R10, удерживает транзистор Т2 в закрытом состоянии, и, следовательно, транзистор Т4 в открытом состоянии.

Таким образом, увеличивается время воздействия напряжения питания корректора на обмотку управления, что ведет к увеличению среднего значения тока управления и, в конечном итоге, к поддержанию напряжения генератора на заданном уровне.

Уровень напряжения на выводах генератора при автоматическом режиме регулирования устанавливают переменным резистором СУН.

-90-

Изменяя сопротивление СУН, можно получить различные уставки напряжения генератора в пределах от +5 до – 10% номинального.

В системе возбуждения предусмотрена также отрицательная обратная связь по напряжению обмотки возбуждения генератора, которая устраняет автоколебания, возникающие при автоматическом регулировании напряжения.

Возбуждение генератора

Запустить дизель. Прогреть дизель до установленной температуры. На панели щита управления переключатель ТВ2 поставить в положение «Без статизма», а переключатель ТВ1 в положение «автоматическое», выключатель «ГП» установить в выключенное положение. При помощи рукоятки управления оборотами, установить обороты дизеля не менее 1540 об/мин, по тахометру. При достижении дизелем номинальных оборотов, на щите управления кратковременно нажать кнопку начального возбуждения генератора КНВ в течение 2-3 секунд. На панели щита погаснет сигнальная лампа 1ЛЗ, а загорится красная лампа 1ЛК. Контролируют работу генератора по измерительным приборам (вольтметру и частотомеру). Напряжения генератора при холостом ходе 400В, а частота тока 51,2 Гц. При необходимости частоту регулируют оборотами дизеля, а напряжение, подстройкой реостата СУН в автоматическом режиме или в ручном режиме реостатом СУ.

При запуске генератора в его электрической цепи происходит процесс самовозбуждения. Ток с батареи через замкнувшиеся контакты кнопки КНВ подается на клеммы И1, И2 генератора. С плюса клеммы И2 ток проходит через обмотку возбуждения ротора генератора и возвращается через клемму И1 на минус батареи. Вокруг обмотки ротора возникает электромагнитное поле, которое пронизывает обмотку статора и в ней возникает переменная э.д.с. с обмотки статора переменная э.д.с. поступает на первичную обмотку Wн трансформатора ТС, который трансформирует ее во вторичных обмотках W2, W1. С обмотки W2 переменная э.д.с. подается на выпрямитель ВС, где преобразуется в постоянное напряжение. Ток с выпрямителя ВС проходит в обмотку ротора генератора и складывается с током батареи.

Общий ток возбуждения ротора увеличивается, что приводит к увеличению его магнитного потока. Напряжение генератора возрастает (Е = СeФI).