Какие бесщеточные генераторы применяются на судах?

Бесщеточные синхронные гене­раторы (БСГ) характеризуются от­сутствием щеточно-контактных ап­паратов, наличие которых в са­мовозбуждающихся синхронных ге­нераторах (ССГ) со статистичес­кими системами автоматического регулирования напряжения (САРН) является основной причиной отка­зов (до 30-70%).

В настоящее время БСГ в ка­честве основных источников электроэнергии широко применяют на судах отечественного флота зару­бежной постройки.

Существуют два типа БСГ, раз­личающихся как физическими про­цессами, так и экономическими по­казателями: генераторы, у которых поток, сцепляющийся с обмоткой якоря, периодически изменяется по значению и направлению, т.е. про­исходит перемагничивание магнитопровода якоря; генераторы с пульсирующим магнитным пото­ком, т.е. потоком, изменяющим­ся только по значению,— пульсационные (индукторные).

Первый тип БСГ используют в качестве машин средней и боль­шой мощности при частоте менее 100-120 Гц, второй — в качестве высокочастотных генераторов ма­лой мощности.

Наиболее часто применяют ге­нераторы с бесщеточным синхрон­ным возбудителем (БСВ) и об­мотками возбуждения, работаю­щие на постоянном токе. Та­кой БСН представляет собой син­хронный генератор, получающий энергию возбуждения от обращен­ного синхронного генератора (воз­будителя) через выпрямитель, рас­положенный на одном валу с ро­тором основного генератора.

Какие системы автоматическо­го регулирования напряжения раз­личают по способу регулирования (САРН)?

По способу регулирования САРН бесщеточные генераторы могут быть с регулированием по от­клонению, по возмущению и ком­бинированные (по отклонению и возмущению).

Регулирование по отклонению сводится к уменьшению отклонения напряжения независимо от причин, вызвавших это отклонение. Од­нако при таком регулировании достаточно сложно обеспечить одновременно высокую точность и быстродействие. Эти САРН харак­теризуются большими значениями коэффициентов усиления, имеют тенденцию к автоколебаниям и в случае короткого замыкания не обеспечивают поддержания устано­вившегося тока короткого замы­кания и, следовательно, надежной селективности срабатывания за­щит.

Регулирование по возмущению повышает быстродействие САРН в переходных режимах, но имеет меньшую точность поддержания напряжения.

Комбинированные САРН поз­воляют повысить точность поддер­жания напряжения и увеличить быстродействие системы возбуж­дения в переходных режимах. По­этому в сочетании с устройства­ми коррекции напряжения они да­ют высокие показатели регулирова­ния в статических и динамиче­ских режимах. Подобная схема принята, например, шведской фир­мой «АСЕА» для большой серии генераторов морского исполнения.

Каковы особенности распреде­ления нагрузки в бесщеточных синхронных генераторах?

Одной из особенностей БСГ яв­ляется неравномерность распреде­ления реактивных нагрузок между параллельно работающими генера­торами, не более Ч: 10%. При этом САРН должна обеспечить поддер­жание напряжения БСГ с точ­ностью ±0,5% номинального на­пряжения. При комплектации судо­вой электростанции однотипными генераторами с одинаковыми внеш­ними характеристиками эта точ­ность может быть ниже. Например, у БСГ отечественного производства типа 2СН, имеющих точность под­держания напряжения ±1% но­минального, неравномерность рас­пределения реактивной нагрузки ±10% обеспечивается при статизме 3%, что достигается с помощью схемы компенсации реактивной мощности, включенной на вход це­пи питания корректора напря­жения.

Какова трудоемкость обслужи­вания бесщеточного синхронного генератора?

Трудозатраты на обслуживание БСГ по сравнению с затратами на аналогичные БСГ примерно в 2 раза ниже из-за отсутствия щеточно-контактного аппарата и, как следствие, угольно-металлической пыли.

Меньшее загрязнение воздуш­ных фильтров повышает эффек­тивность вентиляции и обеспечи­вает непрерывную работу в тече­ние 2 тыс.ч.

Высокая эксплуатационная на­дежность БСГ подтверждается опытом эксплуатации генераторов фирмы «Элин» (Австрия), установ­ленных на теплоходах «Волга».

Как работает бесщеточный синх­ронный генератор?

Синхронные генераторы строят­ся в двух вариантах: с щетками и без щеток. В генераторе с щетками ток возбуждения подается на явнополюсный ротор с помощью контактных колец.

Конструкция бесщеточного ге­нератора показана на рис.76. На валу главного генератора 3 смонтирован возбудительный гене­ратор 4 переменного тока. По своей конструкции это трехфазная явнополюсная машина. Частота на­магничивания генератора приблизительно 200Гц. Регулирование возбудительного генератора проис­ходит быстро. Потребность его в возбудительной мощности неболь­шая. Переменный ток возбудитель­ного генератора, поступающий от регулятора напряжения 1, выпрям­ляется вращающимся выпрямите­лем 2, собранным из трех или шес­ти диодов. Выпрямленная мощ­ность подается на возбудительную обмотку главного генератора.

Каковы преимущества бесще­точного синхронного генератора?

По сравнению с генератором, оборудованным щетками, бесще­точный генератор имеет два пре­имущества: отсутствие контактных колец уменьшает потребность ухо­да и исключает возможность воз­никновения искрения; потребность мощности регулятора небольшая, так как возбудительный генератор является усилителем. Регулятор для бесщеточного генератора отли­чается малыми габаритами и малой мощностью.

Каковы основные задачи регу­лятора напряжения?

Основное назначение регуля­тора поддерживать неизменным ус­тановленное значение напряжения независимо от внешних факторов, например, изменений нагрузки, ко­лебаний температуры, частоты вра­щения и т.п.; возбуждать гене­ратор при его пуске; регулировать работу генератора таким образом, чтобы параллельный режим с дру­гими генераторами или с сетью был стабильным.