Файл: Содержание введение принцип работы синхронных генераторов.docx

ВУЗ: Не указан

Категория: Реферат

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 26.10.2023

Просмотров: 239

Скачиваний: 11

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

СОДЕРЖАНИЕ

СОДЕРЖАНИЕВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………..31 ПРИНЦИП РАБОТЫ СИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ……………...…...51.1 Системы возбуждения бесщёточных синхронных генераторов………...111.2 Судовой бесщёточный синхронный генератор……………………………112 УСТРОЙСТВО СИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ ………………………..16ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………………30СПИСК ИСПОЛЬЗОВАНЫХ ИСТОЧНИКОВ ………………………………31ВВЕДЕНИЕСудовые генераторы – основные источники электроэнергии. При увеличении нагрузки на генератор ток растёт, а напряжение падает. Основное требование к генераторам поддержание постоянства основных параметров при изменении нагрузки в широких пределах.В качестве генераторов на судах используются генераторы постоянного и переменного тока. Выбор рода тока определяется потребностями потребителей.Генераторы с независимым и параллельным возбуждением имеют достаточно жёсткую внешнюю характеристику. Данные типы генераторов используется в качестве возбудителей для синхронных генераторов, в гребных электроустановках и системах управления типа Г-Д.Основными генераторами электростанций постоянного тока обычно являются генераторы смешанного возбуждения, которые наряду с параллельной обмоткой возбуждения имеют ещё и последовательную обмотку. Эти генераторы имеют наиболее жесткую внешнюю характеристику. Не нуждаются в дополнительных регуляторах так как последовательная обмотка обеспечивает некоторую стабилизацию напряжения. При увеличении нагрузки, увеличивается ток последовательной обмотки, магнитный поток которой, компенсирует размагничивающее действие реакции якоря и уменьшение магнитного потока за счёт уменьшения тока возбуждения.На современных судах в качестве генераторов в основном используются генераторы трёх фазного переменного тока.Судовые СГ выполняют на напряжения 400 и 230 В, с соединением обмоток статора соответственно по схемам "звезда" и "треугольник", в диапазоне мощностей 30-3000 кВт при номинальном коэффициенте мощности соsφ = 0,8. Частоты вращения генераторов составляют 500, 750,1000, 1500 и 3000 об/мин. Изоляция обмоток генераторов классов В, Р и Н. Режим работы СГ всех типов продолжительный (S1).В зависимости от типа и мощности СГ при номинальных напряжении, частоте и рабочей температуре выдерживают перегрузку по току 10 % номинального в течение 60-120 мин, 25 % в течение 10-30 мин, 50 % в течение 1-5 мин. Без механических и тепловых повреждений генераторы выдерживают 3-фазное КЗ в течение 5-10 с, при этом ударный ток КЗ не превосходит 14-17-кратного значения амплитуды номинального тока, а установившийся ток КЗ составляет не менее 3- 4-кратного значения номинального тока.1 ПРИНЦИП РАБОТЫ СИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВГенерирование и распределение электрической энергии на современных судах, как правило, осуществляется на переменном токе. Даже в тех случаях, когда значительную часть судовой электрической нагрузки составляют потребители постоянного тока, их питание обеспечивается преобразователями переменного тока в постоянный. Поэтому, основным типом современных судовых источников электрической энергии являются источники переменного тока.На судах отечественного морского флота используется несколько серий судовых синхронных генераторов с мощностями в диапазоне от десятков киловатт до единиц мегаватт: МСК, МСС, ГСС, ГМС, ТМВ и др., которые выполняются на напряжение 230 или 400 В с частотой 50 Гц. Номинальные частоты вращения генераторов могут быть 500, 750, 1000, 1500 и 3000 об/мин. Общий вид судового синхронного генератора показан на рис 1.1. Рисунок 1.1 — Общий вид судового синхронного генератораНа судах широкое применение получили трехфазные синхронные генераторы (СГ), чаще всего с самовозбуждением или независимым возбуждением (при небольшой мощности синхронного генератора). Во втором случае в качестве возбудителя чаще всего применяются генераторы постоянного тока, соединенные по валу с генерирующим агрегатом, с помощью эластичной муфты. Наибольшее применение получили СГ следующих серий: МС, МСК, МСС, ГМС, ОС, СБГ.Судовые синхронные генераторы принципиально не отличаются от генераторов, устанавливаемых на береговых электростанциях Приводной двигатель ПД вращает ротор генератора, на котором расположена обмотка возбуждения ОВ. Во вращающуюся обмотку возбуждения через подвижные контакты, образованные щетками и контактными кольцами, поступает постоянный ток — ток возбуждения  . Этот ток, проходя по обмотке возбуждения, создает основной магнитный поток машины  , вращающийся вместе с обмоткой возбуждения. На статоре расположена трехфазная обмотка, к которой подключается нагрузка генератора. В результате взаимодействия магнитного поля с проводниками статорной обмотки в ее фазах индуктируются три симметричные ЭДС  ,  ,  , сдвинутые по фазе друг относительно друга на угол 2π/3. Эти ЭДС обеспечивают на зажимах генератора (и нагрузки) трехфазное напряжение (линейные напряжения  ,  ,  ), которое в свою очередь обусловливает трехфазный ток (линейные токи  ,  ,  ). Это можно рассмотреть на рис 1.2 Рисунок 1.2 — Принципиальные схемы возбуждения синхронных генераторовСтаторная обмотка судовых генераторов соединяется звездой или треугольником. Нейтральная точка звезды изолируется, так как нейтрального провода в СЭЭС нет. Изоляция нейтральной точки в судовых генераторах обусловлена главным образом требованиями техники безопасности.Судовые синхронные генераторы бывают брызгозащищенного или водозащищенного типа. Конструкция подшипников должна обеспечивать надежную длительную работу при предельно допустимых кренах, дифферентах и вибрациях. Напряженный температурный режим в судовых машинных отделениях требует принудительного охлаждения генераторов. Обычно применяется воздушное охлаждение с помощью крыльчатки, укрепленной на валу самого генератора (самовентиляция). В большинстве случаев охлаждение современных синхронных генераторов происходит по замкнутому циклу: нагретый в машине воздух поступает в водяной воздухоохладитель, где охлаждается и затем вновь подается в генератор. Воздухоохладитель обычно располагается над генератором и крепится на наружной стороне его корпуса. Такая система вентиляции сложнее и дороже, чем вентиляция по разомкнутому циклу, но она обеспечивает более комфортные условия работы в машинном отделении (не происходит выброса горячего воздуха в помещение), предотвращает загрязнение внутренних поверхностей генератора парами нефтепродуктов и пылью, что повышает его надежность и долговечность, и практически не зависит от температуры воздуха в машинном отделении.В некоторых типах генераторов, в частности в генераторах серии ТК2, применяется жидкостное охлаждение обмоток, являющееся более сложным, но и более эффективным, чем воздушное, и способствующим улучшению массогабаритных показателей генераторов.Обычно у судовых генераторов, так же, как и у общепромышленных, трехфазная обмотка переменного тока располагается на статоре, а обмотка постоянного тока (обмотка возбуждения) — на роторе. Однако есть типы судовых генераторов малой мощности (например, серии ЕСС), у которых принято обратное расположение обмоток (такие генераторы называются обращенными).Важнейшим фактором, влияющим на все характеристики генератора, в том числе и на его конструкцию, является способ возбуждения генератора — способ получения, регулирования и передачи в обмотку возбуждения тока возбуждения.До середины 60-х годов основным вариантом системы возбуждения судовых генераторов была схема независимого возбуждения, при которой в качестве источника постоянного напряжения использовался электромашинный генератор постоянного тока (возбудитель В). Возбудитель устанавливался на общем валу с синхронным генератором и приводился во вращение от общего приводного двигателя. Якорная обмотка возбудителя питала обмотку возбуждения генератора Мощность возбудителя составляла 1,5—4 % мощности синхронного генератора. Этот способ возбуждения имеет существенные недостатки. Главный из них — низкая надежность возбудителя (коллекторная машина). Как показывает практика эксплуатации СЭЭС, большая часть аварий генераторных агрегатов происходит из-за повреждений возбудителя. Кроме того, несмотря на незначительность мощности возбудителя, по сравнению с мощностью синхронного генератора, массо-габаритные характеристики заметно ухудшаются из-за возбудителя. Особенно возрастает длина агрегата.В настоящее время судовые генераторы с возбудителем постоянного тока уже не выпускаются, но на судах постройки 50—60-х годов такие генераторы (главным образом, серии МС) продолжают работать.Более совершенной является система самовозбуждения, отличающаяся тем, что для возбуждения генератора используется небольшая часть (

1.1 Системы возбуждения бесщёточных синхронных генераторов

1.2 Судовой бесщёточный синхронный генератор



При работе генератора по схеме рис. 67 падение напряжения его с уменьшением частоты меньше, чем в предыдущих схемах, благодаря тому, что при снижении частоты происходит пропорциональное ей уменьшение индуктивного сопротивления дросселя Д.

Благодаря этому составляющая тока возбуждения машины, пропорциональная напряжению генератора, изменяется мало, так как уменьшение напряжения на зажимах дросселя Д в значительной степени компенсируется уменьшением его сопротивления.

Поворот составляющей вектора выходного напряжения можно осуществить не только включением последовательно с обмоткой ВО трансформатора индуктивного (Д) сопротивления, но и включением емкостного сопротивления С.

Такая схема, разработанная и осуществленная лабораторией электрооборудования судов Ленинградского электротехнического института имени В. И. Ульянова (Ленина) для синхронных генераторов 15 кВт, 230 в, 1500 об/мин и других приведена на рис. 2.9.

Рисунок 2.9. Схема самовозбуждающегося синхронного генератора с полупроводниковыми выпрямителями и корректором напряжения с дросселем насыщения
В этой схеме для повышения статической точности регулирования применен корректор напряжения.

Как видно из этой схемы, корректор напряжения представляет собою три регулируемых индуктивных сопротивления Д1, включенные параллельно выходной обмотке трехобмоточного стабилизирующего трансформатора. Обмотки постоянного тока этих дросселей получают питание от зажимов синхронного генератора через насыщенный дроссель Д2 и выпрямитель В2. При снижении напряжения синхронного генератора на некоторую величину, ток в цепи насыщенного дросселя Д2 уменьшается в значительно большей степени. В такой же степени уменьшается и выпрямленный ток в регулирующих обмотках дросселей Д1. Их индуктивное сопротивление возрастает и ток в обмотке возбуждения синхронного генератора увеличивается настолько, что напряжение его восстанавливается почти до первоначальной величины. При повышении напряжения на зажимах синхронного генератора имеет место обратная картина.
Схема рис. 2.9 обеспечивает постоянство напряжения на зажимах генератора с отклонением его от номинальной величины не более +1 % при изменении нагрузки от 0 до 1,25 номинальной при коэффициентах мощности нагрузки, изменяющихся от 0,2 до 1,0.

При набросе 100% нагрузки по току при cos φ = 0,2, при предшествовавшей ей нагрузке генератора равной нулю, напряжение генератора падает на 13% и затем восстанавливается за 0,16 сек. до номинальной величины. При сбросе этой нагрузки напряжение генератора увеличивается примерно до той же величины и затем за 0,12 сек. снижается до номинального значения. При набросе 140% нагрузки по току при cos φ=1 имеет место провал напряжения порядка 13%. Напряжение восстанавливается до 97—98% номинального значения за 0,14 сек. При сбросе той же нагрузки превышение напряжения составило 5,3% и время восстановления его 0,12 сек.


При набросе 230% нагрузки по току при cos φ = 0,2 провал напряжения составил 29%. 


Рисунок 2.10- Схема самовозбуждающегося синхронного генератора с полупроводниковыми выпрямителями и корректором напряжения
Напряжение восстановилось до 92% за время 0,14 сек. При сбросе нагрузки имел место подъем напряжения на 19%, после которого напряжение восстановилось до номинального значения за 0,18 сек.
Из приведенных данных видно, что система самовозбуждения и компаундирование с полупроводниковыми выпрямителями обладает высоким быстродействием, благодаря которому максимальный провал напряжения определяется только параметрами генератора. Напряжение генератора восстанавливается до номинального значения в течение 0,1—0,2 сек. при набросе 100% нагрузки с cos φ = 0,2.
При набросах нагрузок больше номинальной, напряжение восстанавливается столь же быстро, но новое установившееся напряжение, естественно, несколько снижается (всего на 8% при набросе 240% нагрузки по току), так как система коррекции и стабилизующий трансформатор в приведенной схеме были рассчитаны на поддержание постоянства напряжения в пределах до 125% изменения нагрузки по току, при постоянной частоте. От этого генератора производился пуск короткозамкнутого асинхронного электродвигателя мощностью 13 кВт прямым включением на зажимы генератора.
Двигатель приводил во вращение низковольтный генератор постоянного тока без нагрузки.
Кратность пускового тока двигателя, при номинальном напряжении на его зажимах, составляет 6,9 номинального значения тока синхронного генератора. При пуске двигателя в ход с холостого хода генератора максимальный провал напряжения у генератора составил величину порядка 54%, ток при пуске достиг величины порядка 3,9 номинального значения тока генератора, при напряжении на зажимах его, составившем 56% номинального. Пуск двигателя завершился за время меньшее одной секунды. Благодаря большой активной нагрузке на генератор, сопровождавшей пуск двигателя, во время пуска наблюдался провал скорости вращения первичного двигателя синхронного генератора, максимальное значение которого достигло величины порядка 25% номинальной скорости вращения первичного двигателя.
В настоящее время подобные системы регулирования изготовлены и для генераторов 25 и 100 кВт, для буксира 1200 л. с., но без корректора напряжения.



В последние годы за рубежом нашли применение схемы, подобные приведенной на рис. 2.10.
Питание цепи возбуждения генератора в этой схеме осуществляется через дроссели Д1 и регулируемые трансформаторы тока ТТ. В качестве корректора, так же как и в схеме рис. 2.9, применен насыщенный дроссель Д2, через выпрямитель В2 питающий управляющие обмотки постоянного тока трансформаторов тока.




ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В своем проекте я представил такую тему как принцип работы и устройство судовых синхронных генераторов

В своем проекте рассказал про принцип работы судовых синхронных генераторов, рассказал про системы возбуждения бесщёточных синхронных генераторов и про судовой бесщёточный синхронный генератор. А также я рассказал про устройство данных генераторов

Я выбрал данную тему так как на мой взгляд она показалась интересной и обделенной вниманием и мне показалась очень было бы интересно про нее рассказать вам

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНЫХ ИСТОЧНИКОВ
1.Н.И Роджеро - Справочник судового электромеханика

2.ПТЭ судового электрооборудования на судах морского и речного транспорта (утверждены министерством транспорта РФ)

3. Г.И. Китленко - Судовые электроэнергетические системы и устройства

4. Сергиенко Л.И. , Миронов В.В. «Электроэнергетические системы морских судов», М., Транспорт, 1991.

5. Справочник судового электротехника (под редакцией Китаенко Г. И.). 1, 2, 3, том. Л., Судостроение, 1980.

6. Пипченко А.Н. «Электрооборудование, электронная аппаратура и системы управления», Одесса, 2005.

7. Толстов А.А. «Устройство и эксплуатация судовых синхронных генераторов». Одесса - 2007.