Генераторы переменного тока

Как известно из теории электрических машин, напряжение генераторов постоянного тока с параллельным и независимым возбуждением, как и СГ, зависит от величины нагрузки.

По внешней характеристике генератора постоянного тока (зависимости U=f(I), приведенной на рис.10.1) видно, что с увеличением нагрузки установившееся значение напряжения генератора уменьшается. Аналогичная картина наблюдается и у СГ.

Рис. 10.1. Внешняя характеристика генератора постоянного тока

На рис.10.2 показаны кривые изменения напряжения на зажимах генератора постоянного тока в тех случаях, когда на генератор с холостого хода набрасывается одна и та же нагрузка (например, осветительная):

- при параллельном возбуждении (рис.10.2, а);

- при смешанном возбуждении (рис. 10.2, б).

а) б)

Рис. 10.2. Кривые изменения напряжения генератора при набросе нагрузки

Как показано на рис.10.3, изменения напряжения на зажимах генератора при сбросе нагрузки носят тот же характер, что и при набросе, но, естественно, в обратном направлении.

Рис. 10.3. Кривые изменения напряжения генератора при сбросе нагрузки

Напряжение генератора постоянного тока с независимым возбуждением при нагрузке снижается из-за падения напряжения в сопротивлении якорной цепи и изменения магнитного потока машины под действием реакции якоря. Однако даже для генераторов без компенсационной обмотки изменение напряжения не превышает 10%.

В СГ влияние активного сопротивления статора на изменение напряжения весьма незначительно (за исключением машин малой мощности). Отклонение напряжения определяют главным образом реакция статора и индуктивное падение напряжения. В наибольшей степени размагничивающее действие реакции статора проявляется при чисто индуктивном характере нагрузки, когда реакция направлена по продольной оси против основного магнитного потока. По этим причинам в нагруженном СГ при отсутствии регулятора напряжение может отклониться от номинального значения на 50%, а в некоторых случаях и больше.

Пуск подавляющего большинства короткозамкнутых асинхронных двигателей осуществляется прямым включением в сеть, сопровождающимся большими бросками тока при низком коэффициенте мощности; поэтому в сети при ограниченной мощности судовой электростанции значительно снижается напряжение. При прямом пуске двигателей соизмеримой с генераторами мощности пусковые токи оказываются настолько большими, что напряжение генератора может снизиться до значения, при котором работающие приводы либо отключатся, либо уменьшат частоту вращения и остановятся.

Процесс разгона включаемого двигателя при снижении напряжения затягивается, так как вращающий момент асинхронного двигателя пропорционален квадрату напряжения. В наиболее неблагоприятных случаях пуск может вовсе не осуществиться. Длительность пусковых токов сравнительно невелика, но иногда включения могут следовать одно за другим, например при работе электродвигателей погрузочных устройств. Напряжение генератора при этом не успевает восстановиться до номинального значения и снижается еще больше.

Отмеченные особенности судовых потребителей электроэнергии и генераторов привели к необходимости автоматической стабилизации напряжения в СЭС.

1. Требования, предъявляемые к автоматическим системам стабилизации напряжения судовых генераторных агрегатов

Генераторы переменного тока

1. Каждый генератор переменного тока должен иметь отдельную, независимую систему для автоматического регулирования напряжения.

2. Агрегаты переменного тока должны иметь системы регулирования напряжения, подобранные таким образом к регулировочным характеристикам приводных двигателей, чтобы при изменениях нагрузки от холостого хода до номинальной при номинальном коэффициенте мощности поддерживалось номинальное напряжение с точностью до ±2,5 % (аварийные агрегаты – до ±3,5 %).

Для основных генераторов допускается поддержание постоянства напряжения в пределах ±3,5 % от номинального при коэффициенте мощности от 0,6 до 0,9, исключая номинальный (при номинальном числе оборотов и номинальной нагрузке генератора).

3. Система автоматического регулирования напряжения генераторов переменного тока должна обеспечивать возможность удовлетворения следующим требованиям:

внезапное изменение симметричной нагрузки генератора, работающего при номинальном числе оборотов и номинальном напряжении при имеющихся токе и коэффициенте мощности, не должно вызывать снижения номинального напряжения ниже 85% и повышения выше 120%. После этого напряжение генератора должно в течение не более 1,5 с восстанавливаться в пределах ±3 % номинального напряжения. Для аварийных агрегатов эти значения могут быть увеличены по времени до 5 с и по напряжению до ±4 % номинального.