Генераторы постоянного тока

1. Генераторы постоянного тока с параллельным возбуждением должны иметь автоматические регуляторы напряжения.

2. Генераторы смешанного возбуждения должны иметь независимые устройства для регулирования напряжения с точностью до 1%, для генераторов мощностью до 100 кВт и с точностью до 0,5% для генераторов мощностью свыше 100 кВт. Указанные пределы регулирования должны поддерживаться как в холодном, так и в нагретом состоянии, а также при любой нагрузке в пределах рабочих нагрузок генераторов.

3. Регуляторы напряжения генераторов смешанного возбуждения должны обеспечивать в холодном состоянии возможность понижения напряжения холостого хода не менее чем на 10% ниже номинального напряжения генератора, с учетом роста оборотов первичного двигателя на холостом ходу.

4. Агрегаты постоянного тока с генераторами смешанного возбуждения должны иметь такие внешние характеристики, чтобы напряжение нагретого генератора, установленное на номинальную величину с точностью до 1% при 20%-ной нагрузке, не изменялось при полной нагрузке больше чем на 1,5% для генераторов мощностью 50 кВт или больше и на 2,5% для генераторов меньшей мощности.

Изменение напряжения между 20 и 100% номинальной нагрузки генератора смешанного возбуждения не должно превышать следующих величин:

- 3% для генераторов мощностью 50 кВт и более;

- 4% для генераторов мощностью свыше 15 кВт, но менее 50 кВт;

- 5% для генераторов мощностью 15 кВт и менее.

Агрегаты постоянного тока с генераторами параллельного возбуждения должны иметь такие внешние характеристики генераторов и такие автоматические регуляторы напряжения, чтобы при изменениях нагрузки от холостого хода до номинальной напряжение поддерживалось с точностью ±2,5 % номинального.

2. Системы автоматического регулирования напряжения с угольным регулятором

Существует большое число систем автоматического регулирования напряжения генераторов, различных по составу и даже по принципу действия. Основные из них следующие:

1. системы с регулированием по отклонению напряжения генератора;

2. системы с регулированием по току нагрузки генератора (возмущению);

3. системы с комбинированным регулированием, т.е. регулированием по отклонению напряжения и по току нагрузки генератора.

Принцип регулирования напряжения генератора по отклонению в чистом виде в настоящее время применяется сравнительно редко. Основную роль во многих системах регулирования выполняет воздействие по возмущению, а воздействию по отклонению, если оно применяется, отводится вспомогательная роль.

Использование регулирования по возмущению улучшает динамические характеристики системы, уменьшает габариты и повышает надежность.

Однако на систему, кроме основных возмущений, влияет ряд второстепенных факторов, например:

1. изменение скорости вращения первичного двигателя;

2. изменение температуры окружающей среды;

3. изменение с течением времени параметров отдельных элементов системы и т.д.

Естественно, что связь по основному возмущению не будет реагировать на эти факторы и в системе возникнут значительные отклонения напряжения. Для повышения точности регулирования в систему вводится обратная связь по отклонению напряжения генератора в виде корректора напряжения, который дает возможность поднять качество стабилизации напряжения системы до современных требований как в статическом, так и в динамическом режимах.

Принципиальные схемы включения угольного регулятора показаны на рис.10.4.

а) б)

а) – автоматический регулятор напряжения для генераторов постоянного тока

б) - автоматический регулятор напряжения для генераторов переменного тока

Рис.10.4. Схемы автоматического регулирования напряжения типа РУН

Отличительной особенностью системы регулирования напряжения генератора переменного тока является наличие выпрямителя 4, включенного в измерительную цепь, состоящую из рабочей катушки электромагнита регулятора 1 и установочного сопротивления 2. Заданная величина напряжения генератора при различных нагрузках поддерживается путем изменения сопротивления угольного реостата в цепи возбуждения возбудителя или генератора (для машин малой мощности). Величина сопротивления угольного реостата зависит от степени сжатия шайб и определяется положением подвижной системы регулятора, на которую воздействуют усилия электромагнита, удерживающих пружин и реакция угольных столбов. При увеличении регулируемого напряжения усилия электромагнита и упругой реакции угольных шайб преобладают над результирующим усилием пружин, и якорь, перемещаясь вниз в сторону сердечника электромагнита, приподнимает нажимное коромысло. Угольные столбы под воздействием собственной реакции разжимаются, и сопротивление их возрастает. При уменьшении напряжения генератора якорь регулятора под действием пружин перемещается вверх (от сердечника), и угольные столбы, сжимаемые коромыслом, уменьшают свое сопротивление.

Ток возбуждения увеличивается, и напряжение генератора возрастает. Напряжение генератора восстанавливается, но якорь электромагнита регулятора будет занимать уже иное положение. Таким образом, регулирование получается статическим, с определенной ошибкой, зависящей от многих условий: нагрузки генератора, температуры отсека, настройки регулятора, качества угольных шайб и т.д. Коэффициент статизма регулирования может быть значительно уменьшен, если в цепь обмотки электромагнита включить реостат 5 и к нему подвести питание от трансформатора тока (ТТ), включенного в фазу, к которой не подключена обмотка электромагнита. Введение сигнала по возмущению позволяет изменять коэффициент статизма регулирования в пределах от 0 до 6%.

Системы автоматического регулирования напряжения с угольным регулятором обладают следующими недостатками и преимуществами:

1. простота схемы, удобство обслуживания, несложность конструкции, возможность быстро приводить систему в действие;

2. система может обеспечить поддержание заданного напряжения в СЭС, где отсутствуют режимы периодических сбросов и набросов нагрузки, соизмеримой по мощности с генераторами;

3. существенным недостатком РУН является сравнительно малый диапазон регулирования (потолок возбуждения мал), а также то, что надежность действия системы определяется надежностью угольных шайб (при вибрации и ударных сотрясениях портятся отдельные шайбы и регулятор может выйти из строя);

4. характеристики регулятора с течением времени меняются, требуется их постоянная подрегулировка.

Заключение

Угольные регуляторы давно вытеснены регуляторами других типов. Они иногда встречаются на плавающих судах старой постройки.