Судовые электрические станции и сети - Система стабилизации напряжения генераторов ГМС

§ 14. СИСТЕМА СТАБИЛИЗАЦИИ НАПРЯЖЕНИЯ ГЕНЕРАТОРОВ ТИПА ГМС
Статическую ССН с самовозбуждением, работающую на основе ПФК (рис. 29, а), широко применяют на судах с пониженной частотой вращения СГ. Система поддерживает напряжение СГ в установившихся режимах с точностью до ±0,025 n.пом при плавном изменении нагрузки от 0 до 100%, изменении cosφ от 0,5 до 0,9 и частоты вращения в пределах ±0,025 Uном. В переходных режимах при внезапном приложении 100%-ной нагрузки, сбросах ее и изменении cos ф более чем до 0,4 отклонение напряжения не более 0,25 Unом, восстанавливается оно до установившегося значения с точностью 0,025 Uном в течение 0,8 с.
Система состоит из трансформатора фазового компаундирования ТрФК с управляемым подмагничиванием, силовых выпрямителей СВ, корректора напряжения КН, генератора начального возбуждения ГНВ с выпрямителем начального возбуждения ВНВ, трансформатора тока ТрТ для КН (ВГП — выключатель гашения поля).
Рис. 29. Принципиальная схема ССН с ПФК для генераторов типа ГМС и векторная диаграмма суммирования составляющих токов

Трансформатор ТрФК— основной элемент системы — представляет собой трехстержневой трансформатор с магнитным шунтом. На стержнях трансформатора расположены первичные обмотки: токовая ОТ, напряжения ОН, вторичная ОСВ и обмотки для питания цепей управления ОУ и корректора ОК. В обмотку корректора включены резисторы R1 и R2 для изменения тока. Первичные обмотки разделены магнитным шунтом, заменяющим компаундирующее сопротивление. Обмотки ОГ трансформатора, включаемые последовательно в каждую фазу обмотки статора СГ, служат для регулирования тока возбуждения при изменении тока и cosф загрузки. Обмотка ОСВ предназначена для питания через выпрямители обмотки возбуждения СГ, которая расположена внутри токовой обмотки для улучшения магнитной связи между ними. Выпрямители СВ, подключенные к обмотке ОСВ, преобразуют переменный ток в постоянный для питания обмотки возбуждения СГ. Выпрямитель ВНВ преобразует переменный ток в постоянный для питания обмотки начального возбуждения СГ. Магнитный шунт трансформатора предназначен для изменения индуктивной связи между первичными обмотками ОН и ОТ.
При наличии в цепи возбуждения СГ силовых выпрямителей с большим сопротивлением тока возбуждения от остаточной э. д. с. недостаточно. Для начального возбуждения СГ применяют генератор с постоянным подмагничиванием ГНВ, подключенный к обмотке возбуждения через выпрямитель ВНВ. После начального возбуждения СГ и достижения номинального напряжения генератор ГНВ отключается и обмотка возбуждения генератора получает питание от ТрФК через СВ. Стабилизация напряжения СГ при изменении нагрузки и cos ф достигается изменением тока возбуждения при помощи трансформатора ТрФК.
Как известно из принципа действия ПФК (см. § 13), в обмотке ОСВ происходит геометрическое суммирование составляющих токов возбуждения СГ, соответствующих напряжению в обмотке ОН и току в обмотке ОТ. Составляющие тока возбуждения /от и /осв, соответствующие нагрузке и напряжению, сдвинуты относительно друг друга под углом, зависящим от характера нагрузки. Работа СГ на холостом ходу обеспечивается током Iтт, трансформируемым во вторичной обмотке ОСВ при протекании тока в обмотке ОН. При нагрузке СГ по токовой обмотке ОТ протекает полный ток статора /от, который вызывает соответствующее увеличение выходного тока силовых выпрямителей и тока в обмотке возбуждения СГ. Изменение тока возбуждения Iв при изменении значения и характера нагрузки показывает семейство регулировочных характеристик (сМ. рис. 7), т. е. при одной и той же нагрузке каждому значению cos ф соответствует определенный ток возбуждения, чем достигается стабилизация напряжения СГ в заданных пределах.
На диаграмме суммирования составляющие токов обмоток ОН и ОТ пропорциональны току возбуждения при нагрузках с С0Бф= = 1, cosфном и cosф=0 (рис. 29, б). При активной нагрузке (cos ф= 1) токи /от, /он суммируются геометрически под углом, близким к 90°, вследствие наличия в трансформаторе магнитного шунта. Из диаграммы видно, что при cos фном результирующий ток IВ 2 увеличивается по сравнению с IB1 (при соsф=1). Максимальное его значение Iвз достигается при соsф = 0.
Для генераторов типа ГМС корректор напряжения предназначен для обеспечения требуемой точности напряжения и равномерного распределения реактивной нагрузки (см. рис. 26). Описание работы КН приведено в § 13.