Как было показано в гл. 2, в системах вентильного возбуждения применяются регуляторы возбуждения различных типов. Наиболее сложным из них является регулятор сильного действия ВЭИ, который имеет различные модификации, в зависимости от того, где он установлен (АРВ-200И— для систем ионного возбуждения турбогенераторов 200 МВт, АРВ-300И — для систем ионного возбуждения турбогенераторов 300 МВт и т. д.).
В настоящее время переходят к унифицированному регулятору АРВ-СД.
Подробные сведения о проверке АРВ двух указанных типов содержатся в [Л. 7, 13, 17, 26]. Основные блоки указанных выше типов АРВ отличаются незначительно, либо идентичны. Структурная схема АРВ показана на рис. 22.
Все трансформаторы, двигатели, реле, резисторы, конденсаторы, выпрямители и т. д., входящие в указанные блоки и устройства, в случае необходимости проходят предварительную проверку аналогично элементам системы управления. Для каждого устройства производится проверка схемы электрических соединений, проверяется качество паек, измеряется сопротивление изоляции и сопротивление постоянному току, проводятся испытания повышенным переменным напряжением 2 кВ. Ниже рассматриваются специфические виды проверок отдельных блоков.
Блок преобразователя частоты ПЧМ предназначен для питания магнитных усилителей стабилизированным напряжением 110 В, 450 Гц. Он состоит из девяти трансформаторов, первичные обмотки которых соединены в сложный зигзаг, а вторичные — в открытый треугольник, и феррорезонансного стабилизатора.
Трансформаторы работают в режиме насыщения, и их вторичное напряжение имеет форму прямоугольника без нагрузки и существенно искажается при появлении тока нагрузки. Подбором ответвлений обмоток трансформаторов получают необходимые значения и форму напряжения выхода блока.
Рис. 58. Характеристика стабилизации блока ПЧМ.
Рис. 59. Нагрузочная характеристика блока ПЧМ.
Основной характеристикой блока является зависимость выходного напряжения U450 от напряжения питания U50 (рис. 58), по которой судят о правильности работы стабилизатора.
В зоне стабилизации при номинальной нагрузке при изменении напряжения U50 на 10% выходное напряжение U450 не должно изменяться более чем на 1 %.
Снимая эту характеристику при подъеме U50, определяют напряжение начала стабилизации (Uст=260-280 В), а при снижении U— напряжение срыва стабилизации (Uср=80-120 В). Величину Uст и Ucр можно изменять изменением размера воздушного зазора дросселей стабилизатора.
Определяются зависимость величины выходного напряжения от нагрузки (рис. 59) и величина потребляемого тока при номинальной нагрузке (0,3—0,5 А).
Измерительный блок включает в себя цепи всех каналов измерения параметров, по которым производится регулирование напряжения, двухкаскадный магнитный усилитель, измерительный орган отклонения напряжения, устройство изменения уставки АРВ, переключатели коэффициентов каналов регулирования и т. д.
Основным элементом измерительного блока является двухкаскадный магнитный усилитель (МУ), содержащий в первом каскаде усилитель УС. Во втором каскаде содержится либо два усилителя — при раздельном управлении ССУ рабочей и форсировочной групп вентилей (УР и УФ), либо один усилитель — при совместном управлении обеими ССУ. Каждый из усилителей каскада УС, УР, УФ может быть выполнен из нескольких усилителей, соединенных по мостовой или по дифференциальной схеме. Ниже рассматриваются характеристики магнитных усилителей, состоящих из двух однотактных магнитных усилителей, соединенных по дифференциальной схеме.
При проверке усилителей, работающих с полупроводниковой ССУП-4, необходимо, чтобы они работали на реальную нагрузку, т. е. на выходной фильтр АРВ. Поэтому вначале производится настройка фильтра. Она заключается в измерении его входного сопротивления и настройке затухания (В) при частотах 50 и 100 Гц. Коэффициент затухания определяется как отношение амплитуды входного напряжения к амплитуде выходного. Значение затухания должно быть следующим: В50>100, В100>2000 [Л. 17].
Проверка магнитного усилителя первого каскада УС, содержащего два однотактных усилителя (обозначим их А к Б), включает в себя следующее:
- Производится выбор рабочего напряжения питания рабочих обмоток однотактных магнитных усилителей УС-А и УС-Б. Для этого при полностью разомкнутых обмотках управления при закрытом усилителе А (по контрольному входу подается отрицательный ток подмагничивания) и отключенном питании усилителя Б изменяется напряжение питания и снимается характеристика (рис. 60): UA=f(Uпит), где UA — напряжение (выпрямленное) на выходе магнитного усилителя А; Uпит — напряжение 450 Гц на вторичной обмотке трансформатора питания. Аналогично снимается характеристика усилителя Б (при измененной полярности тока по контрольному входу). Рабочее напряжение магнитного усилителя выбирается таким, чтобы обеспечить наибольшее выходное напряжение в линейной зоне характеристики: Uраб не должно превышать 0,9 меньшего напряжения перегиба характеристик UA=f(Uпит) и UB =а(Uпит). В соответствии с величиной Uраб выбирается количество витков первичной обмотки питающего трансформатора, на которые и подается напряжение питания.
Рис. 60. Характеристика UА=f(Uпит) и UБ =f(Uпит).
Рис. 61. Характеристика UА,Б =f(I).
2. Определяются характеристики UA=f(Iк.вх) и UБ=f(Iк.вх), т. е. зависимости выходного напряжения усилителя от тока управления, подаваемого по контрольному входу (рис. 61). По этим зависимостям можно оценить качество стали магнитных усилителей: степень идентичности их характеристик, что необходимо для получения прямолинейной выходной характеристики; правильность действия внутренней обратной связи и т. д. Характеристики снимаются при поочередном отключении питания магнитных усилителей, при снятом и установленном смещении.
Смещение устанавливается таким образом, чтобы выход первого каскада УС был равен нулю при Iк.вх = 0 и чтобы выходная характеристика была наиболее линейной в районе нуля.
3. Снимаются выходные характеристики первого каскада
для комплексной оценки правильности настройки первого каскада усилителя (рис. 62, 63). При этом первая характеристика снимается при отключенной нагрузке и отключенной обратной связи, а вторая характеристика снимается при наличии и отсутствии обратной связи, при этом выход УС включен на обмотку управления усилителя второго каскада (реальную нагрузку).
Проверка магнитного усилителя второго каскада (УР, УФ) производится аналогично, т. е. выбирается напряжение питания рабочих обмоток: снимаются предварительные характеристики
и выходная характеристика
показанная на рис. 62.
Совместная проверка двух каскадов производится путем снятия зависимости выходного напряжения усилителя УР (УФ) от тока управления, подаваемого по контрольному входу в усилитель УС, т. е.
Рис. 62 Выходные характеристики первого (УС) и второго (УР, УФ) каскадов.
Рис. 63. Выходная характеристика первого каскада
1 — без обратной связи; 2 — с обратной связью.
Характеристика снимается в полностью собранной схеме, усилитель (УР, УФ) через фильтр включается на эквивалентный резистор.
Характеристика снимается при наличии и при отсутствии обратных связей, и в каждом случае определяется коэффициент усиления в линейном диапазоне и сравнивается с рекомендуемыми значениями (рис. 64).
Для различных типов АРВ коэффициент усиления выходной характеристики составляет 90—120 В/мА.
Далее необходимо проверить «дрейф» (изменение) выходного напряжения усилителя, при изменении питающего напряжения на ±10%, который должен составлять не более ±3,5 В. При повышенном дрейфе необходимо выяснить, какой из каскадов его дает, и попытаться его устранить изменением рабочей точки магнитных усилителей.
Для проверки правильности работы всех каналов проверяются входные сопротивления каналов и их коэффициенты усиления. Для этого по каждому каналу дается такой ток управления ΔIупр, чтобы напряжение выхода магнитного усилителя ΔUвых находилось в линейной части характеристики и было одинаковым. Измеряется также напряжение на обмотке управления ΔUупр. Коэффициенты усиления по каналам, определяемые как AiWA/ynp, должны быть пропорциональны количеству витков обмоток управления. Входное сопротивление канала определяется отношением ∆Uупр/∆Iупр и может быть проверено путем измерения сопротивления при помощи измерительного моста.
Рис. 64. Выходные характеристики измерительного блока.
- — без обратной связи; 2— с обратной связью.
В заключение определяются постоянные времени МУ, для чего по контрольному входу подается ступенчатый сигнал и осциллографируется изменение выходного напряжения. Величина сигнала должна соответствовать линейной части характеристики рис. 64. Все обмотки управления должны быть замкнуты на их источники питания, а величина Uвых должна находиться в линейной части выходной характеристики. Постоянная времени МУ должна составлять 35—60 мс без корректирующей цепи (КЦ), которая значительно увеличивает постоянную времени. Ниже для одного из АРВ показана зависимость постоянной времени двухкаскадного МУ от постоянной времени корректирующей цепи, которая определяется положением переключателя.
В дальнейшем при введении жесткой обратной связи (ЖОС) постоянная времени уменьшается в соответствии с кратностью ЖОС.
Большая постоянная времени при отключенной КЦ свидетельствует о наличии короткозамкнутых витков в обмотках управления, которые могут быть обнаружены по фигурам Лиссажу, как это описано в § 24. Определяется также величина пульсаций на выходе фильтра при отключенных и включенных каналах управления, которая не должна превышать соответственно 50—60 и 200 мВ.
Канал напряжения АРВ сильного действия включает в себя выходной трансформатор, дифференциальный сельсин (потенциал — регулятор), выпрямитель, нелинейный стабилитронный мост, фильтр и выпрямитель подпора.
При помощи этих устройств производится преобразование переменного напряжения, подаваемого в АРВ от измерительных трансформаторов, в постоянное напряжение, пропорциональное отклонению напряжения генератора от номинального, а также изменяется уставка АРВ по напряжению.
При проверке канала напряжения: измеряют напряжения на ответвлениях первичной и вторичной обмоток сельсина (потенциал-регулятор ПР) при угле поворота φο = 0. Напряжения должны соответствовать паспортным данным;
проверяют правильность установки статора сельсина, для чего измеряют выпрямленное напряжение при повороте сельсина от 0 до 180°. Выпрямленное напряжение должно монотонно уменьшаться, в противном случае необходимо повернуть статор сельсина на соответствующий угол;
настраивают измерительный орган отклонения напряжения ∆U (нелинейный стабилитронный мост), для чего при наибольшем напряжении, подаваемом на мост, измеряют и выравнивают напряжение на обоих плечах, содержащих стабилитроны. Выравнивание напряжений производится закорачиванием или добавлением некоторого количества стабилитронов;
проверяют и настраивают диапазон изменения уставки АРВ по напряжению, который должен составлять ± 10—12%. Для этого снимается зависимость напряжения на входе потенциал-регулятора, соответствующего нулевому значению напряжения U∆U, при изменении угла поворота сельсина U=f(φс).
Определяется номинальное (среднее) положение сельсина, которое должно находиться в диапазоне 85—100°;
определяют выходные характеристики канала напряжения (рис. 65) и при фс=Фном, а затем при φс=0 и 180°. К указанным характеристикам относятся зависимость выхода АРВ, выпрямленного напряжения UB, напряжения выхода стабилитронного моста, тока управления канала напряжения от напряжения генератора (Uг).
Рис. 65. Выходные характеристики канала напряжения.
В заключение проверяется правильность действия каналов производных U' и f'. При подаче напряжения на канал U' на выходе АРВ появляется отрицательное напряжение, а при подаче напряжения на канал f' — положительное.
Это вытекает из логики работы АРВ, который должен снижать возбуждение при увеличении напряжения и увеличивать возбуждение при ускорении ротора генератора.
Блок частоты вырабатывает сигнал, пропорциональный отклонению частоты напряжения генератора от номинальной. Этот сигнал подается в каналы Δf и f' регулятора. Блок содержит два резонансных контура, настроенных соответственно на частоту 45 и 55 Гц, один или два магнитных усилителя, соединенных по дифференциальной схеме. Для того чтобы выходной сигнал не зависел от напряжения генератора, напряжение, подводимое к резонансным контурам, стабилизируется при помощи кремниевых стабилитронов.
Проверка блока частоты включает в себя настройку магнитных усилителей и резонансных контуров. Так же как для УС, УР и УФ, снимаются характеристики отдельных усилителей и выбирается напряжение их питания. Затем определяются характеристики магнитных усилителей Uвых=f(Iупр) в собранной схеме, сначала без cмещения и без обратных связей, а затем подбираются смещение и обратные связи. Производится настройка резонансных контуров и снимаются характеристики I1,2=φ(f), где I1, I2 — выходные токи МУ.
Рис. 66. Характеристики блока частоты.
Выходная характеристика блока представляет собой зависимость напряжения выхода блока от частоты (рис. 66). Она должна иметь коэффициент усиления около 40—49 В/Гц.
Определяется ток через стабилитроны при номинальной частоте, значение которого должно быть равно 20—30 мА.
При частоте 50 Гц напряжение на выходе блока должно быть равно нулю для АРВ-300И или 160 В для АРВ-200И.
В блоке ограничения минимального возбуждения (ОМВ) проверяется:
правильность монтажа и качество соединений;
полярность выводов обмоток трансформаторов и их соответствие паспортным данным;
сопротивление на переключателях;
сопротивление дросселей (методом амперметра — вольтметра при частоте 50 Гц);
сопротивление изоляции (проводятся также испытания высоким напряжением).
Приведенный объем проверки достаточен для того, чтобы сделать заключение о возможности приступить к настройке блока ОМВ на машине, включенной в сеть (см. гл. 9). При обнаружении каких-либо существенных неисправностей в блоке ОМВ проводится дополнительная проверка по более широкой программе [17].
После предварительных проверок блоков все они устанавливаются в панели АРВ, производятся подключение кабельных соединений и испытания повышенным напряжением всей полностью собранной схемы АРВ и системы управления. После предварительного опробования всех цепей переходят к комплексным испытаниям вентильного возбудителя.
