Для повышения надежности системы возбуждения и ее устойчивости необходимо сделать следующее:
а) поставить предохранители на входах в управляющий орган;
б) обеспечить предохранителями цепи питания КМОП-схем;
в) для гальванической развязки цепей силового тиристора и цепей электронных схем установить оптоэлектронную изоляцию.
Контрольные вопросы
1. Состав системы возбуждения WGSY.
2. Работа управляющих органов.
3. Возможные неисправности системы возбуждения.
Глава 9.
Цифровой тиристорный регулятор напряжения судовых генераторов (ЦТРН)
ЦТРН обеспечивает:
§ автоматическое поддержание напряжения в пределах 
2 % от номинального при изменении нагрузки от холостого хода до номинальной в статическом режиме;
§ автоматическое восстановление напряжения с отклонением ± 2 % за время не более 1,5 с при набросе 50 % или сбросе 100 % нагрузки по току генератора;
§ автоматическое отключение возбуждения генератора при понижении частоты напряжения генератора до 47 Гц;
§ автоматическое отключение возбуждения генератора при превышении напряжения генератора на 10 % от номинального.
Состав.
Функциональная схема ЦТРН представлена на рис. 9.1.
ЦТРН включает в себя следующие блоки и узлы:
§ измерительный блок (трансформаторы ТV1, ТV2, ТV3);
§ блок силовой (предохранитель FUI, тиристор VS1, диод VD1);
§ блок управления и защит;
§ схему включения и отключения генераторного автомата.
Блок управления и защит реализован на одной плате и состоит из следующих схемотехнических узлов (рис. 9.2):
§ ФСУ — трехфазный выпрямитель (VD1-VD6);
§ ЗГ — задающего генератора, управляемого напряжением (D1, VТ1);
| Рис. 9.1. Функциональная схема ЦТРН |
| Рис. 9.2. Принципиальная схема Блока управления и защит |
§ ДЧ — делителя частоты (D2);
|
|
§ ФИ — формирователя импульсов (D6.4, D3.1, D3.2);
§ УС — компаратора (D7);
§ ФУИ — формирователя управляющих импульсов (VD20, VD16-VD19, VТ2, VT3);
§ ЗЧ — схемы защиты по частоте (D4,VD15,D5,D6.3);
§ ЗН — схемы защиты по напряжению (D6.1,D6.2,VT4);
§ ИП — выпрямителя и стабилизатора напряжения (VD10-VD13, VD14).
§ оптронной развязки VD20;
Назначение
Цифровой тиристорный регулятор напряжения предназначен для установки на судах в качестве регулятора систем автоматического регулирования напряжения синхронных генераторов.
Принцип действия
ЦТРН построен по принципу импульсно-фазового управления. Напряжение синхронного генератора определяется током возбуждения, протекающим в обмотке возбуждения генератора. Этот ток регулируется силовым тиристором VS1 в зависимости от его угла открытия. Если тиристор открывается в самом начале положительной полуволны фазы А, то ток возбуждения максимален, если же тиристор открывается при угле близком к 120°, то ток возбуждения минимален. Угол открытия тиристора VS1 регулируется блоком управления и контролируется блоком защиты.
Принципиальная схема блока управления и защит представлена на рис. 9.2. Электронная схема выполнена на основе цифровых микросхем КМОП-логики с напряжением питания ±15В, что обеспечивает помехоустойчивую работу блока. Уровни напряжений на выходах микросхем соответствуют сигналам КМОП-логики. Низкий уровень (или логический ноль) -0В; высокий уровень (или логическая единица) +15В.
Устройство работает следующим образом.
|
|
Переменное трехфазное напряжение измерительного блока выпрямляется выпрямителем, собранном на диодах VD1-VD6. Фиксированная часть выпрямленного напряжения падает на стабилитронах VD7, VD8 и диоде VD9. Управляющее напряжение снимается со средней точки подстроечного резистора R3 "Уставка напряжения". Это управляющее напряжение воздействует на задающий генератор, управляемый напряжением. Полевой транзистор VТ1 выполняет роль регулирующего резистора в частотозадающей цепи генератора. При повышении напряжения синхронного генератора повышается управляющее напряжение. Напряжение цепи затвор-исток полевого транзистора VТ1 также возрастает, что приводит к увеличению сопротивления полевого транзистора. Следовательно, частота задающего генератора уменьшается. Наоборот, при уменьшении напряжения синхронного генератора уменьшается управляющее напряжение, напряжение цепи затвор-исток, что приводит к возрастанию частоты задающего генератора. Импульсы с выхода задающего генератора поступают на делитель частоты на 256, собранный на микросхеме D2.
Начальная установка задающего генератора, D1 и делителя частоты D2 осуществляется сигналом с выхода компаратора D7. Компаратор формирует прямоугольное напряжение, соответствующее напряжению фазы А. С начала положительной полуволны фазы А на выходе компаратора формируется сигнал низкого логического уровня, который разрешает работу задающего генератора и делителя частоты. Первоначально делитель частоты находится в нулевом состоянии. При достижении им состояния 255 на его выходе формируется сигнал высокого логического уровня. По фронту этого сигнала формирователем импульсов формируется одиночный импульс длительностью примерно 100 мкс, который через схему оптронной развязки отпирает силовой тиристор VS1. Таким образом, если напряжение синхронного генератора увеличивается, то фазовый угол открытия тиристора также увеличивается. Это приведет к уменьшению тока возбуждения и напряжения синхронного генератора до номинального. При уменьшении напряжения синхронного генератора фазовый угол открытия тиристора также уменьшается, силовой тиристор откроется несколько раньше, что приведет к увеличению тока возбуждения и, следовательно, к восстановлению напряжения синхронного генератора до номинального значения. Номинальное значение напряжения синхронного генератора выставляется подстроечным резистором R3.
|
|
Работа задающего генератора, управляемого напряжением, и делителя частоты синхронизируется прямоугольным сигналом с выхода компаратора. При низком логическом уровне компаратора разрешается работа задающего генератора и делителя частоты. По отрицательному переходу выходного сигнала компаратора начинается отсчет фазового угла открытия тиристора. Этот угол может изменяться в пределах от 10° до 120°. Питание всех микросхем осуществляется стабилизированным напряжением через выпрямитель VD10-VD13 и стабилитрон VD14.
Управление силовым тиристором осуществляется импульсом с выхода логического элемента D3.2. Для усиления этого импульса по току, достаточного для надежного открытия тиристора, служит эмиттерный повторитель, собранный на составном транзисторе VТ2, VТ3. Питание эмиттерного повторителя осуществляется от отдельного выпрямителя на диодах VD16-VD19. Для гальванической развязки цепей силового тиристора и цепей электронных схем установлена оптоэлектронная диодная пара VD20.
Схема защиты от пониженной частоты предназначена для автоматического отключения возбуждения синхронного генератора при снижении частоты до 47 Гц, например, при остановке дизеля. Схема защиты включает в себя задающий генератор на элементах D4.1, D4.2, D4.4 и делитель частоты на микросхеме D5 и работает следующим образом. Задающий генератор формирует импульсную последовательность частотой примерно 15 кГц. Эта последовательность поступает на делитель частоты, работа которого синхронизируется инвертированным сигналом с выхода компаратора D7. При высоком уровне напряжения па входах установки делителя последний находится в сброшенном состоянии. При появлении напряжения низкого уровня на его установочных входах делитель переводится в режим двоичного счета импульсов. Если частота силового напряжения равна 50 Гц, то до очередного сброса делителя он достигает состояния 128 и на выходе старшего разряда делителя D5 устанавливается напряжение высокого уровня. Таким образом, на выходе делителя формируется последовательность положительных импульсов с частотой синхронного генератора. При снижении частоты синхронного генератора длительность этих импульсов увеличивается, т. к. сброс делителя D5 происходит несколько позже. Далее импульсы с выхода делителя D5 детектируются диодом VD15, и на конденсаторе С16 выделяется постоянная составляющая. При номинальной частоте напряжение на входе элемента D6.3 недостаточно для его переключения. На выходе этого элемента присутствует сигнал высокого логического уровня. Если частота синхронного генератора снижается до 47 Гц, то напряжение на входе элемента D6.3 возрастает и превосходит порог его переключения. На выходе D6.3 устанавливается сигнал низкого уровня и после прохождения через элементы D3.3 и D3.4 сигнал низкого уровня закрывает логический элемент D1.4. Управляющие импульсы на тиристор не поступают, тиристор закрывается и синхронный генератор развозбуждается.
Уставка пороговой частоты развозбуждения синхронного генератора производится подстроечным резистором R18.
Схема защиты от перенапряжений предназначена для автоматического снятия возбуждения с синхронного генератора при превышении напряжения заданной величины при неисправном ЦТРН. Она работает следующим образом. Напряжение с выхода выпрямителя VD10-VD13 через резистор R20 поступает на вход порогового элемента D6.1. При превышении напряжением фазы В порогового на выходе элемента D6.1 устанавливается сигнал низкого уровня, который через элементы D3.3 и D3.4 закрывает элемент D4.1 для прохождения через него импульсов на делитель частоты. Синхронный генератор, как и ранее, развозбуждается. Установка порога напряжения срабатывания защиты осуществляется подстроечным резистором R20. Одновременно с закрытием тиристора транзистором VТ4 включается реле K1 в схеме включения и остановки синхронного генератора. Реле K2 отключает обмотку возбуждения ОВГ. Начальное возбуждение синхронного генератора производится амплитудным способом кнопкой "Пуск". При этом анодное напряжение тиристора, являющееся остаточным напряжением статорной обмотки синхронного генератора, прикладывается к управляющему выводу тиристора. Тиристор открывается и через обмотку возбуждения начинает протекать возрастающий ток, происходит самовозбуждение генератора. При достижении напряжением величины порядка 220 В срабатывает реле R1 в схеме пуска и останова и размыкает контактом К1.1 цепь начального самовозбуждения, предотвращая тем самым подачу на управляющий электрод тиристора высокого напряжения. Управление тиристором при этом передается блоку управления ЦТРН.
Снятие напряжения с работающего генератора производится кнопкой "Стоп", размыкающей цепь управления тиристором.
Возможные неисправности и способы их устранения сведены в таблицу 9.1.
Таблица 9.1
| Наименование неисправности, внешнее проявление и дополнительные признаки | Вероятные причины | Метод устранения |
| При включенной кнопке П генератор не возбуждается | а) Неисправны VD1, VS1, FU1 | Заменить неисправный элемент |
| б) Обрыв цепи самовозбуждения генератора | Устранить обрыв в цепи самовозбуждения | |
| После самовозбуждения генератора срабатывает защита от перенапряжения | а) Неисправно реле K1 (не разрывает цепь самовозбуждения генератора) | Заменить реле К1 |
| б) Неисправны элементы измерительного звена или блока измерения, управления и защит. На управляющий электрод тиристора VS1 не поступают управляющие импульсы. | Заменить неисправный элемент или блок полностью. | |
| При частоте вращения генератора ниже 0,9 номинального значения возбуждение генератора не снимается. | Неисправна защита от понижения частоты или реле K2' | Заменить реле или блок полностью. |
Меры безопасности
Эксплуатацию регулятора производить в соответствии с Правилами технической эксплуатации судовых технических средств, настоящим техническим описанием и инструкцией по эксплуатации.
Персонал, обслуживающий регулятор, должен знать его электрическую принципиальную схему, изучить техническое описание и инструкцию по эксплуатации.
Техническое обслуживание регулятора производить только при отключенном генераторе и выполнении правил техники безопасности.
При монтаже регулятора металлоконструкции должны быть надежно заземлены.
Контрольные вопросы
1. Принцип действия системы возбуждения ЦTPH.
2. Устройство АРН.
3. Принцип действия АРН.
4. Возможные неисправности системы возбуждения.
5. Обслуживание системы возбуждения ЦTPH.
Глава 10.
Регулятор напряжения типа ТРН
ТРН обеспечивает:
§ автоматическое поддержание напряжения в пределах 
2 % от номинального при изменении нагрузки от холостого хода до номинальной в статическом режиме;
§ автоматическое восстановление напряжения с отклонением ± 2 % за время не более 2 с при набросе 50 % или сбросе 100 % нагрузки по току генератора;
§ автоматическое отключение возбуждения генератора при понижении частоты напряжения генератора до 45 Гц.
Состав
Регулятор состоит из следующих составных частей (рис. 10.1):
§ панели силового блока БС-01 (1 шт.);
§ панели блоков измерения, управления и защит ПБИУЗБ-01 (1 шт.).
Конструктивно он выполнен в виде шкафа одностороннего обслуживания, в котором размещены панели силового блока и блоков электроники.
На панели силового блока (см. рис. 10.1) размещены:
§ диод VD1 с охладителем;
§ тиристор VS1 с охладителем;
§ быстродействующий предохранитель FUI.
На панели электронных блоков размещены:
§ трехфазное измерительное звено, состоящее из понижающих трансформаторов TV1 ÷ TV3 и резисторов R40 ÷ R42;
| Рис. 10.1. Схема соединений печатных плат и панелей |
§ блок измерения и управления, состоящий из платы измерения и управления ИЭ-01 с дросселем LR и резистором R44; реле К1 с мостом АD30, конденсатором С16 и резистором R43; цепи самовозбуждения синхронного генератора с элементами R39, VD31, кнопкой П, контактами К1:1, К1:2;
§ блок защиты, состоящий из платы защит ПЗ-01, реле К2 с контактами К2:1, К2:2, К2:3;
§ цепь защиты тиристора VS1-С14, R38;
§ клеммная сборка с контактами 1:1 ÷1:20;
§ силовой блок представляет собой однофазный однополупериодный управляемый выпрямитель (VS1, VD1).
Назначение
ТРН предназначен для установки на судах в качестве регулятора напряжения в системах возбуждения синхронных генераторов как
щеточных, так и бесщеточных.
Принцип действия
Регулятор работает по принципу вертикального способа управления, который состоит в сравнении переменной кривой напряжения и регулируемого постоянного напряжения. В момент равенства этих напряжений сравнивающее устройство не выдает сигнала на усилитель.
При нажатии кнопки «П» на обмотку возбуждения вращающегося синхронного генератора с частотой ниже синхронной подается напряжение остаточного намагничивания (или генератора начального возбуждения через диоды), происходит самовозбуждение генератора. При этом тиристор VS1 полностью открыт, так как на его управляющий электрод подается возрастающее напряжение по цепи самовозбуждения: С11 - К1:1 - К39 - VD29 -К1:2 - П-4.
Когда напряжение генератора возрастает до 200 В, включается реле К1 и размыкающими контактами К1:1, К1:2 разрывает цепь самовозбуждения. Так как к этому моменту на управляющий электрод тиристора VS1 от платы измерения и управления ПЭ-01 уже поступает напряжение управления, тиристор VS1 переходит в режим регулирования напряжения. Процесс самовозбуждения генератора заканчивается далее включившимся в работу регулятором.
При включенном регуляторе напряжение, а следовательно, и ток возбуждения синхронного генератора определяется углом открытия тиристора VS1, формируемым блоком измерения и управления ПЭ-01 в функции напряжения генератора и реактивного тока нагрузки.
Электронный блок измерения и управления (рис. 10.2) представляет собой систему импульсно-фазового управления тиристором VS1. Работа основана на сравнении синхронизированного с сетью пилообразного напряжения и управляющего напряжения, пропорционального напряжению генератора и реактивному току нагрузки, формируемого трехфазным измерительным звеном. В те моменты времени, когда сумма указанных напряжений превышает заданный уровень, срабатывает управляемый блокинг-генератор, выдающий импульс на управляющий электрод тиристора VS1, который открывается до конца данного полупериода напряжения Uc. В дальнейшем процесс повторяется. При этом напряжение возбуждения генератора увеличивается.
Стабилизатор напряжения платы ПЭ-01 предназначен для питания узлов электронного блока. Он получает питание от трансформатора TV1 через выпрямитель VD7. Это напряжение сглаживается конденсатором С7 в пределах 22-36В. Напряжение на базе VT7 фиксировано параметрическим стабилизатором (резистор R18 и стабилитрон VD10) на уровне 18В. Поэтому выходное напряжение, снимаемое с эмиттера VT7, практически стабильно (поскольку повторяет напряжение на базе). На выходе стабилизатора включен фильтрующий конденсатор С8, уровень напряжения на котором 15-16 В.
Рис. 10.2. Схема электронного блока измерения и правления ПЭ-01
Пилообразное напряжение, синхронизированное с сетью, вырабатывается следующим образом: диод VD8, нагруженный резистором R19, выдает пульсирующее напряжение с частотой сети. Это напряжение огранивается по величине цепочкой R20, VD9 до уровня 3 В и поступает на базу VT8. Поскольку транзистор VT8 закрыт только тогда, когда напряжение на его базе достаточно мало (меньше 0,6 В), то транзистор VT10 будет закрыт только в те моменты, когда питающее напряжение близко к нулю, при этом VТ8 закрывается, на базу VT10 через резистор R25 поступает положительное напряжение со стабилизатора, VT10 открывается и по цепи С9 - R24 - VT10 происходит разряд конденсатора С9. Заряд С9 идет непрерывно через двухполюсник из резистора R23 и транзистора VT9, который образует так называемый источник тока, так как ток, протекающий через подобный двухполюсник мало зависит от приложенного к нему напряжения и определяется типом используемого транзистора и номиналом R23. Благодаря этому, заряд С9 идет практически линейно, напряжение на нем имеет пилообразную форму. Размах «пилы» зависит от величины С9, R23 и частоты питающей сети. При номинальной частоте размах «пилы» устанавливается резистором R23 (при необходимости заменой С9 и VT9) в пределах 24В. Его нельзя уменьшаться во избежание чрезмерного увеличения коэффициента усиления регулятора и возникновения автоколебаний. Стабилитрон VD12 ограничивает напряжение на С19 на уровне 5 В; так как при низкой частоте (остановка, пуск дизеля) или возможных неисправностях С9 может зарядиться до напряжения равного выходному стабилизатора. Пилообразное напряжение, поступившее с С9, суммируется с управляющим напряжением.
Управляющее напряжение снимается с диагонали нелинейного моста R28, VD21, R29, VD22 измерительного узла. На другую диагональ нелинейного моста поступает выпрямленное трехфазным мостом VD13-VD18 и сглаженное двухзвенным R-C фильтром R26-C11, R27-C12 напряжение от измерительного звена. Резистор R26 переменный. С его помощью задается уровень напряжения, необходимый для нормальной работы нелинейного моста. В номинальном режиме напряжение на выходе нелинейного моста близко к нулю, а от измерительного звена поступает напряжение около 30 В. Когда уменьшается или возрастает напряжение генератора, то на выходе нелинейного моста действует напряжение, что отличается от напряжения на выходе измерительного звена в ту или иную сторону от заданного значения 30 В. Напряжение на выходе нелинейного моста будет отличаться от нуля на величину, пропорциональную величине отклонения, и с соответствующей полярностью. Резистор R26 позволяет регулировать напряжение срабатывания схемы сравнения в пределах 20÷40 В.
Сумма управляющего напряжения с нелинейного моста и пилообразного напряжения через резистор R31 поступает на базу транзистора VT11. Стабилитрон VD23 защищает вход транзистора от чрезмерного напряжения при значительных отклонениях входного напряжения схемы сравнения от номинального (при пуске, остановке, сбросе или увеличении нагрузки). Если напряжение на базе VT11 превысит уровень около 0,6 В, то он откроется, зашунтирует вход VT12, который закроется и по цепи R33, R35, R36 на базу транзистора VT13 блокинг-генератора будет формировать импульсы, которые через трансформатор ТИ и диод VD27 в положительной полярности поступят на управляющий электрод тиристора VS1. Элементы VD25, R37 блокинг-генератора предназначены для создания небольшого положительного смещения на эмиттере VT13, что препятствует запуску блокинг-генератора открытым VT12, то есть тогда, когда сумма управляющего и пилообразного напряжений на базе VT11 меньше 0,6 В. Таким образом, при изменении управляющего напряжения изменяется время, в течение которого напряжение на базе VT11 больше 0,6 В, а значит, и время включенного состояния тиристора, которое определяет напряжение на выходе регулятора. Диод VD26 защищает VT13 и обмотки трансформатора ТИ от пробоя при резком закрытии VT13.
Электронный блок защит обеспечивает:
§ защиту обмотки возбуждения от перегрузки по току при вращении невключенного генератора с пониженной частотой (защита от пониженной частоты);
§ защиту генератора от работы при неисправном регуляторе (защита от перенапряжения).
Защита от пониженной частоты. При пониженной частоте вращения генератора-f регулятор полностью открывает тиристор VS1, пытаясь поддерживать номинальное напряжение. Защита от пониженной частоты транзистором VT5 блокирует при f<45 Гц блокинг-генератор VT13 блока измерения и управления, тиристор VS1 закрывается полностью и отключает обмотку возбуждения.
Защита работает следующим образом (рис. 10.3). С вторичной обмотки трансформатора TV1 (клеммы 11, 28 В) положительные полуволны напряжения, ограниченные стабилитроном VD3, преобразуются триггером Шмита Д1.2 в прямоугольные импульсы с крутыми фронтами, которые поступают на вход инвертора Д1.3 и на входы 3 и 4 формирователя Д2. Длительность импульсов, формируемых триггером Д1.2 определяется частотой генератора. С уменьшением частоты длительность импульсов возрастает. Формирователь Д2 формирует по передним фронтам поступающих импульсов прямоугольные импульсы стандартной длительности с выхода 1 формирователя Д2 поступают на вход 4 элемента сравнения Д3.1 и сравниваются с инвертированными импульсами триггера Д 1.2, поступающими на вход 5. Элементом сравнения Д3.2 сравниваются не инвертируемые импульсы триггера Д1.2 и инвертируемые импульсы стандартной длительности формирователя Д2. Инвертированные импульсы с элементов сравнения Д3.1 и Д3.2 поступают соответственно на входы 9 и 13 выходного триггера Д3.3, Д3.4. Если частота генератора f>45 Гц на выходе 8 выходного триггера напряжение равно нулю, транзистор VT5 открыт, регулятор включен. Если частота генератора f<45 Гц, т.е. длительность импульсов формирователя Д2 уменьшается, происходит изменение состояния выходного триггера. На базу транзистора VT5 с выхода 8 поступает запирающее напряжение, транзистор VT5 закрывается, блокирует блокинг-генератор блока измерения и управления, тиристор VS1 закрывается.
| Рис. 10.3. Схема платы защиты |
Защита от перенапряжения. При исправном регуляторе повышение напряжения генератора на 2 % вызывает прекращение поступления импульсов на управляющий электрод тиристора VS1. Повышение напряжения выше 2 % возможно только при неисправном регуляторе или поврежденном тиристоре. Защита при перенапряжении с задаваемой выдержкой времени включает реле К2. Реле К2 включает контактор защиты IKM.
Примечание: Если выключатель гашения поля возбуждения генератора IQF имеет катушку дистанционного отключения РцДц, то контактор IKM не устанавливается, а реле К2 замыкает цепь катушки РцДц и включает IQF. Контактор IKM контактом IKM.1 формирует под автоматическим выключателем IQF короткозамкнутую цепь и автоматический выключатель IQF выключается и отключает обмотку возбужденного генератора. Одновременно реле К2 отключает генераторный автоматический выключатель.
Защита работает следующим образом. Напряжение с вторичной обмотки трансформатора TV1 (28 В) через ограничивающий резистор R1 поступает на установочный потенциометр R2, а с него на вход 5 триггера Д1:1. Если напряжение генератора превысит заданное значение, триггер Д1:1 формирует прямоугольные импульсы, поступающие на базу ключевого транзистора VT1. Импульсным током транзистора VT1 через зарядный резистор R5 и диод VD1 заряжается конденсатор С1, резистором R7 и потенциометром R6 устанавливается выдержка времени срабатывания защиты. Напряжение, снимаемое с R9, усиливается эмиттерным повторителем VT2 и подается на ключевой усилитель мощности, реализованный на транзисторах VT3, VT4 разной проводимости и питает катушку реле К2. Если напряжение генератора превысит уставку, схема защиты от перенапряжения с установленной с помощью R6 выдержкой времени включит реле К2. Напряжение питания микросхем блока защит (5 В) стабилизируется транзисторным стабилизатором, собранным на транзисторе VT6, стабилитроне VD4 и диоде VD5.
Таблица 10.1 — Возможные неисправности и способы их устранения
| Наименование неисправности, внешнее проявление и дополнительные признаки | Вероятные причины | Метод устранения |
| 1. При включенной кнопке П генератор не возбуждается | Неисправны VD1, VS1, FU1 | Заменить неисправный элемент |
| Обрыв в цепи самовозбуждения генератора | Устранить обрыв в цепи самовозбуждения | |
| 2. После самовозбуждения генератора срабатывает защита от перенапряжения | Неисправно реле K1 (не разрывает цепь самовозбуждения генератора) или выпрямительный мост VD30 | Заменить реле K1 или выпрямительный мост |
| Неисправны элементы измерительного звена или платы измерения и управления ПЭ-01. На управляющий электрод тиристора VS1 не поступают управляющие импульсы | Заменить плату ПЭ-01 или неисправный элемент измерительного звена |
Меры безопасности:
§ эксплуатацию регулятора производить в соответствии с «Правилами технической эксплуатации судовых технических средств», настоящим техническим описанием и инструкцией по эксплуатации;
§ персонал, обслуживающий регулятор, должен знать его электрическую принципиальную схему, изучить настоящее техническое описание и инструкцию по эксплуатации;
§ техническое обслуживание регулятора производить только при отключенном генераторе и выполнении правил техники безопасности;
§ при монтаже регулятора металлоконструкции должны быть надежно заземлены.
Контрольные вопросы
1. Принцип действия системы возбуждения TPH.
2. Устройство АРН.
3. Принцип действия АРН.
4. Возможные неисправности системы возбуждения.
5. Обслуживание системы возбуждения TPH.
Глава 11.
Система возбуждения ELIN
Система возбуждения и автоматического регулирования напряжения фирмы ELIN (рис. 11.1) представляет собой систему прямого фазового компаундирования с корректором напряжения.
Система обеспечивает при одиночной работе генератора поддержание напряжения с точностью от 0,9 до 1,05 номинального значения напряжения генератора Uн. При этом допускается длительное отклонение частоты в предела 48-65 Гц и температуры окружающей среды от -30 ºC до +45 ºC.
Состав
Схема, представленная на рисунке 11.1, состоит из:
§ синхронного генератора G1 с обмоткой возбуждения ОВГ;
§ возбудителя G2 и его обмотки возбуждения ОВВ;
§ вращающихся выпрямителей RR;
§ блока силовых выпрямителей В1;
§ компаундирующих трансформаторов тока TT1-TT3;
§ дросселя Др с регулирующим воздушным шунтом;
§ трансформаторов напряжения ТР1,ТР2;
§ выключателя гашения поля ВГП;
§ трансформатора тока ТТ4 в цепи регулировки статизма при параллельной работе генератора;
§ корректора напряжения КН.
Корректор напряжения состоит из:
§ выпрямительных мостиков текущего и эталонного задающего напряжений генератора Uт – Uэ;
§ усилителя на транзисторах Т1,Т2;
| Рис. 11.1. Система возбуждения бесщёточных генераторов фирмы ELIN |
§ фазоинвертного каскада на транзисторе Т3, резисторах R21, R22 и конденсаторе C6.
Синхронный возбудитель имеет обмотку переменного тока, расположенную на роторе и полюса с обмоткой возбуждения постоянного тока на статоре.
Вращающийся выпрямитель находится возле активного железа ротора возбудителя на специальном монтажном кольце. Там же находится и варистор U.
Система возбуждения осуществляет прямое фазовое компаундирование при помощи однофазных трансформаторов тока ТТ1-ТТ3, дросселя Др и трансформатора напряжения Тр1.
Принцип действия состоит в измерении дифференциала текущего и заданного значений напряжений генератора, усилении его, определении фазы подачи управляющего сигнала на тиристор, который частично или полностью шунтирует питание обмотки возбуждения возбудителя ОВВ, поддерживая напряжение генератора в заданных пределах.
БСГ состоит из синхронного генератора, возбудителя и вращающихся выпрямителей с варистором U. Возбудитель имеет обмотку переменного тока на роторе и обмотку возбуждения на статоре, т.е. является обращенной синхронной машиной.
Вращающиеся выпрямители находятсявозле возбудителя и ус-
тановленного на фигурную ступицу конца вала.
Компаундирование осуществляется токовыми однофазными трансформаторами, ТТ, дросселем Др. с регулируемым воздушным зазором и трансформатором Tp1.
Система возбуждения настраивается таким образом, чтобы на холостом ходу с отключенным корректором и номинальной частотой вращения напряжение генератора было 1,1-1,15 Uгн. Уменьшение тока до номинальной величины осуществляется корректором напряжения КН.
КН получает питание от Тр2 с двумя вторичными обмотками W2 (55В) и W3 (12В). Напряжение обмотки W2 выпрямляется выпрямителем В2, фильтруется электролитическим конденсатором С1 и стабилизируется кремниевым стабилитроном Ст1. Величина стабилизированного напряжения устанавливается равной 30 В.
Напряжение, выпрямленное блоком ВЗ, подается на базу транзистора Т1, где производится сравнение напряжений заданного 9 В на стабилитроне Cт2 с фактическим. Разностью этих напряжений управляется усилитель на транзисторах Т1 и Т2, который выдает пропорциональный сигнал на фазоинверторный каскад, собранный на транзисторе ТЗ и резисторах R21 и R22, который заряжает конденсатор С6 с необходимой скоростью.
При достижении напряжения на конденсаторе величины срабатывания динистора ДЗ, 12В происходит разряд конденсатора через резистор R27 по цепи управляющий электрод-катод тиристора. Тиристор открывается и замыкает фазы выпрямителя В1 через R2. В результате ток возбуждения снижается и уменьшается напряжение генератора.
Для установки величины напряжения предусмотрены переменные резисторы R5 и R7. Резистор R5 размещен на лицевой панели ГРЩ. Напряжение, пропорциональное напряжению генератора с R5 и R7, подается через Д1 на резисторы R10 и R11.
Характер восстановления напряжения при включении нагрузки зависит от скорости срабатывания управляющего усилителя, которая регулируется настройкой обратной связи, включающей в себя конденсатор С2 и пропорционально-интегральную схему из резистора R16 и конденсаторов СЗ и С4. Автоколебания системы устраняются также настройкой обратной связи, и если это не удается, то увеличивают сопротивление резистора R2 в цепи тиристора. Резистор R29, шунтирующий цепь управляющий электрод-катод тиристора служит для уменьшения влияния паразитных емкостных связей в этой цепи. Стабилитрон Ст2 обеспечивает повышение потенциала эмиттера транзистора Т3 до уровня, необходимого для согласования работы транзисторов Т1 и Т3.
Обратная связь по току генератора, необходимая для получения требуемого астатизма внешних характеристик генератора, состоит из трансформатора тока ТТ4 и резистора R6. При одиночной работе генератора R6 шунтируется перемычкой.
Для защиты тиристора от перенапряжений при КЗ в цепи анод-управляющий электрод тиристора установлен газоискровый разрядник ГР, который при превышении анодного напряжения тиристоров свыше 400 В срабатывает и подаёт импульс на управляющий электрод тиристора, который открывается, что и обеспечивает его защиту от высокого напряжения.
Для ограничения тока замыкания фаз выпрямителя В1 и уменьшения подмагничивания постоянным током трансформаторов тока последовательно с тиристорами установлен резистор R2. Защита В1 от перенапряжений на ОВВ, возникающих при работе тиристора, обеспечивается резисторами R3 и R4, сопротивление которых в 6 раз больше сопротивления ОВВ.
Элементы системы возбуждения рассчитаны для обеспечения режима трехфазного КЗ в течение 10 с при установившемся токе КЗ около 1,6 Iн.
Мощность возбудителя рассчитана на обеспечение номинального напряжения генератора при токе, равном 1,25 Iн и cos φ=0,8 в течение непродолжительного времени.
Ударный ток трехфазного глухого замыкания не превышает 15-кратного амплитудного значения номинального тока. Самовозбуждение обеспечивается остаточным напряжением, составляющим около 4% Uн.
Возбуждение снимается выключателем гашения тока ВГП шунтирующим ОВВсопротивлением, равным 28 Ом.
Габаритные размеры данного генератора меньше размеров отечественного генератора МСС 375-750 мощностью 300 кВт при 750 об/мин.
Контрольные вопросы
1. Принцип действия системы возбуждения ELIN.
2. Устройство АРН.
3. Принцип действия АРН.
4. Возможные неисправности системы возбуждения.
5. Обслуживание системы возбуждения ELIN.
Глава 12.
Система возбуждения и автоматического регулирования напряжения STRÖMBERG [2]
Система является унифицированной замкнутой и представляет собой импульсно-фазовое управление тиристорами по отклонению напряжения вертикальным способом.
Состав (рис. 12.1):
Рис. 12.1
§ G — синхронный генератор;
§ JK — обмотка возбуждения СГ;
§ ТA — трансформатор тока;
§ D — трехфазный выпрямитель с трансформатором напряжения TV2;
§ е1 — выключатель защиты цепи возбуждения от сверхтока;
§ d1 — контактор включения начального возбуждения;
§ TV1 — трехфазный трансформатор питания АРН;
§ b1 — кнопка моторного реостата EVA;
§ PB — кнопка начального возбуждения от аккумулятора АБ;
§ EVA — внешний реостат заданного напряжения генератора АРН;
§ AVR — автоматический регулятор напряжения.
В свою очередь АРН (рис. 12.2) состоит из:
G
Рис. 12.2. Блок-схема регулирования напряжения
§ r2 — потенциометра обратной связи;
§ D — трехфазного выпрямительного моста;
§ C — цепи стабилизированного питания блоков АРН ± 12 В;
§ PI — компаратора-усилителя;
§ P — цепи импульсного управления тиристорами;
§ T — тиристорного блока;
§ U> — устройства защиты генератора от перенапряжения;
§ E — цепи начального возбуждения.
Работа: заданное напряжение генератора Uзад, регулируемое реостатом EVA, и текущее напряжение генератора Uтек поступают на компаратор-усилитель Р1 (см. рис. 12.2), где сравниваются, и определяется
ΔU = Uтек – Uзад.