Пристрої регулювання напруги на дизельних електростанціях
Пристрої регулювання напруги на дизельних електростанціях. Принципова схема дизель-генератора АД-20М. Вугільний регулятор напруги
Одним з основних вимог споживачів до якості електроенергії є стабільність напруги на шинах ДЕС в умовах зміни значення і характеру (cosφ) навантаження станції. При переході від одного режиму навантаження ДЕС до іншого напруга на шинах ДЕС залишатиметься незмінним, якщо струм збудження генератора буде змінюватися відповідно до зміни навантаження.
Підтримка стабільного напруги генераторів дизельної електростанції (ДЕС) здійснюється пристроями (блоками) регулювання напруги. Автоматичні регулятори напруги по конструкції регулюючого органу поділяються на два типи: електромеханічні і електромагнітні.
Електромеханічні регулятори складаються з рухомих частин (електромагнітів з рухомими якорями, пружин і ін.) І впливають на струм збудження за допомогою зміни активного опору ланцюга обмотки збудження. До цього виду відносяться вугільні регулятори, які спільно з іншою апаратурою (трансформаторами, випрямлячами і іншими деталями) входять в блок регулювання напруги (БРН). На генераторах з машинним порушенням серій ДГС і ПС-93-4 встановлюються блоки БРН з вугільними регуляторами збудження.
Електромагнітні регулятори складаються з статичних (нерухомих) частин (трансформаторів, магнітних підсилювачів, конденсаторів, реакторів і ін.) І змінюють струм збудження генератора за допомогою додаткового струму від регулятора обмотки збудження. До цього виду регуляторів відносяться компаундірующіе пристрої з електромагнітної корекцією, з магнітними підсилювачами та ін.
На генераторах серії ЕСС встановлюють БРН, виконані на принципі компаундирования, а для збільшення точності регулювання використовується електромагнітний коректор напруги.
На генераторах серій ДГФ і ГСФ БРН виконаний на принципі фазового компаундування з напівпровідниковим коректором напруги.
На генераторах серії СГД встановлюють регулятори напруги типу РНА-60, що працюють на принципі фазового компаундування з керуванням від електромагнітного коректора напруги.
Блок БРН з вугільним регулятором має чотири виконання: 412, 421, 422, 423. Пристрій і принцип роботи всіх блоків БРН однаковий.
Блок БРН складається з вугільного регулятора урн, трансформатора регулятора напруги ТР2, стабілізується трансформатора ТР1, селенових випрямлячів ВС1 і ВС2, конденсаторів С1, С2 і резисторів R3, R4, R5. Всі елементи БРН укріплені на каркасі і закриті знімним кожухом.
Вугільний регулятор напруги типу урн є прямоходовой електромеханічний регулятор реостатного типу.
Регулятор типу урн (рис.1) складається з електромагніту з сердечником, якоря рухомий системи регулятора, над яким розташовані пакети пружин, вугільних стовпів, поміщених в порцелянову трубку, розташовану на корпусі регулятора, нерухомого та рухомого вугільних контактів, до яких підключені провідники.
Вугільний стовп 10, набраний з шорсткуватих окремих шайб, включений за допомогою контактів 7 і 11 в ланцюг обмотки збудження збудника. На вугільний стовп діє пружина 26, що стискає вугільні шайби стовпа, і якір 27, протидіє стиску пружини. Загальна площа зіткнення вугільних шайб стовпа, а отже, і його опір залежать від тиску, тому різниця цих двох сил визначає опір ланцюга обмотки збудження збудника.
При номінальній напрузі генератора рухлива система вугільного регулятора знаходиться в рівновазі (зусилля якоря електромагніту і пружини, що стискає шайби вугільного стовпа урн, рівні). При збільшенні навантаження генератора напруга на його висновках зменшиться, в зв'язку з цим зменшиться струм в обмотці електромагніту урн. Під дією пружини 26 рухома система урн зміститься, що викличе стиснення вугільного стовпа і зміна (зменшення) його опору.
Зменшення опору призведе до збільшення струму в обмотках збудження збудника і генератора, напруга на виводах генератора збільшиться. При підвищенні напруги генератора, викликаного скиданням навантаження, опір вугільного стовпа Ур збільшиться, а напруга на виводах генератора зменшиться.
Рис.2. Принципова схема БРН генератора з вугільним регулятором урн.
Г - генератор; В - збудник;
ОВГ - обмотка збудження генератора;
ОВВ - обмотка збудження збудника.
Обмотка електромагніту урн (рис.2) включена на напругу генератора через понижуючий трансформатор ТР2 і випрямляч ВС1. Конденсатори C1 і С2 встановлені для згладжування пульсацій випрямленої напруги випрямляча ВС1.
Послідовно з первинною обмоткою ТР2 включений резистор R5, службовець для компенсації температурного зміни опору обмотки ТР2.
Реостат установки РУ включений в ланцюг вторинної обмотки ТР2 для установки рівня автоматичного peгулірованія напруги. Вугільний стовп урн і резистор R3 включені послідовно в ланцюг обмотки збудження збудника. Резистор R3 служить для зменшення потужності розсіювання в вугільному стовпі урн. Стабілізуючий трансформатор ТР1 служить для усунення невстановлених коливань напруги генератора, що виникають при роботі урн. Первинна обмотка трансформатора ТР1 включена через опір R4 на напругу якоря збудника, а вторинна - послідовно в ланцюг електромагніта урн. Паралельно обмотці збудження збудника підключений випрямляч ВС2 для запобігання вугільного стовпа урн від подгара при перенапруженнях на затискачах обмотки збудження збудника.
При зменшенні напруги генератора напруга на первинній та вторинній обмотках трансформатора ТР2 знизиться, що викличе зменшення струму в ланцюзі електромагніту урн і опору вугільного стовпа урн.
Використання схеми компаундирования забезпечує точність підтримки напруги ± 5%, а застосування електромагнітного коректора збільшує точне підтримання напруги до ± 2%.
Блок регулювання напруги з електромагнітним коректором складається з блоку компаундування, встановленого на генераторі, і блоку електромагнітного коректора.
Рис.3. Принципова схема дизель-генератора АД-20М
На рис.3 зображена принципова схема регулятора напруги з електромагнітним коректором.
У регуляторі використаний принцип фазового компаундування і застосовані три однофазних чотирьохобмоткову трансформатора ТТП з підмагнічуванням від коректора напруги. Одна з первинних обмоток ТТП включена послідовно з навантаженням генератора, а інша - через лінійний реактор Р паралельно навантаженні. Вторинна обмотка ТТП через випрямляч СВ1 з'єднана з обмоткою збудника генератора.
Коректор напруги складається з автотрансформатора АТН, магнітного підсилювача МУ і вимірювального органу, що має нелінійний реактор НР, лінійний реактор ЛP і конденсатор С2.
Невелике збільшення напруги на виводах генератора призводить до різкого збільшення струму реактора НР, який збільшує струм в обмотці управління МУ. Збільшений вихідний струм МУ проходить через випрямляч СВ2 і подається на обмотку підмагнічування трансформатора ТТП. Збільшення струму в обмотці підмагнічування викличе зменшення струму у вторинній обмотці ТТП і в обмотці збудження генератора, що призведе до зменшення напруги на виводах генератора.
При зменшенні напруги на затискачах генератора спостерігається зворотна картина. На дизель-генераторах крім напруги часто змінюється і частота, тому в коректорі передбачена частотна компенсація.
У схемі коректора частотна компенсація здійснюється реактором ЛР і конденсатором С2, які змінюють напругу на реакторі ІР пропорційно зміні частоти генератора і залишають струм HP незмінним. Ця схема забезпечує незалежність струму HP від зміни частоти і дозволяє при зміні частоти від 48 до 52 Гц забезпечити зміну напруги генератора в межах ± 2%.
Блок регулювання напруги з напівпровідниковим коректором напруги. Напівпровідниковий коректор напруги в БРН призначений для підтримки стабільного напруги на виводах генератора в межах ± 2%.
Рис.4. Принципова схема напівпровідникового коректора напруги
Коректор напруги (рис.4) зібраний на напівпровідникових елементах і працює в імпульсному режимі. Він складається з вимірювального органу і підсилювача.
Вимірювальний орган коректора вимірює напругу на затискачах генератора і порівнює його із заданим. Різниця між дійсним і заданим напруженнями служить сигналом, який управляє напівпровідникових підсилювачем, сполученим з обмоткою управління трансформатора компаундирования.
Вимірювальний орган складається з трансформатора ТІ, первинна обмотка якого підключена на лінійну напругу генератора через резистор R15 і регульований резистор РУН, випрямляча В1, кремнієвого опорного діода В2, конденсаторів С1-С2, резисторів R1, R2, R3, R5, R6, терморезисторов R7- R9, транзистора Т1.
Напруга генератора після випрямляча В2 і фільтра, що згладжує R8-С1 надходить на вхід транзистора Т1. Вхідний сигнал Т1 буде тим більше, чим більша напруга генератора перевищує опорну напругу діода В2, тобто вимірювальний орган коректора перетворює перевищення напруги генератора над опорною напругою В2 в вихідний струм транзистора Т1, що надходить на вхід підсилювача. якщо Uг