Вопрос 3

Суднові генератори змінного та постійного струму та їх характеристики

Генераторы переменного тока

На судах в качестве генераторов переменного тока применяют трехфазные СГ. Некоторые эксплуатационные свойства СГ можно оценить при помощи соответствующих характеристик.

Характеристики сг.

Основными характеристиками СГ принято считать внешние и регулировочные.

Внешняя характеристика - это зависимость напряжения на выводах обмотки статора генератора от тока нагрузки при номинальной частоте вращения и постоянных значениях тока возбуждения и коэффициента мощности, т.е . U(I) при n = n_ном = const, I_в = const, cos φ = const.

При активной нагрузке (см. рисунок 3.1, а, кривая 1) увеличение тока нагрузки приводит к уменьшению напряжения, что объясняется увеличением падения напряжения в обмотке статора и усилением размагничивающего действия реакции якоря по поперечной оси.

Рисунок 3.1– Внешние (а) и регулировочные (б) характеристики СГ при различных нагрузках: 1 – активной; 2 – активно-индуктивной; 3 – активно-емкостной

При активно-индуктивной нагрузке (см. рисунок 3.1, а, кривая 2) уменьшение напряжения при набросе нагрузки наблюдается в большей степени, так как с увеличением тока усиливается размагничивающее действие реакции якоря по продольной оси.

В случае активно-емкостной нагрузки (см. рисунок 3.1, а, кривая 3) увеличение тока вызывает увеличение напряжения вследствие усиления подмагничивающего действия продольной составляющей реакции якоря.

Из сравнения проведенных внешних характеристик следует, что напряжение СГ зависит не только от значения, но и от характера тока нагрузки.

При увеличении тока возбуждения внешняя характеристика перемещается вверх, при уменьшении - вниз.

Регулировочная характеристика - это зависимость тока возбуждения от тока нагрузки при номинальной частоте вращения и постоянных значениях напряжения на выводах генератора и коэффициента мощности, т. е. I_В(I) при U = U _ном = const, п = п _ном = const, cos φ = const. Эти характеристики представляют собой как бы зеркальное отображение внешних характеристик.

При активной нагрузке увеличение тока нагрузки вызывает уменьшение напряжения генератора, поэтому для поддержания этого напряжения ток I_в возбуждения надо увеличить (см. рисунок 2, б, кривая 1). При активно-индуктивной нагрузке напряжение уменьшается в большей степени, чем при активной, поэтому для сохранения равенства U = U _ном = const ток возбуждения приходится увеличивать также в большей степени (см. рисунок 2, б, кривая 2). При активно-емкостной нагрузке ток возбуждения необходимо уменьшать (см. рисунок 2, б, кривая 3), так как увеличение тока нагрузки приводит к увеличению напряжения.

Системы возбуждения сг.

На судах для стабилизации напряжения СГ применяют различные системы возбуждения и автоматического регулирования напряжения, в которых изменение тока возбуждения происходит автоматически. Системы возбуждения СГ бывают трех видов: с независимым возбуждением, с самовозбуждением и смешанная (рисунок 3.2). .

При независимом возбуждении в качестве источника возбуждения используется возбудитель G2 - генератор небольшой мощности с параллельной обмоткой возбуждения LG2 Регулятор возбуждения R_p.г предназначен для регулирования напряжения вручную. Применение в качестве возбудителя добавочной электрической машины постоянного тока усложняет конструкцию и снижает надежность СГ.

Рисунок 3.2. – Принципиальные схемы систем возбуждения СГ:

а — независимой; б — с самовозбуждением; в — смешанной

Создание мощных и надежных полупроводниковых вентилей обеспечило переход на самовозбуждение СГ, при котором мощность для цепи возбуждения отбирается от трехфазной обмотки статора СГ и подается в обмотку возбуждения LG1 через трансформатор ТV1 и выпрямитель UZ1 (рисунок 3.2, б). Для подачи питания на LG1на валу СГ находятся два контактных кольца с установленными на них щетками, что усложняет конструкцию и снижает надежность генераторов.

Указанных недостатков лишены бесщеточные СГ, имеющие смешанное возбуждение (рисунок 3.2, в ). В общем корпусе БСГ находятся синхронный генератор G1 и его возбудитель – синхронный генератор G2. При вращении ротора БСГ возникающая на зажимах СГ трехфазная ЭДС передается на обмотку статора LG2 синхронного генератора, в которой образуется постоянное магнитное поле. Это поле пересекают вращающиеся обмотки ротора возбудителя G2 и в них наводится переменная ЭДС, которая выпрямляется полупроводниковым выпрямителем UZ2 (закреплен на валу БСГ). Выпрямленное напряжение поступает на обмотку возбуждения LG1 основного синхронного генератора. Вращающаяся часть системы обведена пунктирной линией.

Таким образом, система возбуждения БСГ сочетает характерные признаки систем с независимым возбуждением (имеется возбудитель в виде синхронного генератора) и самовозбуждением (мощность для возбуждения возбудителя отбирается от обмотки статора СГ).