Система возбуждения ГЭУ

Генераторы и ГЭД получают возбуждение от возбудителей. Изменения тока возбуждения у небольших генераторов делается в его обмотке, а у больших в обмотках возбуждения возбудителя.

В качестве возбудителей главных генераторов постоянного тока применяют двух и трех обмоточные возбудители, ЭМУ с поперечным и продольным полем.

В последнее время для возбуждения как «Г» так и ГЭД применяют не вращающиеся магнитные усилители.

ОВГ разделена на две равные части и вместе с включена по мостовой схеме на питание переменного тока через МУ1 и МУ2 и ВП1 и ВП2.

При питании от МУ1 и ВП1 ГЭД вращается в одну сторону, а если от МУ2 и ВП2 – то в другую.

Различают 3 вида систем возбуждения «Г» в ГЭУ постоянного тока:

1. Индивидуального возбуждения, где каждый возбудитель механически связан с «Г» и питает ОВГ только своего «Г».

Достоинства:

а) не надо приводного двигателя;

б) не надо подбирать внешние характеристики, т.к. нет параллельной работы.

Недостатки:

а) нет резерва;

б) сложность схем при нескольких генераторах;

в) большая длина агрегата;

г) колебания напряжения (при изменении нагрузки меняются обороты дизеля).

2. Централизованное возбуждение, где возбудитель приводится во вращение отдельным двигателем и питает цепи возбуждения нескольких «Г», иногда работая в параллель с другими возбудителями.

Достоинства:

а) меньшая длина агрегата;

б) возможность ремонта на ходу при наличии двух и более возбудителей;

в) нет зависимости от загрузки дизелей и соответственно меньше колебания «U».

Недостатки:

а) наличие приводных двигателей;

б) необходимость защищать дизеля от непроизвольного реверса;

в) обязательность согласования внешних характеристик возбудителей на случай параллельной работы.

3. Системы смешанного возбуждения – возбудители связаны механически с валами генераторов, но имеют возможность питания обмоток возбуждения нескольких генераторов.

Достоинства:

а) отсутствие приводных двигателей;

б) высокая живучесть благодаря резервированию.

Недостатки:

а) необходимость защищать дизеля от непроизвольного реверса;

б) необходимость согласования внешних характеристик на случай параллельной работы;

в) сложность схемы;

г) большая длина агрегатов;

д) непостоянство напряжения возбудителей из-за колебания скорости дизелей при изменении их нагрузки.

16 Схема генератор-двигатель (Г-Д) с трёхобмоточным возбудителем

Исполнительный двигатель системы Г-Д имеет жёсткую механическую характеристику (3). Кривые 1 и 2 рабочие характеристики винта. Кривая 1 – основная и кривая 2 – швартовая. Точка А – полный ход судна на свободной воде при . Точка В – на швартовых при и большем моменте. Зависимость М=f(ω) показана на рис. 5.6.

По швартовой характеристике торговых судов винт работает только в период разгона судна.

Для ледоколов, рыболовных траулеров, буксиров нагрузка ГЭУ изменяется в диапазоне АВ, при этом желательно, чтобы механическая характеристика винта .

Участок АВ – постоянной мощности; ОД – максимально допустимая скорость; ОС – момент стояния ГЭД при заклинивании винта (рис. 5.7).

Если ГЭД работает с постоянным магнитным потоком, то его момент может изменяться только в результате изменения тока главной цепи. Тогда для сохранения неизменной мощности первичного двигателя у генератора должен быть:

ОД – напряжение, обеспечивающее максимальную скорость ГЭД.

ОС – ток короткого замыкания , (рис. 5.8)

Подобный режим работы можно получить, осуществив обратные связи по току и напряжению в системе Г-Д с трёхобмоточным возбудителем генератора (рис. 5.9).

ОНВВГ – обмотка независимого возбуждения возбудителя генератора, которая связана с постом управления и служит для задания необходимого режима работы ГЭУ.

ОТВВГ – обмотка отрицательной обратной связи по току, которая включена на падение напряжения в компенсационной обмотке КО и дополнительных полюсов ДП ГЭД.

ОШВВГ – обмотка параллельного возбуждения возбудителя, благодаря которой возрастает зависимость напряжения возбудителя и потока генератора от тока главной цепи.

Возбудитель, обмотки которого включены таким образом, позволяют получить выпуклые крутопадающие внешнюю характеристику генератора и механическую ГЭД (кривые 4 на рис. 5.7 и 5.8).

Рисунок 5.9 - Система Г-Д с трехобмоточным возбудителем

Возбудитель выбирают по мощности потребляемой обмоткой возбуждения в режиме свободного полного хода судна (точка А)

, (5.3)

где m – число генераторов питающихся от этого возбудителя.

Выбирают возбудитель мощностью и с напряжением . Это необходимо, чтобы возбудитель работал на прямолинейном участке кривой намагничивания и обладал достаточной чувствительностью при изменении управляющего воздействия тока в ОНВВГ служат для подгонки внешних характеристик и механической характеристики к необходимым параметрам.

17 Система Г-Д с автоматическим регулированием мощности

Система Г-Д с трехобмоточным возбудителем поддерживает в статистических режимах ГЭУ мощность, близкую к постоянной. В динамических режимах (на волне) могут возникнуть недопустимые для дизелей перегрузки. Поэтому применяют быстродействующие системы автоматического регулирования мощности с использованием ЭМУ и других малоинерционных усилителей.

В рассматриваемой системе (рис. 5.12) возбудителем генератора служит ЭМУ с поперечным полем.. У него три обмотки ОУ1Г – задающие независимого возбуждения ОУ2Г – отрицательной обратной связи по току, ОУ3Г – стабилизирующая и обратной связи по скорости первичного двигателя. МДС ОУ1Г и ОУ2Г должны быть выбраны такими, чтобы при I главной цепи регулирующая ЭДС ЭМУ – ВГ, обеспечивала генератора. ВГ- возбудитель Г; ВД – возбудитель ЭД.

При возрастании тока нагрузки, размагничивающие действие обмотки ОУ2Г усиливается, в результате чего уменьшается напряжение ЭМУ-ВГ, а затем и самого генератора. Таким образом, мощность ГЭУ остается примерно постоянной равной номинальной. Как только ток нагрузки увеличивается до тока короткого замыкания гребного двигателя, МДС ОУ2Г размагнитит ЭМУ-ВГ, напряжение генератора уменьшится до значения равного падению напряжения в якоре ГЭД и сети, благодаря чему ГЭД остановиться при токе главной цепи .

Постоянство мощности генераторных агрегатов можно поддерживать также регулируя возбуждение генераторов в соответствии с изменением скорости двигателя т. е. посредством обратной связи по скорости от ТГ1 и ТГ2.Для этогоОУ3Г включают на разность напряжений тахогенераторов и задающего напряжения сравнения .

При номинальной скорости = и ток в ОУ3Г отсутствует. При перегрузке скорость дизеля снижается и < , в ОУ3г появляется ток, который создает МДС направленную против МДС ОУ1Г. Напряжение ЭМУ – ВГ и генератора уменьшается, что вызывает уменьшение скорости ГЭД, а следовательно, и мощности генератора и дизеля. Эта система рекомендуется для ГЭУ с дизель – генераторами, которые не терпят перегрузки и при перегрузке снижают скорость. При перегрузке одного из дизелей его тахогенератор снижает мощность обоих ДГ. При большом числе ДГ система становиться неудобной.

20 Регулирование мощности изменением магнитного потока ГЭД

Регулируя поток ГЭД можно при изменении нагрузки на винте поддерживать постоянство тока в главной цепи, а следовательно, напряжение и мощность генератора и дизеля. ГЭД получает возбуждение от ЭМУ –ВД с четырьмя обмотками возбуждения.

ОУ1Д - независимого возбуждения (задающая).

ОУ2Д – отрицательной обратной связи по напряжению возбудителя генератора (ЭМУ - ВГ) или косвенной обратной связи по току главной цепи.

ОУ3Д – стабилизирующая.

ОУ4Д – отрицательной обратной связи по напряжению самого ЭМУ-ВД.

Постоянство тока главной цепи поддерживается изменением магнитного потока ГЭД с помощью ОУ2Д, включенной на разность напряжений возбудителя генератора (ЭМУ –ВГ) и напряжения сравнения .

В швартовом режиме эти напряжения равны и размагничивающий ток в ОУ2Д отсутствует. ГЭД при этом имеет наибольший магнитный поток.

Уменьшение момента сопротивления винта приводит к тому, что ток в главной цепи и в ОУ2Г уменьшается. Напряжение ЭМУ–ВГ увеличивается и становится больше . В ОУ2Д под действием этой разности напряжений появляется, размагничивающий ток и напряжение ЭМУ-ВД снижается, обуславливая уменьшение тока возбуждения и магнитного потока ГЭД. Это вызывает увеличение скорости ГЭД и тока главной цепи до почти номинального значения.

Таким образом, мощность ГЭД

.

Обмотка ОУ2Д включена, кроме того, на разность напряжений и (напряжение контрольного тахогенератора ТГД) которые в номинальном режиме должны быть равны между собой. В случае резкого уменьшения момента сопротивления на валу ГЭД (оголение или потеря винта) скорость ГЭД возрастает и > . В результате по ОУ2Д потечет ток увеличивающий МДС направленную против МДС ОУ1Д. Напряжение ЭМУ –ВД и магнитный поток ГЭД уменьшается. Это вызывает увеличение тока в главной цепи близко к току стоянки, при котором благодаря ОУ2Г напряжение генератора мало и скорость ГЭД лишь незначительно превысит скорость режима, несмотря на то, что поток ГЭД ослаблен.