книги / Электрификация предприятий нефтяной и газовой промышленности

м аш инах для строительства трубопроводов. В последнем случае они сл уж а т для питания н агр узок только данной м аш ины .

полнение. И х различие заклю чается в установке разны х первич­

с сам овозбуж дением и блоком автоматического стабилизатора

Ш-

вращения генераторы выдерживают без механических повреж­ дений обмоток.

Для питания электрической энергией четырех сварочных по­ стов и вспомогательного оборудования служит передвижной энергетический агрегат типа АЭП51. В его состав входят элект­ ростанция с генератором трехфазного переменного тока 50 кВт, 380 В, смонтированная на гусеничном тракторе, блок питания с аппаратурой управления электростанцией, четыре выпрями­ теля ВД-301 с номинальным током 300 А и другое вспомогатель­ ное оборудование.

При включении асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором возникает пусковой ток, протекающий в обмотках дви­ гателя и генератора, а также в проводах электрической сети. Пусковой ток является причиной снижения напряжения генера­ тора и увеличения потери напряжения в сети, в результате чего снижается напряжение и на зажимах включенного двигателя.

Уменьшение напряжения на зажимах двигателя ведет к тому, что включенный двигатель разгоняется медленно или, будучи под нагрузкой, не разгоняется совсем. Питаемые от

на валу — останавливаются. Затормаживание работающих дви­ гателей вызывает увеличение потребляемого ими тока, что ведет к дальнейшему понижению напряжения генератора и до­ полнительной потере напряжения в сети. Значительное умень­ шение напряжения может повлечь за собой также отпадание якорей реле и контакторов. Поэтому на время пуска асинхрон­ ного двигателя необходимо увеличить ток возбуждения син­ хронного генератора таким образом, чтобы было скомпенсиро­ вано уменьшение его э. д. с. вследствие размагничивающего действия реакции якоря генератора. Это достигается при по­ мощи различных схем автоматического регулирования силы тока возбуждения генератора в зависимости от силы тока его статора и напряжения на зажимах (схем компаундирова­ ния) .

В схеме регулирования напряжения генераторов типа ЕС 1(рис. 139) отсутствует возбудитель, а напряжение на зажимах статора генератора СГ появляется вследствие самовозбуждения. Принцип самовозбуждения состоит в том, что магнитный поток остаточного магнетизма сердечника ротора, на котором распо­ ложена обмотка возбуждения ОВ, индуктирует в дополнитель­ ной статорной обмотке ОД генератора переменное напряжение, выпрямляемое механическим выпрямителем ВМ.

Механический выпрямитель ВМ имеет разрезное кольцо, за­ крепленное на валу генератора посредством шпонки. Разрезное кольцо набрано из рабочих и холостых проводниковых пластин (ламелей), число которых равно числу полюсов машины. Пла­ стины изолированы друг от друга прокладками. Ширина холо­ стых пластин вместе с прокладками равна ширине щеток, к ко

344

ется в силовой части статической системы возбуждения, состоя­ щей из компаундирующего трансформатора Тр и силового выпрямителя ВК. Наличие выпрямителя, имеющего нелинейное сопротивление, затрудняет самовозбуждение генератора, по­ этому в генераторе ГСС-104-4Э применена резонансная система возбуждения, в которой в момент резонанса сила тока возбуж­ дения не зависит от сопротивления выпрямителей.

Условия резонанса создаются с помощью конденсаторов С4,

Рис. 140. Принципиальная схема самовозбуждения генератора ГСС 104-4Э:

R н R n — резисторы; С1—СЗ — защитные конденсаторы; С4—С6 — конденсаторы началь­

ного возбуждения; ВПУ и ВК — выпрямители; Г — обмотка статора генератора; ОВГ — обмотка возбуждения генератора; Тр — компаундирующий трансформатор; w\, w2, w с

Шд, о»п. Wy— обмотки компаундирующего трансформатора

стоте тока 50 Гц, соответствующей частоте вращения вала ге­ нератора 1500 об/мин, емкостное сопротивление конденсаторов хс равно индуктивному сопротивлению генератора xL.

Для стабилизации напряжения генератора трансформатор Тр выполнен управляемым. В нем имеется обмотка управления wy, питаемая постоянным током от силового выпрямителя ВК и выпрямителя питания управления ВПУ через резисторы R и Rn. При уменьшении или увеличении силы тока в обмотке управления соответственно изменяются образующийся магнит-

346

ный поток, насыщение сердечника трансформатора, а следова­ тельно, и ток возбуждения генератора.

Напряжение генератора на холостом ходу и при всех на­

в цепи обмотки управления wy.

Для поддержания постоянства напряжения синхронных гене­ раторов с электромашинными возбудителями (например, С117-4 или ГСС104-4) служат регуляторы УБК. Эти регуляторы пост­

в зависимости от изменения тока статора, коэффициента мощ­ ности и отклонения напряжения статора генератора от номи­ нального значения.

Регуляторы выпускают двух типов: УБК-0 (рис. 141) к УБК-1. Регулятор УБК включают в цепь возбуждения возбуди­ теля В присоединением выходного силового выпрямителя ВС к обмотке возбуждения ОВВ возбудителя параллельно с само­ возбуждением через реостат РБ. Основным элементом схемы является универсальный многообмоточный трансформатор фа­ зового компаундирования с подмагничиванием У777. Этот аппа­ рат представляет собой трансформаторный магнитный усили­ тель с двумя обмотками питания: последовательной wT и па­ раллельной шн.

Первичная последовательная (токовая) обмотка wT вклю­ чена непосредственно в цепь тока статора генератора СГ и кон­ структивно выполняется так, что можно включать трансформа­ тор УТП непосредственно в две фазы статора генератора (на разность или сумму токов двух фаз). Первичная параллельная обмотка (обмотка напряжения) wH питается от напряжения ге­ нератора через балластный резистор — дроссель с воздушным зазором ДФ.

Электродвижущая сила во вторичной обмотке w2 трансфор­ матора УТП является геометрической суммой двух составляю­ щих: э. д. с., пропорциональной силе тока статора генератора (или геометрической сумме токов фаз, в которые включена об­ мотка wT УТП), и э. д. с., пропорциональной напряжению ге­ нератора. Фаза между этими э. д. с. выбирается таким образом, чтобы результирующий ток во вторичной обмотке при прочих равных условиях возрастал с уменьшением коэффициента мощ­ ности нагрузки генератора. Напряжение и ток вторичной об­ мотки выпрямляются выпрямителем ВС и подаются на обмотку возбуждения возбудителя ОВВ.

При подмагничивании УТП постоянным током его сопротив­ ление намагничиванию уменьшается, вследствие чего уменьша­ ется сила тока во вторичной обмотке w2, что в конечном итоге влечет за собой уменьшение силы тока в обмотке возбуждения генератора СГ

347-

Для подмагничивания УТП в нем предусмотрена обмотка уп­ равления wy, которая включена через выпрямитель корректора ВК и балластный резистор РБ на дроссель ДН корректора на­ пряжения. Зависимость силы тока в обмотке wy от напряжения генератора такова, что по мере возрастания напряжения генера­ тора сила тока в обмотке возрастает. При уменьшении напря­ жения генератора уменьшается подмагничивание УТП, увеличи­ вается сила тока в обмотке W2 и, в конечном итоге, увеличива­ ется напряжение генератора.

При холостом ходе генератора получает питание только обмотка wn УТП. Сила тока в обмотке ш2 в этом случае доста­ точна, чтобы регулятор поддерживал напряжение на холостом ходу генератора и при малых нагрузках.

Рис. 141. Принципиальная схема регулятора УБК-0

При уменьшении коэффициента мощности и одном и том же значении напряжения, а следовательно, и силы тока управле­ ния, сила тока выхода регулятора возрастает. Поэтому условия работы корректора при фазовой схеме компаундирования значи­ тельно облегчены.

При глубоких снижениях напряжения и коротком замыкании генератора регулятор обеспечивает высокую степень форсировки возбуждения. Это обусловлено тем, что коэффициент трансфор­ мации УТП выбирают с условием подмагничивания. При значи­ тельном снижении напряжения или коротком замыкании подмагничиванпе уменьшается и степень компаундирования резко возрастает, повышая силу тока в обмотке ОВВ. Секционирован­ ные обмотки УТП позволяют изменять коэффициент трансфор­ мации в широких пределах.

Уставка поддерживаемого регулятором напряжения задается установочным реостатом РУ, включенным в цепь обмотки дрос­ селя ДН.

Регулятор УБК-0 имеет максимальную выходную мощность 160 Вт при максимальном выпрямленном токе 4,5 А. Он дает

348

1, обеспечивает форсировку возбуждения при коротких замы­ каниях и снижении напряжения до 80 % от номинального и ниже длительностью до 1 мин. При этих условиях точность поддержания напряжения составляет 1—2 %.

В регуляторах УБК.-1 (максимальная выходная мощность 320 Вт) применена более сложная схема корректора напряже­ ния, а также имеются цепи для частотной коррекции. Поэтому

тока от возбудителя по проводам, проложенным в пустотелом валу генератора, подается к его обмотке возбуждения ОВГ

Начальное возбуждение генератора осуществляется от акку­ муляторной батареи 12 В, напряжение которой подается на об­ мотку возбуждения возбудителя ОВВ через контакты кнопки пуска КПВ. Чтобы напряжение генератора при любой нагрузке оставалось постоянным, ток возбуждения его должен изменяться в соответствии с величиной и характером нагрузки. Для этого в схеме возбуждения применены два трансформатора ТС1 и ТС2. Трансформатор ТС1 работает как трансформатор напря­ жения и корректирует напряжение при холостом ходе генера-

349

Для подмагничивания УТП в нем предусмотрена обмотка уп­ равления wY) которая включена через выпрямитель корректора ВК и балластный резистор РБ на дроссель ДН корректора на­ пряжения. Зависимость силы тока в обмотке wy от напряжения генератора такова, что по мере возрастания напряжения генера­ тора сила тока в обмотке возрастает. При уменьшении напря­ жения генератора уменьшается подмагничивание УТП, увеличи­ вается сила тока в обмотке w2 и, в конечном итоге, увеличива­ ется напряжение генератора.

При холостом ходе генератора получает питание только обмотка wn УТП. Сила тока в обмотке w2 в этом случае доста­ точна, чтобы регулятор поддерживал напряжение на холостом ходу генератора и при малых нагрузках.

Рис. 141. Принципиальная схема регулятора УБК-0

При уменьшении коэффициента мощности и одном и том же значении напряжения, а следовательно, и силы тока управле­ ния, сила тока выхода регулятора возрастает. Поэтому условия работы корректора при фазовой схеме компаундирования значи­ тельно облегчены.

При глубоких снижениях напряжения и коротком замыкании генератора регулятор обеспечивает высокую степень форсировки возбуждения. Это обусловлено тем, что коэффициент трансфор­ мации УТП выбирают с условием подмагничивания. При значи­ тельном снижении напряжения или коротком замыкании подмагничиванне уменьшается и степень компаундирования резко возрастает, повышая силу тока в обмотке ОВВ. Секционирован­ ные обмотки УТП позволяют изменять коэффициент трансфор­ мации в широких пределах.

Уставка поддерживаемого регулятором напряжения задается установочным реостатом РУ, включенным в цепь обмотки дрос­ селя ДН.

Регулятор УБК-0 имеет максимальную выходную мощность 160 Вт при максимальном выпрямленном токе 4,5 А. Он дает

348

возможность регулировать напряжение генератора в режиме холостого хода, при изменении нагрузки от нуля до номиналь­ ной, изменении коэффициента мощности от 0,6 (отстающий) до 1, обеспечивает форсировку возбуждения при коротких замы­ каниях и снижении напряжения до 80 % от номинального и ниже длительностью до 1 мин. При этих условиях точность поддержания напряжения составляет 1—2%.

В регуляторах УБК-1 (максимальная выходная мощность 320 Вт) применена более сложная схема корректора напряже­ ния, а также имеются цепи для частотной коррекции. Поэтому

тока от возбудителя по проводам, проложенным в пустотелом валу генератора, подается к его обмотке возбуждения ОВГ

Начальное возбуждение генератора осуществляется от акку­ муляторной батареи 12 В, напряжение которой подается на об­ мотку возбуждения возбудителя ОВВ через контакты кнопки пуска КПВ. Чтобы напряжение генератора при любой нагрузке оставалось постоянным, ток возбуждения его должен изменяться в соответствии с величиной и характером нагрузки. Для этого в схеме возбуждения применены два трансформатора ТС1 и ТС2. Трансформатор ТС1 работает как трансформатор напря­ жения и корректирует напряжение при холостом ходе генера-

34Q

мотку питания пУп выпрямителя В/, обмотку управления wy и вторичную обмотку w2. Трансформатор ТС2 содержит последо­ вательную и дополнительную шдоп обмотки. Подбором пара­ метров этих трансформаторов, а также сопротивления резистора R производится настройка системы возбуждения. Принцип ра­ боты схемы аналогичен принципу работы схемы на рис. 141. Схема обеспечивает стабильность напряжения при изменении нагрузки от нуля до номинальной с точностью ± 5 %.

Передвижные электростанции комплектуются также распре­ делительными щитами для присоединения нагрузок. Щиты имеют общие шины (обычно 380 В), питание к которым подво­ дится по кабелю от зажимов статора генератора. От этих шин отходят ответвления, к которым через установочные автоматы (с тепловыми и электромагнитными расцепителями) при помощи кабелей могут быть присоединены асинхронные двигатели или другие нагрузки электростанции.

Для измерения силы тока каждого ответвления служат ам­ перметры прямого включения или через трасформаторы тока. Напряжение контролируется вольтметром; для контроля изо­ ляции всей сети служит вольтметр с переключателем, позво­ ляющим поочередно измерять фазные напряжения.

50. ПУСК АСИНХРОННОГО КОРОТКОЗАМКНУТОГО ДВИГАТЕЛЯ ОТ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА СОИЗМЕРИМОЙ МОЩНОСТИ

Мощность включаемого асинхронного двигателя не может быть произвольно большой и зависит от мощности генератора и требований, связанных с устойчивой работой электропривода. Таким образом, предельная мощность короткозамкнутого дви­ гателя может быть определена из условия ограничения провала (наибольшего снижения) напряжения до заданного значения или из условия обеспечения разгона привода под нагрузкой вне зависимости от величины провала напряжения.

Определение провала напряжения аналитическим путем сложно. Аналитические методы целесообразно применять в про­ цессе проектирования новых установок. На практике можно приближенно определить предельную мощность двигателя ис­ ходя из условия ограничения провала напряжения до 10—25%. Если значение провала напряжения задано, то для каждого заранее выбранного генератора можно построить кривую пре­ дельной мощности внезапно приложенной нагрузки. С этой целью для генератора с переходным реактивным сопротивле­ нием .v'd= 0,2 и постоянной времени обмотки возбуждения при разомкнутой обмотке статора 7'do=l; 2 и 4 с было определено относительное значение допустимого мгновенного увеличения

350