Питання для самоперевірки

1. Що розуміють під системою управління генератором?

2. Що називають апаратурою захисту ГПС?

3. Яке призначення ДМР та принцип його дії?

4. Яке призначення та принцип дії поляризованого реле?

5. Яке призначення диференціальної та послідовної обмоток?

6. Яке призначення АЗП та принцип його дії?

Література: [1, c. 185]; [2, c. 174]; [3, c. 110]; [4, c. 435]; [5, c. 95]; [6, c. 27]; [7, c. 128]; [8, c. 61].

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 3

ДОСЛІДЖЕННЯ ПАРАЛЕЛЬНОЇ РОБОТИ АВІАЦІЙНИХ

ГЕНЕРАТОРІВ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ

Мета роботи

1. Вивчення схеми паралельної роботи авіаційних генераторів постійного струму і умов статичного розподілу навантажень між ними.

2. Дослідження впливу основних причин, що спричиняють нерівномірний розподіл струму навантаження між паралельно працюючими генераторами в сталих режимах.

Загальні теоретичні відомості

На літальних апаратах з декількома авіадвигунами з метою підвищення живучості енергосистеми здійснюють паралельну роботу генераторів. При паралельній роботі авіаційних генераторів збільшується надійність постачання споживачів електроенергією, поліпшується використання генераторів і підвищується активний резерв потужності системи енергопостачання.

Однак всі вказані переваги для системи з паралельно працюючими генераторами виявляються найбільш повно тоді, коли навантаження між генераторами однієї потужності розподіляється рівномірно.

Якщо включати на спільну роботу генератори тільки з одними вугільними регуляторами без всяких додаткових пристроїв, то задовільного розподілу навантаження між ними не буде.

Це легко можна зрозуміти при розгляді схеми (рис. 3.1). Згідно із законом Кирхгофа можна записати:

;

;

(3.1)

Рис. 3.1. Електрична схема паралельної роботи двох генераторів постійного струму.

де U_М - напруга мережі; U₁, U₂ - напруга генераторів; I₁, I₂ - струми навантаження генераторів; R₁, R₂ - опори плюсових проводів генераторів.

З цих виразів видно, що рівність струмів генераторів можлива тільки при суворому дотриманні рівності опорів плюсових проводів генераторів.

Оскільки опори проводів, що йдуть від генераторів до мережі, надзвичайно малі (порядку 10³ Ом) то будь-яке погіршення стану контактів може привести до значної різниці навантаження генераторів.

Для зменшення різниці в струмах навантаження генераторів в реальних схемах паралельної роботи застосовані урівнюючі ланцюги, які впливають на магніторушійні сили м.р.с. регуляторів напруги.

Урівнюючий ланцюг підключається до спеціальних баластних опорів R_b1 і R_b2 в мінусових ланцюгах генераторів (див. рис. 3.1).

Основними елементами урівнюючого ланцюга є урівнюючі обмотки W_y, розташовані разом з робочими обмотками W_p на осерді електромагнітів вугільних регулювальників.

Якщо для підвищення якості регулювання напруг застосовуються багатообмоточні стабілізуючі трансформатори, то до складу урівнюючого ланцюга ще входять урівнюючі обмотки W_yo цих трансформаторів. На рис. 3.1 показані первинні W_yo і вторинні обмотки W₂ стабілізуючих трансформаторів.

Баластні опори R_b1 і R_b2 виготовляються з жаростійкого сплаву ніхрому з малим температурним коефіцієнтом.

Якщо струми генераторів I₁ і I₂ рівні, то падіння напруг на баластних опорах і потенціали точок а і б не будуть відрізнятися один від одного. Тому вирівнюючий ланцюг ніякого впливу на регулювальників напруги надавати не буде.

Величина струму в вирівнюючому ланцюгу залежить від розбалансу струмів генераторів і може бути виражена

, (3.2)

де R_у - загальний опір вирівнюючого ланцюга.

Якщо I₁> I₂, то урівнюючий струм буде направлено до точки а, як більш низького потенціалу, а отже, м.р.с., що створюється зрівнюючою обмоткою першого регулювальника напруги, складаючись з м.р.с. робочої обмотки, буде знижувати напругу першого генератора. Дія урівнюючої обмотки другого регулятора напруги буде протилежною.

Внаслідок такої зміни напруг буде меншати нерівномірність завантаження доти, поки регулятори напруги спроможуться реагувати на зменшуваний струм в урівнюючому ланцюгу.

Очевидно, неможливо зробити повне вирівнювання струмів за рахунок дії урівнюючих обмоток, якщо не усунені основні причини, що спричинили нерівномірний розподіл навантаження.

Як показує аналіз, щоб забезпечити рівномірний розподіл навантаження між паралельно працюючими генераторами при наявності вугільних регуляторів і урівнюючого ланцюга, необхідно виконати одночасно три наступних умови:

1. рівність напруг генераторів U₀₁ = U₀₂ в режимі холостого ходу і при розімкненому ланцюгу;

2. рівність опорів плюсових ланцюгів обох генераторів R₁=R₂;

3. рівність баластних опорів R_b1 = R_b2.

Вплив кожної з перерахованих умов на розподіл навантаження між паралельно працюючими генераторами можна визначити, виходячи з виразів для струмів кожного генератора і розбалансу струмів:

; (3.3)

; (3.4)

, (3.5)

де I₁ і I₂ - струми генераторів, I - величина нерівномірності струмів (розбаланс струмів); Ic = I₁ + I₂ - струм навантаження мережі;  - коефіцієнт вирівнювання.

Із виразу (3.5) видно, що розбаланс струмів I буде дорівнювати нулю, якщо будуть виконані рівності U₀₁=U₀₂; R₁=R₂ и R_b1=R_b2.

Окремі розгляди виразу (3.5) при невиконанні тільки одної з умов дають наступні вирази для розбалансу струмів:

1. При U₀₁  U₀₂; R₁ = R₂ – R; R _b1 = R_b2 = R_b

(3.6)

З виразу (3.6) видно, що розбаланс струмів генераторів не залежить від струму навантаження і має постійну величину.

При розімкненому урівнюючому ланцюгу струм небалансу буде дорівнювати :

Рис. 3.2. Графіки розподілу навантаження поміж генераторами при умові U₀₁  U ₀₂ ; R _b1 =R _b2 R₁ = R₂.

Залежність струмів генераторів від струму навантаження мережі при наявності урівнюючого ланцюга і без нього показана на рис. 3.2.

2. При U₀₁ = U₀₂; R₁ R₂; R_b1=R_b2=R_b:

(3.7)

У цьому випадку струм небалансу величина змінна не залежить від наростання струму навантаження.

При розімкненому урівнюючому ланцюгу струм небалансу збільшується і буде дорівнювати:

На рис. 3.3 приведена графічна залежність струмів генераторів від струму навантаження мережі.

3. При U₀₁ = U₀₂; R₁ = R₂ = R; R_b1  R_b2:

(3.8)

При розімкненому вирівнюючому ланцюгу

.

Фізично це пояснюється тим, що баластні опори включені в зону дії вугільних регуляторів і їх відмінності не можуть позначитися на струмах генераторів.

Рис. 3.3. Графіки росподілення навантаження між генераторами при умові R1 R2; Rb1=Rb2 та U01=U02.

Рис. 3.4. Графіки розподілення навантеження між генераторами при умові Rb1 Rb2, R1=R2 та U01=U02.

На рис. 3.4 показані криві, що виражають залежність струмів генераторів від струму мережі.

Оскільки, при увімкненому урівнюючому ланцюгу нерівність баластних опорів негативно впливає на розподіл струмів навантаження, за ними повинен бути ретельний контроль при експлуатації. Зміна величини баластних опорів набагато більше позначається на нерівності струмів генераторів, ніж така ж зміна опорів плюсових проводів генераторів.

Нехай R_b2 – R_b1 = R₂ – R₁; R_b2 + R_b1 = const і R₁ + R₂ = const, а коєфіциєнт вирівнювання  = 10.

Тоді з виразів (3.8) і (3.7) отримаємо: