5.4 Устройство автоматической синхронизации типа усг

Включение судовых синхронных генераторов на параллельную работу осуществляется устройствами автоматической синхронизации. С помощью этих устройств могут быть построены схемы точной синхронизации, самосинхронизации и грубой синхронизации с любой степенью автоматизации. В зависимости от метода синхронизации устройства выполняют различные функции. В частности, устройства точной синхронизации генераторов обычно осуществляют контроль напряжения и разности частот, обеспечивают замыкание цепи автомата с постоянным углом или временем опережения, а также выравнивают частоты синхронизируемых генераторов.

В ряде случаев для усиления втягивания в синхронизм следует учитывать соотношение активных и реактивных нагрузок генераторов перед включением их на параллельную работу. Существуют также дополнительные условия, которые нужно соблюдать при включении генераторов на параллельную работу с валогенераторами с последующим переводом нагрузки без перерыва питания. Устройства грубой синхронизации наряду с некоторыми функциями, указанными для точной синхронизации, контролируют ток в цепи синхронизируемых генераторов и выполняют операции, связанные с отключением реактора после синхронизации. Устройства самосинхронизации контролируют напряжение и разность частот, а также передают импульс на замыкание статорных цепей генераторов с последующей подачей возбуждения после втягивания генератора в синхронизм. В эти устройства в отдельных случаях могут быть введены также

элементы выравнивания частот.

УСГ - устройство, предназначенное для включения судовых синхронных генераторов на параллельную работу методом точной синхронизации, является в настоящее время одним из наиболее применяемых в судовых системах. Оно выполнено в двух модификациях: 1) типа УСГ-1П, обеспечивающего синхронизацию генераторов с автоматической подгонкой частоты подключаемого генератора к частоте работающего генератора; 2) типа УСГ-1, обеспечивающего синхронизацию генератора без автоматической подгонки частоты.

Устройство УСГ рассчитано для подключения к синхронизируемым сетям трехфазного переменного тока через типовые измерительные трансформаторы напряжения с вторичным напряжением 127В, частотой 50Гц, а также для работы в условиях при длительных колебаниях напряжения ±5 % и частоты ±2.5 %, кратковременных колебаниях напряжения от –25 до +13 % и частоты от – 6 до +4 %. Мощность, потребляемая устройством, не превышает 30 В·А.

Рассматриваемое устройство построено по принципу постоянного времени опережения и настраивается на уставку последнего в пределах 0.4÷0.05 сек с точностью срабатывания: ±0.04 и ±0.03, соответственно, для уставок времени опережения от 0,4 до 0.31; от 0.3 до 0.11; от 0.1 до 0.05 сек.

УСГ настраивается на уставки: 8 ± 2% по разности напряжений; 0.8…0.6 и 0.6…0.2 Гц соответственно для уставок времени опережения от 0.2 до 0.05 и от 0.4 до 0.21 сек. с точностью срабатывания по уставкам ± 0.15 Гц. Подгонка частоты производится по разности частот 10 ± 2% номинального значения путем воздействия на серводвигатель регулятора частоты генераторного агрегата.

В качестве выходных реле использованы реле типа РМ-4. Использование устройства - брызгозащитное.

Схема УСГ предусматривает выполнение всех условий синхронизации: требуемые значения разности напряжений и частот, выбор момента включения генератора по углу сдвига фаз синхронизируемых напряжений. Допустимая ошибка в выполнении этих условий задается уставками по разности напряжений и частот, а так же определяется точностью совпадения времени опережения устройства и времени срабатывания автоматического выключателя. Кроме того,

у читывается ряд других, дополнительных требований по точности срабатывания при изменении напряжений и частот генераторов, а также произвольно выбранного момента включения устройства в работу. На рисунке 5.3 представлена блок - схема устройства УСГ-1П, состоящая из 10-ти блоков.

Рисунок 5.3 - Блок-схема УСГ -1П

Функциональный блок I обеспечивает устройство напряжениями питания и всеми сигналами, необходимыми для работы других элементов схемы. Он выдает в схему напряжения, пропорциональные линейным напряжениям генераторов, напряжения биений и их производные. Величина напряжения и частота биений определяются соответственно разностью фаз и частот (скольжением) синхронизируемых напряжений в любой момент времени.

Элементы блока II контроля разности напряжений задают уставку по раз-

ности значений синхронизируемых напряжений и воздействуют на элементы блока III контроля разности частот, которые срабатывают при значениях напряжений генераторов и скольжения, соответствующих уставке.

Элементы блоков контроля разности частот III и времени опережения V, воздействуя совместно на элементы блока запрета IV, вызывают срабатывание выходного блока VII-I. Тем самым достигается включение генератора в узле напряжения биений, характеризующем собой момент совпадения напряжений генератора и сети по фазе, при условии допустимых значений разности напряжений и частот генератора и сети.

Блоки VI-I,II устройства, при исполнении его в модификации УСГ-1П, предусматривает автоматическую подгонку частоты генераторов, осуществляемую путем воздействия на серводвигатели регуляторов скорости генераторных агрегатов с помощью блоков VII-II,III.

Характерной особенностью схемы устройства является использование транзисторов в режиме переключения. Работа транзистора в режиме переключения характеризуется быстрым переходом рабочей точки из режима отсечки в режим насыщения. В режиме отсечки коллекторный ток имеет наименьшее значение, а напряжение на транзисторе равно напряжению питания. В режиме насыщения напряжение на транзисторе не превышает долей вольта даже при больших значениях тока. При этом коллекторный ток достигает наибольшего значения.

Конструктивно устройство УСГ-1П и УСГ-2 выполнены в типовых корпусах брызгозащищенного исполнения. Все элементы схем устройств смонтированы в выдвигающемся блоке. С верхней стороны панели блока крепятся трансформаторы, реле и конденсаторы, с нижней – плата с транзисторами, выпрямителями и резисторами. Расположение элементов схемы в блоке обеспечивает открытый доступ к ним, облегчает условия монтажа устройства и его обслуживания. На нижней стенке корпуса установлены клеммные платы; для соединения их с выводами блока применен плоский штепсельный разъем, надежное соединение которого обеспечивается направляющими штырями. Крепление блока к корпусу осуществляется четырьмя невыпадающими винтами. Для охлаждения устройства предусмотрены жалюзи в боковых стенках корпуса и отверстие в нижней стенке, через которое вводится кабель или жгут внешнего монтажа.