Автоматические регуляторы напряжения синхронных генераторов

Цель работы

Целью данной работы является знакомство с автоматическим регу­лятором напряжения судовой электростанции (СЭС) – системой стабилизации напряжения на ГРЩ и распределения реактивных мощностей между генераторами.

 

Задание

  2.1 Ознакомиться с характеристиками автоматического регулятора напряжения (АРН) на СЭЭС.

  2.2 Изучить механизм автоматического распределения реактивных мощностей между параллельно работающими генераторами.

  2.3 Научиться распределять реактивную нагрузку между генераторами вручную.

  2.4 Изучить механизм изменения уставки и статизма характеристики АРН.

 

3.

Краткая теория

Стабилизацию напряжения на выходе генератора обеспечивает спе­циальный АРН.

Статизмом характеристики регулятора называется отношения разности параметров при холостом режиме и параметра при номинальной нагрузке к параметру холостого режима, выраженного в процентах. Статизм характеристики должен быть таким, чтобы в диапазоне от холостого хода до номинальной мощности напряжение на выходе генератора не выходило за пределы допуска Регистра.

Регуляторы бывают астатические и статические. Астатический регулятор держит параметр постоянным при любой нагрузке на объекте регулирования. Недостатком астатических регуляторов является неустойчивая параллельная работа объектов регулирования, поэтому они используются редко. Регуляторы, у которых с увеличением нагрузки на объект регулирования стабилизируемый параметр имеет тенденцию к снижению (регуляторы с положительным статизмом) или - к увеличению (регуляторы с отрицательным статизмом), называются статическими. 

Допустимое отклонение напряжения на ГРЩ судовой электростанции в установившемся режиме по требованию Регис­тра составляет +6…-10 % от номинального значения. В АРН имеется блок па­раллельной работы (БПР), состоящий из трансформатора тока и набора резисторов. С помощью потенциометров в БПР можно регулировать статизм характеристики АРН. Неравномерное распределение мощностей между генераторами обуславливается разным статизмом характеристик их регуляторов.

Нагрузка между генераторами распределяется в зависимости от статизма характеристики регулятора (рисунок 24). При параллельной работе генераторов они имеют одинаковое напряжение на выходе. Как видно из графика (рисунок 24), генератор с более жесткой характеристикой будет брать на себя большую нагрузку. 

 

                

      

 

 

 

 

Рисунок-24 Характеристики АРН двух генераторов

с разным статизмом.

 

Генератор большей мощности должен иметь более жесткую характе­ристику, чтобы взять на себя большую часть нагрузки. Генераторы одинаковой мощности должны иметь одинаковый наклон характеристик для того, чтобы мощность распределялась поровну. Практически полу­чить совпадение характеристик невозможно. Для того, чтобы нагрузки распределялись равномерно между генераторами, при настройке системы добиваются максимального приближения характеристик, т.е. стараются обеспечить одинаковый статизм у генераторов одинаковой мощности специальным установочным резистором в БПР.

 Неравномерность в расп­ределении нагрузки за счет расхождения характеристик при эксплуа­тации устраняется автоматически уравнительными соединениями между обмотками возбуждения генератора или между БПР генераторов.

При изменении уставки характеристика регулятора смещается параллельно самой себе. Изменения уставки осуществляется за счет изменения тока возбуждения генератора. В большинстве случаев механизм изменения  уставки размещается на панели управления генератором. 

Потенциометр изменения статизма генераторов используется редко и на панель управления генератором, за редким исключением, не выводится.

Порядок выполнения работы

4.1. Снять характеристику регулятора напряжения U = f (I _нагр ).

На холостом режиме (I _нагр = 0) уста­новить на выходе генератора номинальное напряжение и номинальную частоту, воздействуя на ток возбуждения и на координату топливной рейки. Затем подключаем генератор на ГРЩ, постепенно увеличивая нагрузку на ГРЩ до номинальной, снять харак­теристику U = f (I _нагр ). Показания тока и напряжения снимать с дисплея и заносить в таблицу 3.

                                                                                                            Таблица 3.

 

Измеряемые величины	Значения измеряемых величин
	1	2	3	4	5	6	7	8	9
I нагр,,  А
U, B

 

Характеристики снять для двух генераторов в автономном режиме и построить их характе­ристики. Рассчитать статизм для каждого генератора по приведенной ниже формуле и проверить на допустимый статизм по Регистру (6 %).

 

 

                                                                

                                                          

                                                                                  

 

Рисунок-25 Характеристика АРН генератора

 

4.2. Снять характеристику одного из генераторов U = f (I_нагр ) при отключенном регуляторе напряжения (АРН).

    Построить  характеристики генератора при отключенном и работающем АРН в одних осях.

    Рассчитать статизм обеих характеристик, используя нижеприведенное уравнение (обозначения см. на рисунке 25).

 

 

4.3.  Подключить два генератора на ГРЩ, проведя предварительную синхронизацию. Отключить нагрузку на ГРЩ. Установить на выходе генераторов U=440 В, f=60 Гц. Показания амперметров должны
быть равны 0. Затем, постепенно увеличивая нагрузку на ГРЩ до номиналь­ной, заполнить таблицу 4.

                                                                                                     Таблица 4

 

Измеряемые величины	Значения измеряемых величин
	1	2		4	5	6	7	8	9
U, B
Q1, кВАр
Q2  кВАр
(Q1,-Q2)100/Q1,,%

 

Проверить на допустимую неравномерность загрузки по реактивной мощности, она не должна превышать допустимое значение по Регистру (10 %).

4.4. Отключить нагрузку от ГРЩ. Затем выполнить пункт 4.3. при отключенном блоке параллельной работы (БПР).

 

5. Требования к оформлению отчету

Отчет должен содержать:

таблицы и графики снятых характеристик АРН;  описание работы блока параллельной работы синхронных генерато­ров.

Контрольные вопросы

1.  Принципы построения АРН.

2.  Фазовое компаундирование на примере генератора МСС.

3.  Понятие о компаундирующем элементе и его назначении.

4.  Корректор напряжения. Назначение и принцип работы.

5.  Блок параллельной работы.

6.  Перевод нагрузки с одного генератора на другой.

7.  Причини неравномерной нагрузки параллельно работающих

генера­торов. Выравнивание нагрузки.

8. Требование Регистра к величине и допустимому отклонению напряжения на ГРЩ и к неравномерности загрузки генераторов.

 

Тренажерная работа №3