Устройство генератора синхронного типа ГС 250-12/4
Система возбуждения
Система возбуждения (рис.1.) служит для питания обмотки ротора постоянным током и поддержания неизменным напряжения на зажимах генератора . Система возбуждения состоит из блока регулирования напряжения и блока управления (резистора уставки напряжения).
Блок регулирования напряжения БРН состоит из силового трансформатора ТС. выпрямителя питания обмотки управления ВП и блока конденсаторов.
Элементы БРН смонтированы на основании, закрываемым стальным сварным колпаком.
Силовой трансформатор предназначен для преобразования напряжения генератора в напряжение, необходимое для питания обмотки возбуждения через выпрямитель.
Трансформатор состоит из сердечника, первичной обмотки W (см. рис.1.). Обмотки питания Wn, вторичной обмотки W2 сериесной обмотки Wc добавочной обмотки Wд, магнитного шунта, обмотки управления Wy, короткоза.мкнутой обмотки Wk.
Сердечник трансформатора состоит из трех отдельных стержней, двух расщепленных ярем и магнитного шунта, которые собраны из пластин электротехнической стали и стянуты изолированными заклепками. Ярма и магнитный шунт скреплены со стержнями шпильками. Магнитный шунт отделен от стержней трансформатора зазором. Величина зазора регулируется изменением толщины изоляционных прокладок между стержнями и магнитным шунтом.
Первичная обмотка трансформатора отделена от остальных обмоток магнитным шунтом. Три катушки ее соединены в звезду и подключены к зажимам генератора . Первичная обмотка служит для создания составляющей тока возбуждения, которая обеспечивает номинальное напряжение на зажимах генератора при холостом ходе.
Обмотка питания намотана на катушках первичной обмотки и изолирована вместе с ней. Напряжение с обмотки питания подается на обмотку управления через выпрямитель ВП.
Вторичная обмотка предназначена для питания обмотки возбуждения генератора через выпрямитель. Катушки вторичной обмотки вместе с добавочной и сериесной обмотками расположены на стержнях между магнитным шунтом и ярмом. Фазы вторичной обмотки соединены в звезду и подключены к зажимам силовых выпрямителей.
Сериесная обмотка включена последовательно в каждую фазу обмотки статора оператора. Сериесная обмотка служит для увеличения тока возбуждения при увеличении нагрузки на генератор. Добавочная обмотка — обмотка питания конденсаторов — расположена между магнитным шунтом и сериесной обмоткой.
Обмотка управления состоит из четырех катушек, насаженных на полуярма сердечника трансформатора. Обмотка подмагничивает ярмо постоянным током для изменения тока возбуждения и, тем самым, для управления напряжением I генератора.
Короткозамкнутая обмотка , намотанная на катушки обмотки управления, предназначена для подавления высших составляющих гармоник потока проходящего по ярму.
Силовые выпрямители выпрямляют переменный ток вторичной обмотки трансформатора в постоянный ток, питающий обмотку возбуждения генератора. Выпрямители собраны по трехфазной мостовой схеме.
Блок конденсаторов состоит из трех конденсаторов МБГЧ, соединенных треугольником и питающихся от добавочной обмотки трансформатора \Уд (рис.1.). Конденсаторы и добавочная обмотка составляют контур емкости, который предназначен для создания резонанса напряжений с индуктивностью первичного контура трансформатора ТС.
Блок управления состоит из резистора уставки напряжения РУ. Блок управления монтируется на распределительном щите электростанции (см. Прил. Б).
Принцип действия системы возбуждения
Генераторы самовозбуждающиеся. Часть вырабатываемого ими переменного тока преобразуется в системе возбуждения в постоянный ток, используемый для самовозбуждения генератора. Подробнее.
Источник
Принцип действия системы возбуждения генератора синхронного типа ГС 250
Принцип действия системы возбуждения
Генераторы самовозбуждающиеся. Часть вырабатываемого ими переменного тока преобразуется в системе возбуждения в постоянный ток, используемый для самовозбуждения генератора.
Чтобы напряжение генератора при любой нагрузке оставалось неизменным, ток возбуждения его должен изменяться в соответствии с величиной и характером нагрузки.
Для этого в системе возбуждения генератора использован принцип фазового компаундирования, заключающийся в электромагнитном сложении двух составляющих тока возбуждения: составляющей, пропорциональной напряжению генератора, и составляющей, пропорциональной току генератора, которые сдвинуты одна относительно другой под углом, зависящим от характера нагрузки. Электромагнитное сложение составляющих тока возбуждения, а также выпрямление тока осуществляется силовой частью системы возбуждения, включающей в себя компаундирующий трансформатор ТС и силовые выпрямители ВС (рис. 1).
Наличие в схеме выпрямителей, имеющих нелинейное сопротивление, затрудняет самовозбуждение, поэтому генераторы имеют резонансную систему возбуждения. В этой системе в момент резонанса ток возбуждения не зависит от сопротивления выпрямителей.
Для создания резонанса в системе возбуждения имеется контур емкости, который состоит из батареи конденсаторов и добавочной обмотки, питающей эту батарею.
Конденсаторы и число витков добавочной обмотки подобраны так, что емкостное сопротивление ХС при частоте 50 Гц равно индуктивному сопротивлению первичного контура XL. При XL=XC ток возбуждения не зависит от сопротивления выпрямителей и обмотки возбуждения, сопротивление выпрямителей не влияет на протекание начального самовозбуждения, значительно снижается влияние изменения сопротивления обмотки возбуждения при нагреве на точность стабилизации напряжения генератора.
С целью уменьшения емкости батареи конденсаторов, необходимой для условия XL=XC, конденсаторы включаются не на зажимы вторичной обмотки трансформатора ТС, а через добавочную обмотку, расположенную на стержнях силового трансформатора между магнитным шунтом и сериесной обмоткой.
Изменением воздушного зазора между магнитным шунтом и стержнями магнитопровода регулируется магнитная связь-коэффициент взаимоиндукции первичной и вторичной обмоток.
Подбором параметров трансформатора ТС, т.е. размеров магнитопровода и магнитного шунта, а также зазора между шунтом и стержнями, числа витков его обмоток и их расположения схема фазового компаундирования настраивается соответственно заданным требованиям.
Схема обеспечивает стабильность напряжения на зажимах генератора при плавном изменении нагрузки от нуля до номинальной при коэффициенте мощности 0,8 с точностью + 5%.
Для более точной стабилизации напряжения силовой трансформатор выполнен управляемым. На верхнем ярме трансформатора расположена обмотка управления, в которую подается постоянный ток.
Обмотка управления выполнена из четырех катушек, соединенных так, что при протекании по ним постоянного тока образуется постоянный магнитный поток, замыкающийся по полуярмам трансформатора.
По отношению к первой гармонике магнитного потока трансформатора катушки полуярем включены встречно, поэтому на зажимах обмотки управления нет электродвижущей силы основной частоты.
Для уничтожения высших гармоник в магнитном потоке, замыкающемся по полуярмам, на обмотку управления намотаны витки короткозамкнутой обмотки.
При изменении протекающего по обмотке управления постоянного тока изменяется образующийся постоянный магнитный поток, вследствие чего меняется насыщение ярма трансформатора, а следовательно, и ток возбуждения генератора.
Обмотка управления питается постоянным током от двух последовательно-встречно включенных источников силовых выпрямителей ВС и выпрямителей питания ВП через резистор РУ и сопротивление СС.
Результирующий ток в обмотке управления равен разности токов выпрямителя ВП (Iвс).
Ток 1вп от выпрямителя питания не зависит от нагрузки и практически неизменен для любого режима. Ток Iвс от выпрямителя ВС пропорционален величине напряжения возбуждения генератора.
Напряжение возбуждения генератора, работающего с возбуждением от системы обеспечивающей стабилизацию выходного напряжения с точностью ±5% увеличивается с увеличением его нагрузки. При нагрузках с меньшим коэффициентом мощности увеличение напряжения возбуждения больше, чем при нагрузках с большим коэффициентом мощности. Поэтому ток подмагничивания трансформатора (Iвп-Iвс) при реактивных нагрузках генератора уменьшается больше, чем при активных. Благодаря этому осуществляется коррекция параметров системы фазового компаундирования и достигается точность регулирования напряжения генератора по нагрузке, чем при неуправляемом варианте фазового компаундирования.
Составляющую тока управления Iвс можно, при необходимости, корректировать изменением величины сопротивления СС. Уставка напряжения генератора регулируется изменением величины сопротивления резистора РУ, включенного в цепь обмотки управления.
Источник
Генератор ГС 250
Генераторы синхронные типа ГС 250 используются на ССПС в качестве источника трехфазного переменного тока частотой 50 Гц.
Номинальные данные генераторов соответствуют указанным в табл. 3.1.
| Показатели | ГС 250-12/4 | ГС 250-16/4 | ГС 250-20/4 | ГС 250-30/4 | ГС 250-50/4 | ГС 250-60/4 |
| Мощность, кВт(кВА) | (15) | (20) | 20 (25) | 30 (37,5) | 50 (67,5) | (75) |
| Напряжение, В | 230 или 400 | 230 или 400 | 230 или 400 | |||
| Ток статора, А | 37,7 или 21,7 | 63 или 36 | 94 или | |||
| Частота тока, Гц | ||||||
| Частота вращения, об/мин | ||||||
| Коэффициент мощности | 0,8 | |||||
| Соединение фаз | Звезда с выведенным нулем |
Обмотка статора соединена в звезду с выведенным нулем и имеет четыре вывода – три фазных и один нулевой.
Генераторы допускают как правое, так и левое направление вращения. Маркировка на выводах С1, С2, СЗ обеспечивается при правом направлении вращения.
– блока регулирования напряжения БРН;
– резистора уставки напряжения РУ.
По способу установки БРН, генераторы изготавливаются в двух исполнениях:
– с БРН закрепленным на генераторе;
– с БРН поставляемым раздельно с генератором (ГС 250-12/4-1, ГС 250-20/4-1, ГС 250-30/4-1 и ГС 250-50/4-1 ).
Система возбуждения (рис.1.) служит для питания обмотки ротора постоянным током и поддержания неизменным напряжения на зажимах генератора. Система возбуждения состоит из блока регулирования напряжения и блока управления (резистора уставки напряжения).
Блок регулирования напряжения (БРН) состоит из силового трансформатора ТС, выпрямителя питания обмотки управления ВП и блока конденсаторов.
Элементы БРН смонтированы на основании, закрываемым стальным штампованным колпаком.
Рис. 4.5. Схема генератора с блоком регулирования напряжения (автономная работа):
СС – резистор IПЭВР-50-220 Ом ± 10%; РУ – резистор СП5-378-80 Вт-47 Ом ± 10%; СР1-СР2 – конденсатор К 75-10-0,47 мкФ-250 В ± 10% — В; СР3-СРП6 – конденсатор К 75-10-0,1 мкФ-500 В ± 10% — В; С4, С5, С6 – конденсатор МБГЧ-1-1-500-4 ± 10%; ВП – выпрямитель питания диод 2Д200Д; ВС – выпрямитель силовой ВЛ-10 не ниже 8 кл; Г – генератор; ТС – трансформатор силовой; W1 – обмотка первичная; W2 – обмотка вторичная; Wс – обмотка сериесная; Wд – обмотка добавочная; Wу – обмотка управления; Wп – обмотка питания; Wк – короткозамкнутая обмотка
Силовой трансформатор предназначен для преобразования напряжения генератора в напряжение, необходимое для питания обмотки возбуждения через выпрямитель.
Трансформатор состоит из сердечника, первичной обмотки W1 (см.рис. 4.5.), обмотки питания Wп, вторичной обмотки W2, сериесной обмотки Wс, добавочной обмотки Wд, магнитного шунта, обмотки управления Wу, короткозамкнутой обмотки Wк.
Сердечник трансформатора состоит из трех отдельных стержней, двух расщепленных ярем и магнитного шунта, которые собраны из пластин электротехнической стали и стянуты изолированными заклепками. Ярма и магнитный шунт скреплены со стержнями шпильками. Магнитный шунт отделен от стержней трансформатора зазором. Величина зазора регулируется изменением толщины изоляционных прокладок между стержнями и магнитным шунтом.
Первичная обмотка трансформатора W1 отделена от остальных обмоток магнитным шунтом. Три катушки её соединены в звезду и подключены к зажимам генератора. Первичная обмотка служит для создания составляющей тока возбуждения, которая обеспечивает номинальное напряжение на зажимах генератора при холостом ходе.
Обмотка питания Wп намотана на катушках первичной обмотки и изолирована вместе с ней. Напряжение с обмотки питания подается на обмотку управления через выпрямитель ВП.
Вторичная обмотка W2 предназначена для питания обмотки возбуждения генератора через выпрямитель. Катушки вторичной обмотки вместе с добавочной и сериесной обмотками расположены на стержнях между магнитным шунтом и ярмом. Фазы вторичной обмотки соединены в звезду и подключены к зажимам силовых выпрямителей.
Сериесная обмотка Wс включена последовательно в каждую фазу обмотки статора генератора. Сериесная обмотка служит для увеличения тока возбуждения при увеличении нагрузки на генератор. Добавочная обмотка – обмотка питания конденсаторов – расположена между магнитным шунтом и сериесной обмоткой.
Обмотка управления Wу состоит из четырех катушек, насаженных на полуярма сердечника трансформатора. Обмотка подмагничивает ярмо постоянным током для изменения тока возбуждения и, тем самым, для управления напряжением генератора.
Короткозамкнутая обмотка Wк, намотанная на катушки обмотки управления, предназначена для подавления высших составляющих гармоник потока проходящего по ярму.
Силовые выпрямители ВС выпрямляют переменный ток вторичной обмотки трансформатора в постоянный ток, питающий обмотку возбуждения генератора. Выпрямители собраны по трехфазной мостовой схеме.
Блок конденсаторов С4, С5, С6 состоит из трех конденсаторов МБГЧ, соединенных треугольником и питающихся от добавочной обмотки трансформатора Wд. Конденсаторы и добавочная обмотка составляют контур емкости, который предназначен для создания резонанса напряжений с индуктивностью первичного контура трансформатора ТС.
Блок управления состоит из резистора уставки напряжения РУ.
Действие системы возбуждения генераторов ГС-250 аналогично действию системы возбуждения генератора ГС-82-4Б.
При эксплуатации генератора соблюдать следующие правила техники безопасности:
– надежно заземлить корпус и аппаратуру управления генератора;
– не допускать, чтобы генератор работал со снятым колпаком и открытым блоком регулирования напряжения;
– не допускать, чтобы генератор работал при сопротивлении изоляции его обмоток относительно корпуса ниже норм, указанных в настоящем паспорте.
Характерные неисправности генераторов ГС-250 и ГС-82-4Б, их причины и способы устранения приведены в табл. 3.2.
| Неисправность | Причина | Способ устранения |
| Искрение щеток контактных колец. | 1. Повышенная плотность тока. 2. Щетки плохо притерты. 3. Недостаточен нажим щеток на контактное кольцо в следствие ее износа. 4. На контактных кольцах забоины и задиры. Биение контактных колец более 0,04 мм. 5. Кольца или щетки загрязнены | 1.Уменьшить нагрузку 2. Притереть щетки. 3. Заменить щетку 4. Обточить и отшлифовать кольца 5. Аккуратно удалить грязь с колец и щеток |
| Генератор гудит, может показаться дым. | 1. Междувитковое замыкание в обмотке статора 2. Двойное замыкание обмотки статора на корпус. Междуфазовое замыкание обмотки статора | 1. Поврежденную секцию определить по потемневшей поверхности, неисправность устранить 2. Устранить замыкание. |
| Увеличенная вибрация генератора, исчезающая при снятии возбуждения. Напряжение генератора ниже номинального | 1. Междувитковое замыкание в обмотке возбуждения 2. Двойное замыкание на корпус обмотки возбуждения | 1. Для определения этих повреждений к кольцам подвести переменное напряжение 220В и измерить напряжение на отдельных катушках обмотки возбуждения. На поврежденных катушках падение напряжения будет значительно меньше, чем на исправных. Неисправность устранить 2. Генератор разобрать. Замыкание на корпус проверить мегомметром. Неисправность устранить |
| Значительный перегрев корпуса генератора и колпака БРН | 1. Перегрузка генератора 2. Генератор работает с пониженной частотой вращения 3. Повышено напряжение генератора 4. Загрязнен генератор | 1. Проверить по приборам. Снизить нагрузку 2. Установить номинальную частоту вращения 3. Установить номинальное напряжение 4. Прочистить и продуть генератор сжатым воздухом |
| Понижение против норм сопротивление изоляции (ниже 0.2 МОм) | 1 . Отсырели обмотки статора, возбуждения, трансформатора, соединительные концы, касающиеся корпуса 2. Загрязнены обмотки и соединительные концы. Образовались проводящие мостики | 1. Просушить генератор 2. Рассоединить схему и проверить мегомметром сопротивление изоляции отдельных элементов. После определения места утечки прочистить и продуть генератор сжатым воздухом (при необходимости разобрать генератор) |
| Повышенный нагрев подшипников. Температура крышки подшипника превышает 75°С | 1. Слишком много или слишком мало смазки в подшипниках 2. Плохое качество смазки 3. Плохое качество подшипника или повреждение его | 1. Проверить количество смазки, сняв наружную крышку подшипника. Если смазка не заполняет камеру ‒ добавить, а если выдавливается через зазоры ‒ убавить количество смазки 2. Проверить состояние смазки. При плохом состоянии смазку заменить. 3. Усилить наблюдение за подшипником. В случае появления ударов и увеличения шума заменить подшипник новым, разобрав генератор |
| Вытекание смазки | 1 . Плохое качество смазки 2. Повышенный нагрев подшипников 3. В подшипниках заложено слишком много смазки | 1. Промыть подшипник и заменить смазку 2. Проверить годность подшипника, неисправность устранить 3. Проверить количество смазки и удалить излишки |
| Генератор не возбуждается | 1. Плохой контакт цепи возбуждения генератора. Короткое замыкание в цепи возбуждения генератора 2. Пробой или обрыв в плече силового выпрямителя ВС (см. рис) 3. Короткое замыкание в одной из обмоток трансформатора ТС 4. Обрыв во вторичной или добавочной обмотках трансформатора 5. Пробой одного конденсатора блока питания 6. Потеря остаточного магнетизма (для генераторов ГС-250) | 1. Проверить цепь возбуждения. Проверить нажатие щеток, чистоту поверхности контактных колец, устранить неисправность 2. Выпрямитель отсоединить от зажимов (+) и (‒), омметром проверить сопротивление его плеч. Сопротивление плеча с пробоем значительно ниже, а с обрывом значительно выше, чем у исправных плеч. Заменить поврежденный выпрямитель 3. Проверить трансформатор. Для этого отсоединить его от схемы и подключить к источнику переменного тока. Неисправность устранить 4. К первичной обмотке трансформатора подключить напряжение 220В. Проверить симметрию фазных напряжений на всех обмотках. У исправных трансформаторов несимметрия фазных напряжений не превышает 20%. Неисправность устранить 5. Проверить конденсаторы мегомметром на напряжение 500В. Исправные конденсаторы по мере вращения рукоятки мегомметром заряжаются и сопротивление, регистрируемое мега-омметром, приближается к знаку ∞ (бесконечность). Неисправность устранить 6. Кратковременно подвозбудить от аккумулятора соблюдая полярность |
| Напряжение генератора выше номинального на 13-18%. Напряжения на обмотках трансформатора симметричны | 1. Обрыв в цепи обмотки управления ТС 2. Обрыв в цепи обмотки питания ТС | 1. Проверить цепь, устранить обрыв 2. Проверить цепь, устранить обрыв |
| Напряжение на обмотке управления равно нулю | Обрыв в цепи выпрямителя ВП | Устранить неисправность |
| Напряжение генератора ниже номинального на 10-20% | Обрыв в цепи первичной обмотки трансформатора ТС | Проверить цепь первичной обмотки трансформатора ТС и устранить неисправность. |
| Несимметрия напряжения на обмотках транс-форматора ТС более, чем 20%. Напряжение обмоток управления близко к нулю | Витковое или короткое замыкание одной из обмоток трансформатора ТС | Найти катушку, в которой произошло короткое замыкание, устранить неисправность. На катушках фазы, в которой произошло витковое замыкание, напряжение в несколько раз меньше, чем на соответствующих катушках фаз. Сама катушка с витковым замыканием определяется по более сильному нагреву или уменьшенному сопротивлению |
| Точность стабилизации напряжения хуже, при номинальной нагрузке падает на 3,5-5% | 1. По ошибке переключатель ПВ находится в положении «Параллельная работа» 2. Не отрегулировано добавочное сопротивление в цепи резистора РУ | 1. Переключить переключатель статизма ПВ в положение «Автономная работа» 2. Отрегулировать хомутиком величину добавочного сопротивления |
| Уставка напряжения не укладывается по верхнему или нижнему пределу | 1. Ползунок резистора РУ плохо прилегает к проводникам в крайних положениях 2. Напряжение при работе генератора на холостом ходу и частоте 50, 60 Гц без подмагничивания значительно ниже 1,08 Uн | 1. Проверить и исправить реостат 2. Поднять напряжение до 1,08 Uн увеличением воздушного зазора трансформатора |
* Повреждения могут быть обнаружены также замером напряжения на обмотках и зажимах разных фаз системы трансформатора и выпрямителя при подаче от источника постоянного тока в обмотку ротора вращающего генератора тока 10-20 А. При этом определяют несимметрию напряжения на вторичной обмотке трансформатора ТС; при отключении выпрямителя определяют, какой элемент неисправен.
анератора осуществляется следующим образом
Дата добавления: 2015-07-18 ; просмотров: 2836 | Нарушение авторских прав
Источник