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

Синхронный генератор трехфазного переменного тока ГС 250-50/4 со статической системой возбуждения.

Технические данные генератора:

Частота вращения ротора, об/мин 1500

Соединение фаз статорной обмотки звезда с выведенным нулем

Генератор ГС 250-50/4 состоит из статора, ротора, двух подшипниковых щитов (заднего со стороны привода и переднего с противоположной стороны) и статической системы возбуждения.

Статорсостоит из станины, сердечника и трехфазной статорной обмотки.

Ротор генератора представляет собой четырехполюсный электромагнит и состоит из вала, сердечника с обмоткой возбуждения, вентилятора, контактных колец, балансировочного кольца, подшипника роликового, подшипника шарикового.

Сердечник ротора собран из средних, промежуточных и крайних листов. В промежуточных листах после закалки и намагничивания остается магнитное поле, необходимое для начального самовозбуждения. Промежуточные листы составляют около 9,22% длины ротора; листы расположены в середине сердечника.

Обмотка роторасостоит из катушек полюсов соединенных между собой последовательно. Концы обмотки возбуждения присоединены к шпилькам двух контактных колец.

Контактные кольцаслужат для подвода постоянного тока к обмотке возбуждения. По поверхности контактных колец скользят щетки, которые прижимаются к ним

Балансировочное устройство.Ротор уравновешивается креплением балансировочных грузов к балансировочному кольцу с одной стороны и к воронке вентилятора – с другой. Балансировка ротора динамическая.

Подшипники.В генераторе установлены: подшипник роликовый – со стороны рабочего конца вала и подшипник шариковый – с противоположной стороны.

Задний и передний подшипниковые щитысоединены со станиной посадочными замками и крепятся к ней болтами.

Вентиляция генератора аксиальная. Центробежный вентилятор засасывает охлаждающий воздух через отверстия колпака блока питания и окна в переднем щите. Воздух двумя параллельными путями проходит между полюсами ротора и над спинкой статора и выбрасывается через окна в станине.

Для снижения уровня радиопомех, создаваемых генератором, к зажимам С1, С2, С3, 0 и зажимам ВС, на переменные выводы, подключены защитные конденсаторы Ср. Конденсаторы крепятся на основании блока питания и переднем подшипниковом щите.

Статическая система возбуждения служит для питания обмотки ротора генератора постоянным током и поддержания неизменным напряжения на зажимах генератора.

— блока регулирования напряжения (БРН);

Блок регулирования напряжения включает в себя:

— выпрямитель питания обмотки управления (ВП);

Элементы блока регулирования напряжения смонтированы на основании генератора, закрываемым стальным штампованным колпаком.

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; W_д – обмотка добавочная; W_у – обмотка управления; W_п – обмотка питания; W_к – короткозамкнутая обмотка

Силовой трансформатор ТС предназначен для преобразования напряжения, вырабатываемого генератором, в напряжение, необходимое для питания обмотки возбуждения через силовой выпрямитель ВС.

Трансформатор включает в себя:

— короткозамкнутую обмотку WК;

Первичная обмотка W1 отделена от остальных обмоток магнитным шунтом. Три катушки ее соединены в звезду и подключены к зажимам генератора (С1, С2, С3). Она служит для создания составляющей тока возбуждения и обеспечения номинального напряжения на зажимах генератора при работе его в режиме холостого хода (без нагрузки).

Обмотка питания WП намотана на катушках первичной обмотки W1 и изолирована вместе с нею. Напряжение с обмотки питания WП через выпрямитель ВП подается на обмотку управления WУ.

Вторичная обмотка W2 предназначена для питания обмотки возбуждения генератора через выпрямитель ВС. Фазы вторичной обмотки соединены в звезду и подключены к зажимам силовых выпрямителей ВС. Катушки W2 вместе с катушками обмоток WС и WД расположены на стержнях сердечника трансформатора между магнитным шунтом и ярмом.

Сериесная обмотка WС включена последовательно в каждую фазу статорной обмотки генератора. Она служит для увеличения тока возбуждения при увеличении нагрузки на генератор.

Добавочная обмотка WД – обмотка питания конденсаторов С4, С5, С6 – расположена между магнитным шунтом и сериесной обмоткой WС.

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 намотана на катушки обмотки управления и служит для подавления высших составляющих гармоник потока, проходящего по ярму.

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.

Силовые выпрямители ВС выпрямляют переменный ток вторичной обмотки W2 трансформатора в постоянный ток, питающий обмотку возбуждения генератора. Выпрямители собраны по трехфазной мостовой схеме.

Блок конденсаторов С4, С5, С6 из трех конденсаторов МБГЧ, соединенных треугольником и питающихся от добавочной обмотки WД трансформатора. Конденсаторы и обмотка составляют контур емкости, предназначенный для создания резонанса напряжений с индуктивностью первичного контура трансформатора ТС.

Блок управления БУ состоит из резистора уставки напряжения РУ.

Источник