Генераторы переменного тока

0

В витке проводов, вращающемся в магнитном поле, наводится ток. Напряжение снимается с двух контактных колец, изолированных от вала, и через графитовые щетки поступает во внешнюю цепь. Такой ток будет переменным по направлению и по значению. Для увеличения генерируемого тока необходимо использовать дополнительные комплекты полюсов.

Магнитное поле создается магнитами, причем соседние полюса имеют противоположную полярность. Обмотки возбуждения полюсов соединяют последовательно и подключают к выходу генератора или к внешнему источнику. Использование отдельных витков необходимо для получения на выходе генератора нескольких э. д. с. Три выхода со сдвигом фаз на 120° позволяют получить три фазные э. д. с. График э. д. с. трехфазного генератора показан на рис. 14.5. Трехфазная электрическая цепь обладает большим к. п. д. по сравнению с однофазной. Каждая фаза может быть использована как в отдельности, так и вместе с другими. Существуют два способа соединения отдельных фаз источника: соединение по схеме «треугольник» и по схеме «звезда» (рис. 14.6).

 

 

 

 

Рис. 14.5. Трехфазное выходное напряжение:

1 — первая фаза; 2 — вторая фаза; 3 — третья фаза; 4, 5 — угол сдвига между обмотками якоря соответственно 120° и 40°

 

 

 

 

Рис. 14.6. Трехфазная схема соединения: а — соединение по схеме «треугольник»; 6 — соединение по схеме «звезда»; I — первая фаза; II — вторая фаза; III — третья фаза

 

 

Наибольшее распространение нашло соединение по схеме «звезда», при котором концы фаз соединяются в одну общую точку, а начала фаз подсоединяются с помощью проводов к шинам.

При соединении источника по схеме «треугольник» конец первой фазы соединяется с началом второй фазы, конец второй фазы — с началом третьей, конец третьей фазы — с началом первой. Генераторы имеют вращающийся якорь и неподвижную обмотку возбуждения. В больших мощных генераторах вращается обмотка возбуждения и неподвижен якорь.

В старых конструкциях ток возбуждения поступал от генератора постоянного тока или от возбудителя, сидящего на валу этого же генератора.

Современные генераторы имеют статическую систему самовозбуждения или же выполняются в виде высокоскоростных генераторов бесщетачного типа. Система возбуждения должна управлять реактивной составляющей мощности при том или ином характере нагрузки.

Коэффициент мощности цепи — это косинус угла фазового сдвига между вектором напряжения и тока. При чисто активной нагрузке напряжение и ток совпадают по фазе, коэффициент мощности равен единице. Электрическая мощность в цепи с активным сопротивлением равна произведению значений напряжения и тока. При индуктивной или емкостной нагрузке в сочетании с активной напряжение и ток не совпадают по фазе и коэффициент мощности будет меньше единицы. Электрическая мощность равна произведению напряжения на ток и на коэффициент мощности. При увеличении нагрузки напряжение генератора переменного тока уменьшается, причем это снижение тем больше, чем ниже коэффициент мощности нагрузки. Следовательно, система возбуждения, поддерживающая на выходе генератора переменного тока номинальное напряжение, должна реагировать как на изменение тока в нагрузке, так и на фазовый сдвиг. При этом также необходимо принимать во внимание изменение частоты вращения первичного двигателя.

Ручное управление возбуждением — это трудоемкая операция, поэтому чаще используют автоматический регулятор напряжения, представляющий собой цепь обратной связи, по которой передается напряжение с выхода генератора переменного тока на усилитель. В случае отклонения напряжения генератора от номинального значения появляется сигнал рассогласования, который поступает на усилитель и изменяет возбуждение для корректировки напряжения. В автоматическом регуляторе напряжения есть также элементы стабилизации, предотвращающие рысканье (флуктуации) постоянного напряжения или перерегулировку. В эксплуатации находятся различные типы автоматических регуляторов напряжения в виде угольных столбов, магнитных усилителей, электронных устройств и др. Генераторы переменного тока постоянного возбуждения имеют систему самовозбуждения, а не возбудитель постоянного тока.

 


Рис. 14.7. Схема распределительной системы электроэнергии переменного тока:

1 — цепи питания освещения; 2 — цепи питания основных потребителей; 3 — понижающий трансформатор; 4 — цепи питания мощных потребителей; 5 — аварийное освещение; 6 — питание с берега; 7 — аварийное питание потребителя постоянным током; 8 — выпрямитель; 9 — батареи; 10— блокировка; 11 — аварийный генератор переменного тока; 12 — дизель-генератор; 13 — турбогенератор

 

 

 Генераторы переменного тока этого типа обладают большой стабильностью напряжения при внезапных нагрузках, например при прямом пуске больших асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. В системе со статическим возбуждением используются трансформаторы и выпрямители — набор последовательно-параллельных элементов для возбуждения генератора. Щетки и кольца применяются для передачи тока в обмотки возбуждения, установленные на роторе. Таким образом, напряжение на выходе генератора есть напряжение холостого хода и при появлении тока нагрузки обеспечивается избыточное возбуждение, достаточное для поддержания постоянного напряжения при любом характере нагрузки. Тщательный подбор компонентов создает систему, функционирующую как саморегулятор напряжения. Дополнительные трудности появляются при конструировании автоматического регулятора напряжения, если нужно учитывать изменение частоты вращения ротора первичного двигателя. Высокооборотный генератор переменного тока бесщеточного типа был разработан для того, чтобы можно было отказаться от возбудителей постоянного тока с коллектором и щеточным механизмом. Генератор переменного тока, ротор системы возбуждения и выпрямители закреплены на одном валу. Выходное напряжение системы возбуждения поступает через выпрямитель по проводам внутри пустотелого вала к обмоткам возбуждения генератора. В генераторе данного типа также используется автоматический регулятор напряжения.

Распределительная система. Напряжение питания поступает от генератора переменного тока на главный распределительный щит распределительной системы переменного тока (рис. 14.7). Значение напряжения обычно не превышает 415 В, но на некоторых больших установках может достигать 3300 В. К основным вспомогательным установкам высокое напряжение подается через выключатели.

Питание маломощного оборудования осуществляется по цепи с предохранителями или миниатюрными выключателями. Низкое напряжение питания применяется, например, для цепей освещения (220 В); оно поступает на распределительную систему через понижающий трансформатор.

Распределительная система должна быть трехпроводной с изолированной или заземленной нейтралью. Системы с заземленной нейтралью находят большое применение, несмотря на то что предпочтение отдается системам с изолированной нейтралью Системы с изолированной нейтралью могут выходить из строя от перепада высокого напряжения, который возникает при коммутации или повреждении системы, что может вызвать повреждение электрооборудования. При использовании систем с заземленной нейтралью возможна потеря управлением таким важным устройством, как рулевое, из-за дефекта в заземляющем проводе. Обрыв заземляющего провода в системе с изолированной нейтралью не приводит к исчезновению литания, а только фиксируется соответствующей индикаторной лампочкой. Следовательно, отдается предпочтение системам с изолированной нейтралью, так как обрыв питающего провода при этой системе не приводит к исчезновению напряжения, что недопустимо на судах.

Силовые системы переменного тока оборудуются контакторами и предохранительными устройствами такими же, как и для распределительных систем постоянного тока. Но оборудование этого типа имеет более простое конструктивное решение вследствие больших напряжений и меньших токов. Для токов до 100 А используется компактный контакторный прерыватель, выполняющий функцию предохранителя или автоматического выключателя. Как недостаток можно отметить, что при срабатывании устройства его обратное подключение осуществляется вручную. Другие разновидности этих устройств объединяются общим названием защитные автоматы, которые могут коммутировать токи до 1 кА. В системы переменного тока желательно включать электроизмерительные приборы или предохранительные устройства, фиксирующие обрыв цепи заземления.

Питание переменным током. При использовании для параллельной работы трехфазных генераторов переменного тока требуется большое количество электроизмерительных приборов, таких как амперметры, вольтметры, частотомеры и устройства синхронизации. Для большинства из этих приборов применяются понижающие трансформаторы, так как это необходимо для безопасной работы с приборами. Возможно также применение переключателей, например, между фазами генератора или шинами питания; следовательно, одним прибором можно измерять различные напряжения.

Ваттметром измеряют мощность, потребляемую от источника питания, которая в зависимости от значения коэффициента мощности нагрузки переменного тока будет меньше произведения напряжения и тока. В связи с невозможностью использования обратной токовой защиты применяют обратную защиту по мощности. Для предотвращения перехода генератора переменного тока в двигательный режим применяют реле обратной мощности. Для нормальной работы двух генераторов необходима синхронность их работы и равенство напряжения на фазах. Переменное напряжение на выходе любого генератора всегда изменяется; следовательно, для двух генераторов, работающих совместно, необходимо, чтобы их напряжения изменялись с одинаковой скоростью или частотой и достигали своего максимального или другого значения одновременно. Тогда генераторы работают в фазе. В настоящее время для проверки этого применяется синхроноскоп. Стрелка указателя синхроноскопа свободно вращается и движется под действием пары сил магнитного поля обоих обмоток. Когда два питающих напряжения находятся в фазе, стрелка устанавливается в положении «12 часов». Вращение стрелки указывает на несовпадение частот. Вращение по часовой стрелке обозначено отметкой «Быстро», а против — «Медленно», что указывает на частоту подключаемого генератора. Прежде чем подсоединить подключаемый генератор к работающему для параллельной работы, необходимо в первую очередь убедиться в равенстве напряжений этих генераторов. Для этого служат вольтметры. Необходимо, чтобы частоты напряжений были в фазе. На практике добиваются того, что у синхроноскопа стрелка медленно движется в направлении «Быстро», и автомат включения на параллельную работу замыкают в тот момент, когда стрелка занимает положение «11 часов». Тогда подключаемый генератор мгновенно примет на себя небольшую нагрузку.

При использовании набора из трех ламп также возможно управлять синхронизацией. Для этого применяется определенный способ соединения ламп: главная лампа включается в разрыв первой фазы, а две другие — в соседние фазы. Если частоты двигателей различны, то лампы будут мигать в зависимости от входной частоты, которая может изменяться в сторону «Больше» или «Меньше». Правильная синхронизация достигается в тот момент, когда главная лампа не горит, а две другие светятся с одинаковой яркостью.

 

Используемая литература: "Основы судовой техники" Автор: Д.А. Тейлор

 

Скачать реферат: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера. КАК ТУТ СКАЧИВАТЬ

Пароль на архив: privetstudent.com

 

 

Категория: Рефераты / Физика

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.