Выбор Системы автоматического регулирования напряжения и частоты

Системы автоматического регулирования напряжения (САРН) и частоты (САРЧ) для судовых генераторов выбирают в зависимости от тех требований, которые предъявляют к СЭЭС с учётом условий эксплуатации. Правила Регистра предусматривают следующие требования стабилизации напряжения и частоты вращения: системы стабилизации напряжения (ССН) генераторов должны поддерживать в установившихся режимах напряжение СГ с точностью ±2,5% для диапазона нагрузок от холостого хода до номинальной при изменении cosj от 1 до 0,4. В переходных режимах при набросе на СГ 100% номинального тока и сбросе его или при сбросе 50% номинального тока максимальное изменение напряжения должно быть не более 20% и восстанавливаться до номинального значения с точностью ±2,5% за 1,5 с.

Частота тока зависит от частоты вращения приводного двигателя. Постоянство частоты тока - основное условие нормальной работы потребителей электроэнергии. Поэтому дизели всегда имеют автоматические регуляторы частоты вращения, воздействующие на подачу топлива; а синхронные генераторы – автоматические регуляторы напряжения, воздействующие на ток возбуждения. САРН и САРЧ относятся к системам стабилизации. Системы автоматической стабилизации регулируемой величины могут быть статическими и (или) астатическими по отношению к внешнему воздействию. Первая обеспечивает установившееся значение регулируемой величины, зависящее от внешнего воздействия, а вторая – независимое. В САРЧ дизелей внешним воздействием является мощность, приложенная к выходному валу, которая равна активной мощности, отдаваемой генератором, делённой на КПД генератора. В САРН генераторов внешним воздействием является ток статора, который равен току нагрузки.

Практически характеристики регулируемой величины не являются прямыми линиями, так как любая САР имеет некоторую нечувствитнльность и нестабильность в работе. Статическая характеристика оценивается :

1 статизмом системы

d=[(А_о-А_ном)/А_ном] ×100%, (19)

где d – статизм системы

А_о – начальное значение регулируемой величины

А_ном – номинальное значение регулируемой величины

2 коэффициентом статизма

К_с=(А_о-А_ном)/В_ном=tg b, (20)

где К_с – коэффициент статизма

В_ном – номинальное значение внешнего воздействия

Качество САР в установившемся режиме оценивается точностью поддержания регулируемой величины и значением статической ошибки или статизмом системы. Астатическая характеристика имеет статическую ошибку, равную нулю, то есть лучшее качество по сравнению со статической характеристикой. Последняя применяется при параллельной работе агрегатов.

Существует два основных принципа автоматического регулирования: по отклонению регулируемой величины (САР по отклонению), по внешнему воздействию на регулируемую величину (САР по внешнему воздействию) и комбинированные (САР по отклонению и по внешнему воздействию). САРЧ и САРН судовых дизель-генераторов в большинстве случаев являются комбинированными. Такие регуляторы называют двухимпульсными. По сравнению с одноимпульсными, они обеспечивают более высокую точность регулирования.

Судовые синхронные генераторы серии МСК имеют комбинированную систему самовозбуждения выполненную по принципу компаундирования. Она выполняет все требования Регистра, обладает высокой точностью стабилизации напряжения. Требуемая точность поддержания напряжения обеспечивается совместной работой схемы фазового компаундирования и корректра напряжения. С помощью корректора напряжения можно осуществить ручную регулировку напряжения генератора с помощью потенциометров точной и грубой уставки.

В САРН СГ типа МСК (рисунок ниже) используют трансформатор компаундирования ТК с подмагничиванием и магнитным шунтом МШ. Обмотка подмагничивания w_п указанного трансформатора получает питание от КН, который представляет собой устройство, состоящее из полупроводниковых элементов и работающее в импульсном режиме. При уменьшении напряжения СГ корректор напряжения действует так, что ток подмагничивания I_п уменьшается, полезный результирующий магнитный поток Ф увеличивается, возрастает выходное напряжение о6мотки w₂, увеличивается ток I_в и напряжение СГ восстанавливается. При увеличении напряжения СГ корректор напряжения увеличит ток подмагничивания ТК, что вызовет уменьшение магнитного потока Ф, уменьшение тока I_в и восстановление напряжения генератора до заданного значения.