Эо И ЭСН. Билет 1. Конструкция и принцип действия синхронных генераторов
 Скачать 119.33 Kb.
|
|
Конструкция и принцип действия синхронных генераторов Синхронным генератором (СГ) называют устройство, выполняющее функцию трансформации механической энергии в электрическую. Принцип работы и устройство синхронного генератора достаточно просты и надежны. Такое энергетическое оборудование востребовано для использования в мобильных авторемонтных мастерских, для ремонта и обслуживания станков-качалок, спецмашин нефтегазовой отрасли, на ГЭС, ТЭС, АЭС, в транспортных системах. ОСНОВНЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ Основные части синхронного генератора: неподвижная — статор, вращающаяся — ротор, представляющая собой электромагнит, и две основные обмотки. Одна обмотка статора («обмотка возбуждения») запитывается от источника постоянного тока, функцию которого выполняет электронный регулятор напряжения. Регулятор используется в генераторах с самовозбуждением. Принцип самовозбуждения основан на том, что первоначальное возбуждение осуществляется с использованием остаточного магнетизма магнитопровода СГ. При этом энергия переменного тока поступает от обмотки статора СГ. Комплекс из понижающего трансформатора и полупроводникового выпрямителя-преобразователя трансформирует ее в энергию постоянного тока. Ток, протекающий в обмотке возбуждения статора, наводит ЭДС на обмотке возбуждения якоря генератора. Статор возбудителя, как конструкционный элемент может отсутствовать, и тогда его функции выполняют постоянные магниты. Обмотка ротора, в которой индуцируется ЭДС, называется обмоткой возбуждения якоря, или якорем возбудителя. Переменное напряжение, возникающее на обмотке якоря возбудителя, выпрямляется в блоке вращающихся диодов, которые так же называются словосочетанием «диодный мост», и превращает силовую обмотку ротора во вращающийся электромагнит, который наводит ЭДС в силовой обмотке статора СГ. Силовые обмотки и обмотки возбуждения монтируются в пазы якоря и ротора. Генераторы по типу выходного напряжения делятся на одно-, или трехфазные. Основное распространение в промышленности имеют трехфазные синхронные генераторы, а в быту — однофазные. В конструкцию статора входит корпус, внутри которого расположен сердечник, или пакет, собираемый из листов электротехнической стали особой формы. На качество электрического тока влияют такие факторы как: цельность листов в пакете (бывают цельными или составными), качество и материал обмотки. Для обмотки применяется медный эмаль-провод, а в дешевых устройствах возможна замена меди на алюминий. Роторы изготавливаются явнополюсными или неявнополюсными. Явнополюсные роторы предназначены для синхронных генераторов, работающих с двигателями внутреннего сгорания с низкой частотой вращения — 1500 и 3000 об/мин. Неявнополюсные роторы востребованы в высокоскоростных (более 3000 об/мин) механизмах переменного электрического тока высокой мощности. Обычно их размещают на одном валу с паровыми турбинами. Такие СГ называют «турбогенераторы». ПРИНЦИП РАБОТЫ СГ  Принцип работы синхронного генераторы: возбуждение ЭДС Работа синхронной машины в режиме электродвигателя Принцип действия машины в режиме синхронного генератора: При пропускании через обмотку возбуждения постоянного тока образуется стабильное во времени магнитное поле с чередующейся полярностью. При вращении магнитного поля относительно проводников обмотки якоря возбуждаются переменные ЭДС. Переменные ЭДС суммируются, образуя ЭДС фаз. Трехфазная система образуется тремя одинаковыми обмотками, размещаемыми на якоре под электрическим углом друг к другу, равным 120°. В случаях, если централизованное электроснабжение имеет недостаточную мощность или отсутствует, как, например, на удаленных стройплощадках, нефтегазодобывающих объектах, морских и воздушных судах, СГ в составе с двигателем внутреннего сгорания функционируют в автономном режиме. При необходимости создания мощных источников питания синхронные двигатели включают на параллельную работу. Такой способ включения позволяет более полно использовать мощность каждой машины и при необходимости выводить отдельные СГ в ремонт без прекращения эффективного электроснабжения потребителей. Второй режим работы синхронной машины — выполнение функций электродвигателя. Обычно СГ востребован в качестве двигателя в высокомощных установках более 50 кВт. Для работы в режиме электродвигателя обмотку статора подключают к электросети, а обмотку ротора — к источнику постоянного тока. Вращающий момент возникает при взаимодействии вращающегося магнитного поля СГ с постоянным током обмотки возбуждения. Пояснить принцип действия данной схемы аккумуляторной батареи в режиме «заряд — разряд» схема с батарейным коммутатором.  Схема установки «заряд — разряд» приведена на рисунке 11.7. Коммутатор условно показан с двумя рядами пластин. Батарея присоединена к сборным шинам через разрядную шину коммутатора. Генератор с помощью двухполюсного переключателя может быть присоединен к сборным шинам или к зарядной шине коммутатора. Защита ветвей осуществлена с помощью плавких предохранителей, кроме ветви генератора. Где предусмотрен автоматический выключатель максимального и обратного тока. Последний защищает генератор от к. з., а также от ненормальной работы в режиме двигателя с питанием от батареи, что может произойти при исчезновении переменного тока. Для контроля работы батареи и зарядного агрегата предусмотрены необходимые измерительные приборы. Разрядную щетку коммутатора устанавливают всегда так, чтобы обеспечить нормальное напряжение на сборных шинах, например 230в. При разряде батареи в нормальном режиме ток нагрузки мал и напряжение аккумуляторов составляет 2,0—1,95в. Следовательно, к сборным шинам должно быть присоединено 115—118 аккумуляторов. В аварийном режиме, когда батарея разряжается большим током, число аккумуляторов должно быть увеличено соответствующим перемещением разрядной щетки. В конце разряда все аккумуляторы должны быть введены в работу. Для заряда батареи зарядную щетку коммутатора ставят в крайнее положение, при котором все аккумуляторы включены, переключатель генератора ставят в положение \\заряд\\, пускают зарядный агрегат и включают автомат. При заряде напряжение аккумуляторов повышается, и разрядную щетку постепенно перемещают в сторону уменьшения числа аккумуляторов, присоединенных к сборным шинам. В конце заряда разрядная щетка должна стоять на пластине 85. Как видно из схемы, при заряде батареи часть тока генератора ответвляется в сеть в через крайние аккумуляторы, включенные между зарядной и разрядной щетками коммутатора, протекает больший ток, чем через остальные аккумуляторы. Следовательно, крайние аккумуляторы зарядятся скорее основных. Во избежание перезаряда крайних аккумуляторов необходимо постепенно их отключать, перемещая зарядную щетку в сторону уменьшения числа аккумуляторов. По окончании заряда зарядный агрегат отключают, и батарея опять принимает на себя нагрузку сети. Так как напряжение аккумуляторов при этом снижается, разрядную щетку перемещают в направлении увеличения числа аккумуляторов до 115. В рассматриваемой схеме предусмотрена возможность питания сети от зарядного генератора при отключенной батарее, что может оказаться необходимым в виде исключения при ремонте батареи. Следует по возможности избегать такой работы, так как при отключенной батарее станция (подстанция) лишается независимого источника энергии для управления и защиты. Кроме того, мощность зарядного генератора обычно недостаточна для включения мощных выключателей с электромагнитными приводами прямого действия. Описанный метод использования аккумуляторной батареи с периодическими зарядами и соответствующая схема имеют следующие существенные недостатки. Батарея подвергается частым зарядам, что уменьшает срок службы аккумуляторов. Число аккумуляторов, участвующих в работе, все время изменяется - как при разряде, так и при заряде. Следовательно, аккумуляторы находятся всегда на разных стадиях разряда или заряда, что затрудняет наблюдение и уход за ними. Крайние аккумуляторы обычно перезаряжаются, износ их заметно больше остальных аккумуляторов. Частые заряды отнимают у лиц, обслуживающих установку, много времени. Таким образом, эксплуатация батареи по методу «заряд - разряд» оказывается неэкономичной. |