§ 29. Причины отклонения напряжения генераторов и требования к его

стабилизации.

Совершенно очевидно, что для нормальной работы судовых потребителей электроэнергии необходимо обеспечить постоянство напряжения работающих генераторов СЭС, т.е. обеспечить стабильность его на шинах ГРЩ. Но в силу ряда причин напряжение генератора имеет тенденцию к изменению.

Рассмотрим более подробно причины, влияющие на изменение напряжения синхронного генератора переменного тока. Источником э.д.с. синхронного генератора является его трехфазная обмотка, неподвижно уложенная на статоре. Во время работы она через шины ГРЩ соединена с потребителями электроэнергии, причем это соединение параллельное. Для упрощенной схемы СЭС, представленной на рис.9.1 величину тока одной фазы генератора можно выразить суммой токов одноименных фаз всех включенных на шины потребителей:

Iг = I + I₂ + I₃.

Чем больше потребителей включено на шины ГРЩ, тем больше ток статорной обмотки генератора:

Iг = I + I₂ + I₃ +I + … + In.

К потребителям

Рис. 2.30 Упрощенная схема СЭС

Ток Iг обмотки создает магнитный поток статора (реакция якоря), который ослабляет магнитный поток вращающегося ротора. Напряжение генератора с ростом числа потребителей и увеличением тока статора уменьшается. Можно сказать, что основной причиной изменения напряжения синхронного генератора является колебание тока статора под действием изменения величины нагрузки.

Ток статора генератора может быть разным по характеру, точнее, полный ток Iг содержит определенную долю активного и индуктивного тока. Чем больше в полном токе доля индуктивного тока (ниже cosφ), тем в большей степени магнитный поток реакции статора ослабляет основной поток ротора, и генератор снижает напряжение - вторая причина.

Третьей причиной колебаний напряжения генератора является непостоянство частоты вращения приводного двигателя: чем выше частота вращения ротора, тем интенсивнее его магнитный поток пересекает неподвижные обмотки статора и тем больше напряжение генератора.

Существенное влияние на величину напряжения на шинах оказывает также температура его обмоток. Например, при прогреве обмоток проходящим по ним током или просто при увеличении температуры окружающей среды их сопротивление растет, падение напряжения внутри генератора будет больше, а во внешней цепи (на шинах) напряжение снизится. Это видно из уравнения э.д.с. генератора

Ег= U _ш+I_г r_вн.

Если Е_г= const, а величина I_г r_вн увеличена, то U_ш уменьшается.

На основании вышеизложенного можно сделать заключение о том, что, если не осуществлять дополнительного регулирования, напряжение генератора будет колебаться в широких пределах. В режимах подключения и отключения крупных потребителей будут возникать так называемые провалы и пики напряжения. Все это создало необходимость установки автоматических регуляторов напряжения генераторов и регуляторов частоты вращения приводных двигателей. Регуляторы напряжения генераторов, согласно Правилам Регистра, должны обеспечивать следующую стабилизацию напряжения:

• точность поддержания напряжения при изменении нагрузки от холостого хода до номинальной (при cosφ) = 0,4... 1) ±2,5% номинального значения;

• отклонение напряжения при включении 100%-ной нагрузки или отключении 50%-ной нагрузки - до 20%, причем восстановление напряжения должно быть с точностью ±2,5% за время не более 1,5 с;

• точность распределения реактивной нагрузки при параллельной работе генераторов - 10%.

Таким образом:

1. Основной причиной отклонения напряжения генератора является изменение величины тока нагрузки, а также:

2. Изменение характера нагрузки (cosφ).

3. Колебание оборотов приводного двигателя (частоты вращения ω).

4. Изменение температуры обмоток генератора.