Системы возбуждения синхронных генераторов

На судах для стабилизации напряжения СГ применяют различные системы возбуждения и автоматического регулирования напряжения, в которых изменение тока возбуждения происходит автоматически.

Сведения об АРН подробно изложены ниже (раздел 1.3. «Системы регулирования частоты вращения ГА и напряжения генераторов»).

Поэтому ограничимся рассмотрением систем возбуждения СГ, которые бывают трех видов: с независимым возбуждением, с самовоз­буждением и смешанная (рис. 2.3).

Рис. 2.3. Принципиальные схемы систем возбуждения СГ:

а – независимой; б – с самовозбуждением; в – смешанная (бесщеточный синхронный генератор)

При н е з а в и с и м о м в о з б у ж д е н и и (рис. 2.3, а) в качестве источника воз

буждения используется возбудитель В - генератор постоянного тока небольшой мощности с параллельной обмоткой возбуждения ОВВ, сидящийчаще всего на одном валу с синх

ронным генератором СГ. Регулятор возбуждения R предназначен для регулирования напряжения вручную. Применение в качестве возбудителя добавочной электрической машины постоянного тока усложняет конструкцию и снижает надежность СГ.

Такая система применялась до начала 60-х годов XX столетия.

Создание мощных и надежных полупроводниковых вентилей обес­печило переход на с а м о в о з б у ж д е н и е СГ, при котором мощность для цепи возбуждения отбирается от 3-фазной обмотки статора СГ и подается в обмотку возбуждения ОВГ через трансфор-

матор Т и выпря­митель UZ (рис. 2.3, б).

В обоих выше рассмотренных случаях на валу СГ находятся 2 контакт­ных кольца с установленными на них щетками, что усложняет конст­рукцию и снижает надежность гене

раторов. Для облегчения работы щеточного аппарата напряжение возбуждения уменьша-

ют до несколь­ких десятков вольт (например, при помощи трансформатора), но одновре-

менно увеличивают ток возбуждения. Это позволяет сохра­нить мощность цепи возбужде-

ния в необходимых пределах (5-10 % номинальной мощности СГ).

Указанных недостатков лишены бесщеточные СГ, имеющие с м е ­ ш а н н о е

в о з б у ж д е н и е (рис. 2.4).

Судовые бесщеточные СГ могут быть выполнены с асинхронным (рис.2.3, в) и синхронным возбудителем.

БСГ с асинхронным возбудителем (рис. 2.3, в) устроен так. В общем корпусе БСГ находятся два генератора – основной синхронный и вспомогательный асинхронный. Вспо

могательный по отношению к основному является его возбудителем, его мощность – не более 10% от номинальной мощности основного генератора.

Основной генератор имеет на статоре 3-фазную обмотку 1, соединенную «звездой», а на явновыраженных полюсах ротора – обмотку возбуждения постоянного тока 2.

Вспомогательный генератор имеет две 3-фазных обмотки: обмотку статора 5 и об-

мотку ротора 4.

Принцип действия БСГ состоит в следующем. При вращении ротора БСГ возника-

ющая в 3-фазной обмотке статора 1 ЭДС подается на обмотку статора 5 асинхронного ге-

нератора. В результате в обмотке статора возникает вращающееся магнитное поле (такое

же, как при подаче напряжения на обмотку статора 3-фазного асинхронного двигателя).

Это поле пересекает вращающуюся вместе с ротором 3-фазную обмотку 4 и индук-

тирует в ней 3-фазную ЭДС, которая через выпрямитель 2 подается на обмотку возбужде-

ния 2 основного генератора. Полупроводниковые диоды выпрямителя 2 закреплены на роторе, т.е. вращаются вместе с ним.

БСГ с синхронным возбудителем устроен примерно так же. В общем корпусе БСГ находятся два синхронных генератора – основной и вспомогательный. Вспомогательный по отношению к основному является его возбудителем, его мощность – не более 10% от номинальной мощности основного генератора.

Основной генератор имеет на статоре 3-фазную обмотку, соединенную «звездой», а на явновыраженных полюсах ротора – обмотку возбуждения постоянного тока.

Вспомогательный генератор по отношению к основному имеет обращенную («пе-

ревернутую») конструкцию – у него на явновыраженных полюсах статора находится об-

мотка возбуждения постоянного тока, а на роторе - 3-фазная обмотка, соединенная «звез-

дой».

Принцип действия БСГ состоит в следующем. При вращении ротора БСГ возника-

ющая в 3-фазной обмотке статора ЭДС выпрямляется и через регулятор напряжения пода

ется на обмотку возбуждения возбудителя.

При этом в обмотке ротора индуктируется 3-фазная ЭДС, которая через выпрями

тель подается на обмотку возбуждения основного генератора. Полупроводниковые диоды выпрямителя 2 закреплены на роторе, т.е. вращаются вместе с ним.

Таким образом, система возбуждения БСГ сочетает характерные признаки систем с независимым возбуждением (имеется возбудитель в виде синхронного или асинхронного вспомогательного генератора) и самовозбуждением (мощность для возбуждения возбуди

теля отби­рается от обмотки статора основного генератора).