20.06.2017

Принципиальные схемы управления и основные характеристики ГЭУ

Обычно управление ГЭУ постоянного тока осуществляется по системе генератор — двигатель. На пультах управления размещают потенциометрические реостаты, воздействующие на значение и направление тока возбуждения генератора, что приводит к изменению частоты и направления вращения гребного электродвигателя.

Для питания электроэнергией цепей управления и обмоток возбуждения главного генератора и гребного электродвигателя применяют специальные источники постоянного тока — возбудители или выпрямители.

Различают централизованную, индивидуальную и комбинированную системы возбуждения. При централизованной системе цепи возбуждения электрических машин получают питание от независимых возбудителей, не связанных с главным генератором. Преимуществом этой системы является ее надежность, а также возможность ремонта отдельных возбудителей без перерыва питания цепей возбуждения.

Индивидуальная система характеризуется тем, что каждый генератор имеет свой возбудитель, связанный с ним механически. Преимуществом этой системы является независимость ГЭУ от судовой электростанции. При комбинированной системе цепи возбуждения ГЭУ получают питание от общих шин или энергия вырабатывается возбудителями, приводимыми во вращение от главных двигателей.

На дизель-электрических речных судах, дизель-электроходах и ледоколах используют индивидуальную систему возбуждения (рис. 1), которая состоит из двух возбудителей: G1 — для питания электрической энергией цепей управления и обмотки возбуждения гребного электродвигателя и G2 — трехобмоточного возбудителя, питающего обмотку возбуждения генератора G3. Возбудители G1 и G2 приводятся во вращение от вала главного двигателя.
Схема ГЭУ с трехобмоточным возбудителем
Рис. 1. Схема ГЭУ с трехобмоточным возбудителем

Применение трехобмоточного возбудителя G2 вызвано необходимостью получения падающей характеристики гребных электродвигателей.

Независимая LG2.1 и параллельная LG2.2 обмотки возбудителя включены согласно, а последовательная размагничивающая обмотка LG2.3 — встречно. При значительном увеличении тока в силовой цепи обмотка LG2.3 размагничивает возбудитель, напряжение на зажимах генератора уменьшается, что приводит к ограничению тока. Основное назначение размагничивающей обмотки — защита электрических машин ГЭУ от перегрузок. Вместо трехобмоточных возбудителей используют также электромашинные усилители.

Потенциометрический реостат, принципиальная электрическая схема которого приведена на рис. 2, позволяет реверсировать и плавно регулировать частоту вращения гребного электродвигателя. Ползуны а и б потенциометров R1 и R2 связаны между собой механически и могут одновременно перемещаться вправо или влево. В положении, указанном на рис. 2, как видно из потенциальных диаграмм, расположенных выше потенциометров, разность потенциалов между точками а и б будет равна нулю, ток в обмотке возбуждения LG2.1 также равен нулю, поэтому возбудитель G2 (см. рис. 1) и генератор G3 не возбуждены и электродвигатель М не вращается. При перемещении ползунов потенциометра вправо потенциал точки а будет уменьшаться, а точки б увеличиваться, поэтому через обмотку LG2.1 потечет ток от точки б к точке а, что приведет к конечном итоге к вращению гребного электродвигателя. Частота вращения будет тем больше, чем больше разность потенциалов между точками б и а, т. е. чем больше будут передвинуты вправо ползуны потенциометров R1 и R2.
Схема потенциометра управления ГЭУ
Рис. 2. Схема потенциометра управления ГЭУ

При перемещении ползунов в левую сторону направление тока в обмотке LG2.1 изменится, так как в этом случае потенциал точки а будет больше потенциала точки б, что приведет к вращению гребного электродвигателя в обратную сторону.

Гребными электрическими установками переменно-постоянного тока управляют с помощью силовых тиристорных выпрямителей.

Упрощенная структурная схема управления ГЭУ (рис. 3) состоит из поста управления П, станции управления СУ, силовых управляемых выпрямителей СВ1 и СВ2.

Задающий сигнал с потенциометра П поступает через усилитель-ограничитель УО с замедлением роста сигнала на вход блока реверсивного усилителя-ограничителя У. Сигнал с выхода усилителя У в зависимости от полярности усиливается блоком УП.1 или УП.2 и преобразуется в управляющие импульсы в блоках формирования импульсов ПИ1 или ПИ2, которые регулируют угол открывания тиристоров силовых выпрямителей СВ1 и СВ2 соответственно. При работе выпрямителя СВ1 выпрямитель СВ2 закрыт, и наоборот. Этим достигается изменение направления тока в обмотке возбуждения гребного электродвигателя, т. е. его реверс.
Структурная схема управления ГЭУ переменно-постоянного тока
Рис. 3. Структурная схема управления ГЭУ переменно-постоянного тока

Цепи, состоящие из трансформаторов тока Т1, Т2, блоков усиления УП3, УП4 и реверсивного усилителя УР, обеспечивают обратную связь между током возбуждения и задающим сигналом, поступающим от потенциометра поста управления. Сигнал обратной связи сравнивается с задающим сигналом в блоке У, в результате устанавливается соответствие тока возбуждения положению ползуна потенциометра управления.

Напряжение с выхода УР преобразуется в блоке ПТ1 в напряжение одной полярности и через замедляющее устройство УВ2 поступает на вход формирователя импульсов ПИ3, который управляет силовым выпрямителем СВ3, регулируя напряжение якоря двигателя. Замедляющее устройство необходимо для того, чтобы напряжение к якорю двигателя было приложено после затухания переходного процесса в цепи обмотки возбуждения, имеющей большую постоянную времени.

При заклинивании винта ток якоря может превысить допустимый предел и тиристорный преобразователь СВ3 выйти из строя из-за перегрузки силовых тиристоров. Поэтому в данной схеме, так же как и в схемах постоянного тока, предусмотрено ограничение тока якоря.

Принцип действия схемы ограничения состоит в следующем: если возрастет ток якоря, увеличится переменный ток в цепи, питающей силовой выпрямитель СВ3. Вторичный ток трансформатора Т3, поступающий на вход преобразователя тока ПТ2, также повысится, что приведет к увеличению напряжения на выходе преобразователя, которое поступает на вход блока отсечки ОТ2. Если это напряжение станет больше эталонного, с блока отсечки через замедляющее устройство УВ2 на формирователь импульсов ПИ3 поступит сигнал, ограничивающий ток силового выпрямителя СВ3.

Аналогично функционирует схема ограничения напряжения якоря при переходе винта в режим гидравлической турбины во время быстрых реверсов гребной установки. Напряжение якоря подается на блок сравнения ОТ1, и вырабатываемый им сигнал поступает на вход усилителя- ограничителя У, который через цепи управления уменьшает ток возбуждения электродвигателя.

Ограничение перегрузки дизеля по мощности во всем диапазоне работы судна между швартовным режимом и режимом движения при нормальной загрузке осуществляется цепью, состоящей из блока умножения БУ, преобразователя сигнала мощности ПМ и замедляющего устройства УВ1. На входы БУ поступает сигнал с блока ПТ2, пропорциональный мощности. В блоке ПМ он усиливается и через устройство задержки УВ1 подается на вход реверсивного усилителя У. Если мощность двигателя окажется больше допустимой, напряжение на выходе блока У уменьшится, что приведет к снижению тока возбуждения и напряжения на якоре двигателя.

Устройство замедления УВ1 установлено для согласования постоянных времени цепи управления и гребного электродвигателя.

Все блоки выполнены в виде операционных усилителей на электронных элементах. Рассмотрим краткие характеристики речных дизель-электроходов.

Пассажирский речной дизель-электроход
Скорость ... 25 км/ч
Мощность ГЭУ ... 3x550 кВт
Число винтов ... 3

Гребная установка — трехвальная, состоит из трех дизель-генераторов. Дизели Д-50 мощностью 660 кВт при частоте вращения 720 об/мин. Генераторы МПГ 84/39 мощностью 700 кВт при частоте вращения 720 об/мин и напряжении 700 В; гребные электродвигатели ПГК-120/27 мощностью 550 кВт при напряжении 680 В и частоте вращения 350 об/мин.

Возбуждение электродвигателей независимое напряжением 220 В, охлаждение принудительное от внешнего вентилятора. Система охлаждения воздушная, разомкнутая, воздух забирается из моторного отделения и, пройдя через двигатель, охлаждается в трубчатом охладителе забортной водой.

Возбудители главных генераторов трехобмоточные индивидуальные, приводимые во вращение от главных двигателей.

Возбудители двигателей с параллельным возбуждением индивидуальные, приводимые во вращение также от главных двигателей.

Пассажирский дизель-электроход
Скорость ... 19,2 км/ч
Мощность ГЭУ ... 2x250 кВт
Число винтов ... 2

Гребная установка двухвальная, состоит из двух дизель-генераторов. Дизели 6Л275 мощностью 294 кВт, при частоте вращения 550 об/мин. Генераторы М8029-10 мощностью 273 кВт при частоте вращения 550 об/мин и напряжении 490 В. Гребные электродвигатели М8052-10 мощностью 250 кВт при напряжении 487 В и частоте вращения 240 об/мин.

Возбуждение электродвигателей независимое напряжением 120 В. Система охлаждения аналогичная. Возбудители главных генераторов трехобмоточные, индивидуальные, приводимые от главных двигателей.

Возбудители гребных электродвигателей со смешанным возбуждением индивидуальные, приводимые во вращение также от главных двигателей. Имеется резервный возбудитель, приводимый во вращение асинхронным двигателем, питаемым от судовой сети.

Буксир-толкач
Мощность ГЭУ ... 2x185 кВт
Число винтов ... 2

Гребная установка двухвальная. Дизели 7Д12 мощностью 220 кВт при 1350 об/мин. Генераторы МПТ 49/25-3 мощностью 204 кВт при частоте вращения 1350 об/мин и напряжении 560 В.

Отличием от предыдущих ГЭУ являются: регулирование частоты вращения генератора в пределах 1050 — 1350 об/мин; генераторы трехобмоточные с независимой, параллельной и последовательной размагничивающей обмотками. Независимая обмотка возбуждения рассчитана на напряжение 75 В. Гребные электродвигатели постоянного тока МП14-12/2 мощностью по 185 кВт при частоте вращения 750 об/мин и напряжении 550 В. Возбуждение независимое от специальных возбудителей напряжением 220 В.

Каждый гребной электродвигатель работает на свой гребной вал через редуктор с передаточным числом 1 : 3,545, что обеспечивает частоту вращения гребного вала 212 об/мин.

В установке используется регулирование частоты вращения гребного винта в результате изменения частоты вращения и напряжения генератора. Ток возбуждения регулируется выведением из цепи обмотки возбуждения секций регулирующих реостатов. Номинальное значение напряжения возбудителя 75 В достигается при полностью выведенных реостатах и частоте вращения 1050 об/мин.

При увеличении частоты вращения дизель-генераторов до 1350 об/мин напряжение возбудителя поддерживается постоянным путем постепенного введения реостата в цепь его возбуждения.

Дизель-электрический ледокол
Мощность ГЭУ ... 2x480 кВт
Число винтов ... 2

Гребная установка двухвальная, состоит из двух дизель-генераторов и двух гребных электродвигателей. Для гребных электродвигателей ледокола допустимы два продолжительных режима работы: при мощности 480 кВт, токе 775 В, частоте вращения 330 об/мин, напряжении 700 В с вращающим моментом 13,87 кН • м; при мощности 480 кВт, токе 1000 А, частоте вращения 250 об/мин, напряжении 545 В с вращающим моментом 18,33 кН • м. Последний режим необходим ледоколу для работы во льдах.

Серьезным недостатком ГЭУ ледокола является отсутствие селекторного переключателя режимов работы. При переходе к работе двух гребных электродвигателей от одного дизель-генератора приходится вручную переставлять имеющиеся в силовой цепи перемычки, что требует значительно большего времени, чем переключение селекторного переключателя.

Указанный недостаток практически лишает ГЭУ одного из наиболее важных преимуществ — работы двух гребных электродвигателей от одного дизель-генератора.

Дизель-электрический ледокол
Мощность ГЭУ ... 3x1170 кВт
Число винтов ... 3

Гребная установка переменно-постоянного тока; три дизель-генератора переменного тока мощностью по 1440 кВт каждый отдают энергию на общесудовые распределительные шины при напряжении 660 В и частоте тока 50 Гц. От общих шин питаются три гребных электродвигателя постоянного тока мощностью 1170 кВт каждый при напряжении 750 В и частоте вращения 360 об/мин.

Преобразование частоты осуществляется полупроводниковыми управляемыми тиристорными выпрямителями, установленными в силовой цепи каждого двигателя, тем самым обеспечивается раздельное управление электродвигателями. Кроме того, имеется четвертый выпрямитель, который может заменить любой из трех вышедших из строя основных выпрямителей.

Возбуждение двигателей независимое при напряжении 220 В. Обмотки возбуждения питаются от общих шин через управляемый трехфазный реверсивный выпрямитель.

От общих шин через вращающийся преобразователь, состоящий из синхронного генератора и синхронного двигателя, получают питание судовые приемники электроэнергии. Таких преобразователей три мощностью по 400 кВт, напряжением 400 В. Цепи освещения обеспечиваются энергией через понижающие трансформаторы при напряжении 220 В.

⇓ДОБАВИТЬ В ЗАКЛАДКИ⇓


⇒ВНИМАНИЕ⇐
  • Материал на блоге⇒ Весь материал предоставляется исключительно в ознакомительных целях! При распространении материала используйте пожалуйста ссылку на наш блог!
  • Ошибки⇒ Если вы обнаружили ошибки в статье, то сообщите нам через контакты или в комментариях к статье. Мы будем очень признательны!
  • Файлообменники⇒ Если Вам не удалось скачать материал по причине нерабочих ссылок или отсутствующих файлов на файлообменниках, то сообщите нам через контакты или в комментариях к статье.
  • Правообладателям⇒ Администрация блога отрицательно относится к нарушению авторских прав на www.electroengineer.ru. Поэтому, если Вы являетесь правообладателем исключительных прав на любой материал, предоставленный на ресурсе, то сообщите нам через контакты и мы моментально примем все действия для удаления Вашего материала.


⇓ОБСУДИТЬ СТАТЬЮ⇓

0 комментарии:

Отправить комментарий

 

Сисадмин мнил себя богом сети, электрик грубо развеял этот миф. Научись развеивать мифы! © Electrical Engineer's blog [2010-2016].