24.03.2021

САР напряжения с регулятором типа УБК-М

Регуляторы УБК (управляемое быстродействующее компаундирование). На базе этих регуляторов были разработаны регуляторы напряжения типа УБК-М. Они выполнены в морском исполнении (о чем говорит буква М) и предназначены для регулирования напряжения синхронных генераторов типа МС с машинным возбудителем. 

Эти регуляторы обеспечивают точность регулирования напряжения около 1 % при изменении нагрузки от холостого хода до ее номинального значения. При этом коэффициент мощности нагрузки может изменяться от 0,6 до 1, а частота— на 2% номинального значения.

Принципиальная схема системы регулирования напряжения с регулятором УБК-М (рис. 1).

Регулятор состоит из универсального многообмоточного трансформатора с подмагничиванием УТП, силового выпрямителя В3 и корректора напряжения КН с дополнительной коррекцией по частоте КЧ.

Трансформатор УТП имеет пять обмоток: три — первичных, одну — вторичную и одну — управления. Две первичные токовые обмотки Wт1 и Wт2 включены в две фазы статора генератора на геометрическую разность токов, что позволяет учесть несимметричную нагрузку. 

Первичная обмотка напряжения Wн подключена на линейное напряжение генератора через дроссель ДФ с регулируемым немагнитным (воздушным) зазором и установочный резистор УР4. 

Вторичная обмотка трансформатора VT2 через силовой выпрямитель ВЗ подпитывает обмотку возбуждения возбудителя (ОВВ). Обмотка управления Wу получает питание от магнитного усилителя корректора напряжения КН. Она обеспечивает подмагничивание сердечника трансформатора УТП, необходимое для изменения его выходного тока при работе корректора напряжения.

При холостом ходе генератора, а также при малых нагрузках (до 10% номинальной) трансформатор УТП получает питание в основном от обмотки напряжения Wн.

В регуляторе осуществлен принцип фазового компаундирования, который поясняется (рис. 2) векторными диаграммами напряжения, токов и магнитодвижущих сил (м. д. с.) трансформатора УТП.

В случае смешанной нагрузки (рис. 2, а) векторы фазовых токов Iа, Iв и Iс сдвинуты по отношению к векторам соответствующих фазовых напряжений на угол ф. Вектор тока обмотки напряжения Iн, из-за наличия дросселя ДФ, отстает от вектора линейного напряжения на постоянный угол а~90°.

Система автоматического регулирования напряжения с регулятором типа УБК-М

Рис. 1. Система автоматического регулирования напряжения с регулятором типа УБК-М

Результирующий вектор м. д. с. AWр трансформатора УТП,  пропорционально которой во вторичной обмотке W2 наводится э.д.с., слагается (рис. 2, б) из векторов м. д. с. AWн и AWсв. 

М. д. с. AWн создается током Iн, а вектор AWсв является геометрической разностью м. д. с. AWc и AWв, создаваемых токами нагрузки соответственно Iс и Iв.

Из векторных диаграмм (рис. 2, в, г) следует, что результирующая м. д. с. AWр зависит не только от тока нагрузки, но и от ее коэффициента мощности. С уменьшением коэффициента мощности, при одном и том же токе нагрузки, результирующая м. д. с. увеличивается. Таким образом, с уменьшением cos ф и увеличением тока нагрузки э. д. с. вторичной обмотки W2, а следовательно, и компаундирующая составляющая тока возбуждения увеличиваются, т. е. в регуляторе осуществлен принцип фазового компаундирования.

Обмотка напряжения Wн не только обеспечивает регулирование напряжения при холостом ходе и малых нагрузках, но и способствует осуществлению принципа фазового компаундирования с целью упрощения векторных диаграмм влияние обмотки управления трансформатора УТП не показано. Однако следует иметь в виду, что с увеличением подмагничивания трансформатора УТП ток в его вторичной обмотке уменьшается.

Векторные диаграммы напряжений, токов и м.д.с. трансформатора УТП

Рис. 2. Векторные диаграммы напряжений, токов и м.д.с. трансформатора УТП: а — диаграмма напряжений и токов генератора; б, в, г — диаграммы м.д.с. соответственно при смешанной (0 < cos ф < 1), индуктивной (cos ф = 0) и активной (cos ф = 1) нагрузках

Корректор напряжения (КН) состоит из измерительного трансформатора (ТИ), выпрямителей линейного (ВЛЭ) и нелинейного (ВНЭ) элементов и магнитного усилителя (МУ).

Трансформатор ТН работает в насыщенном режиме и имеет две вторичные обмотки. Одна обмотка включена в звезду и совместно с выпрямителем ВЛЭ и обмоткой подмагничивания ОУ2 магнитного усилителя образуют линейный элемент корректора напряжения. Другая обмотка включена в открытый треугольник (утроитель частоты) и совместно с выпрямителем ВНЭ и обмоткой управления ОУ1 магнитного усилителя образуют нелинейный элемент.

В цепи нелинейного элемента протекает ток третьей гармоники, так как геометрическая сумма э. д. с. основной гармоники на выходе трехфазной обмотки, включенной в открытый треугольник равна нулю, а э. д. с. третьей и кратных ей гармоник суммируются арифметически. При низком напряжении суммарная э.д.с. третьей гармоники мала и резко возрастает с увеличением напряжения, когда насыщается сердечник трансформатора ТИ. Обмотки управления ОУ1 и ОУ2 магнитного усилителя включены встречно. Число витков этих обмоток равно, поэтому м. д. с. их определяется разностью токов линейного и нелинейного элементов.

Зависимость токов выхода линейного элемента Iл.э, нелинейного элемента Iн.э и результирующей м.д.с. от напряжения генератора

Рис. 3. Зависимость токов выхода линейного элемента Iл.э, нелинейного элемента Iн.э и результирующей м.д.с. от напряжения генератора

На рис. 3 показана зависимость токов линейного элемента Iл.э, нелинейного элемента Iн.э и результирующей м.д.с. AWр = AWн.э - AWл.э от напряжения генератора.

Магнитный усилитель, благодаря соответствующему включению выпрямителей, в рабочих обмотках имеет внутреннюю (магнитную) положительную обратную связь. Заданное значение напряжения генератора «выставляется» (см. рис. 1) установочным реостатом УР2, включенным в цепь ЛЭ. Пределы изменения уставки составляют 5% номинального значения напряжения.

Чтобы исключить влияние изменения частоты на напряжение генератора, в регуляторе имеется корректор частоты (КЧ). Он включен в цепь нелинейного элемента и выполнен в виде резонансного контура, состоящего из небольшого дросселя Дк, конденсатора Ск и резистора УР1. 

Резонансный контур настраивают на частоту около 180 Гц, чтобы работа проходила на линейном участке характеристики. При этой частоте сопротивление контура — минимальное. Контур включен в цепь НЭ, где протекает ток утроенной частоты (150 Гц), поэтому изменение частоты приводит к изменению тока НЭ, что в конечном итоге приводит к изменению возбуждения генератора. При необходимости корректор частоты можно вывести из работы с помощью регулируемого резистора УР1.

В отличие от обычных регуляторов типа УВК в магнитном усилителе регулятора типа УБК-М (см. рис. 1) имеются обмотки внешних жестких обратных связей ОУЗ, ОУ4, ОУ5. С помощью этих обмоток осуществляется обратная связь соответственно по току статора генератора, по току выхода МУ и по току выхода регулятора.

Обратная связь по току статора генератора служит для изменения статизма (наклона) статической характеристики системы регулирования напряжения. Наклон статической характеристики изменяется с помощью регулируемого резистора УРЗ в процессе настройки регулятора, исходя из требований пропорционального распределения реактивных нагрузок при параллельной работе генераторов.

Обратные связи по току выхода МУ и по выходу регулятора служат для обеспечения устойчивости и также влияют на статизм системы.

Коэффициент усиления обратной связи по току выхода регулятора изменяют с помощью установочного резистора УР5. Конденсатор Сф уменьшает пульсацию напряжения на выходе магнитного усилителя МУ.

В целом работа регулятора напряжения типа УБК-М сводится к следующему. Предположим, что на генератор включили нагрузку. Напряжение генератора, вследствие увеличения размагничивающего действия реакции статора и внутреннего падения напряжения, уменьшится.

Для восстановления напряжения генератора нужно увеличить ток возбуждения возбудителя генератора. Увеличение тока возбуждения возбудителя будет происходить двумя путями. Во-первых, ток вторичной обмотки трансформатора УТП увеличится под действием возросшего тока нагрузки генератора. Во-вторых, с уменьшением напряжения генератора при увеличении нагрузки, появится результирующая м.д.с. AWр магнитного усилителя МУ (см. рис. 3) от обмоток ЛЭ и НЭ. 

Результирующая м. д. с. AWр направлена встречно результирующей м. д. с., создаваемой обратными связями МУ. В результате этого общий поток подмагничивания МУ уменьшится, что приведет к уменьшению подмагничивания трансформатора (УТП), а следовательно, к еще большему увеличению тока возбуждения возбудителя.

Для устойчивого распределения реактивной нагрузки между параллельно работающими генераторами применяют уравнительную связь на постоянном токе между обмотками возбуждения возбудителя или на переменном токе — между вторичными обмотками трансформатора УТП с помощью разделительного трансформатора.

Регуляторы УБК-М применяют на судах для автоматического регулирования напряжения синхронных генераторов мощностью до 1200 кВт. Достоинством их является высокая надежность в работе, благодаря отсутствию в схеме подвижных механических устройств и контактов. Регуляторы имеют высокую чувствительность и обеспечивают потолочное возбуждение генератора при аварийных режимах. Вместе с тем, главным недостатком систем автоматического регулирования напряжения с регуляторами УБК-М является наличие машинного возбудителя, который значительно снижает быстродействие регулирования и надежность системы в целом, увеличивая ее массу и габариты (табл. 1).

Таблица 1. Характерные неисправности регулятора УБК-Ми их устранение

Характерные неисправности регулятора УБК-Ми их устранение

⇓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:

Отправка комментария

 

Сисадмин мнил себя богом сети, электрик грубо развеял этот миф. Научись развеивать мифы! © Electrical Engineer's blog [2010-2021].