Система регулирования частоты тока судовой электростанции переменного тока

Приводной двигатель На судне в качестве приводного двигателя синхронных генераторов применяют дизели.

Дизель — поршневой двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия. Пуск двигателя проводится сжатым воздухом или при помощи электростартера, получающего питание от АБ. Тем самым обеспечивается автономность работы и быстрота пуска (до 30 с), что позволяет широко использовать ДГ в качестве основных, резервных и аварийных источников электроэнергии. Дизели более экономичны по сравнению с турбинами, достаточно надежны и просты в эксплуатации. Ресурс судовых дизелей относительно высок и составляет 30 — 40 тыс. ч.

К недостаткам дизелей следует отнести их малую перегрузочную способность (не более 10% номинальной мощности в течение 1 ч) и неравномерность хода, отрицательно влияющую на устойчивость параллельной работы ДГ. Для уменьшения неравномерности число цилиндров дизеля должно быть четным, кроме того, часто на его валу устанавливают маховик. Для соединения генераторов и дизелей применяют эластичные и жесткие муфты. Генераторы некоторых типов прикрепляют к дизелю фланцем, поэтому они имеют один подшипник.

Автоматические регуляторы частоты вращения приводных двигателей.

Основное требование к ПД генераторных агрегатов любого типа — сохранение частоты вращения вала ПД, что необходимо для стабилизации частоты тока генераторов. Поэтому ГА снабжают АРЧ, для которых регулирующим воздействием является изменение подачи топлива, а регулирующим органом — топливная рейка у дизелей.

В зависимости от наклона регуляторной характеристики АРЧ подразделяют на астатические (И-регуляторы), статические (П-регуляторы), универсально-статические (ПИ-регуляторы).

Основной характеристикой приводных двигателей ГА является регуляторная, представляющая собой зависимость частоты вращения л приводного двигателя от мощности Р генератора при фиксированном положении регулирующего органа рисунок 9. Наклон регуляторной характеристики, или статизм (%).

Рисунок 9 Астатическая (I) и статическая (2) регуляторные характеристики приводных двигателей генераторных агрегатов Для астатической характеристики б = 0, т. е. частота вращения приводного двигателя ГА не зависит от нагрузки генератора. Иначе говоря, определенному значению частоты вращения ПД соответствует множество значений мощности генератора. Это не позволяет обеспечить пропорциональное распределение активных нагрузок параллельно работающих генераторов. Поэтому АРЧ, обеспечивающие работу приводных двигателей ГА по астатическим характеристикам, применяют при одиночной работе ГА и называют астатическими.

Для статической характеристики б > 0, т. е. частота вращения ПД уменьшается с увеличением нагрузки генератора. Такие характеристики имеют статические АРЧ, применяемые при параллельной работе генераторов.

Регуляторы, обеспечивающие работу ПД по астатической и статической характеристикам, называют универсально-статическими.

Для равномерного распределения активных нагрузок при параллельной работе СГ необходимо иметь возможность изменять наклон регуляторных характеристик и перемещать их параллельно самим себе. Наклон характеристики устанавливается в процессе настройки АРЧ. Параллельное перемещение характеристики обеспечивается установкой регулирующего органа в новое фиксированное положение. Если этому положению соответствует увеличение подачи топлива, регуляторная характеристика перемещается вверх, если уменьшение — вниз. Изменяют положение регулирующего органа с помощью серводвигателя — электрического двигателя постоянного или переменного тока небольшой мощности. Управление серводвигателем осуществляется вручную (оператором) или автоматически. Для обеспечения устойчивой параллельной работы генераторов и равномерного распределения активной нагрузки статизм регуляторных характеристик дизелей должен быть не менее 3%.

Регуляторы, имеющие гибкую обратную связь по частоте вращения, совмещают свойства статического и астатического регуляторов, однако не могут применяться при параллельной работе ДГ. В этом случае используют регуляторы, которые имеют жесткую обратную связь с регулируемой степенью статизма. Такие регуляторы являются универсальными.

В зависимости от изменяемых величин различают АРЧ 1 — и 2-импульсные. Одноимпульсные АРЧ изменяют подачу топлива при изменении частоты и потому снабжаются центробежными (частоты вращения вала) или электрическими (частоты тока) датчиками. Двух — импульсные АРЧ дополнительно снабжены датчиком активного тока, поэтому у них подача топлива зависит от частоты и активной нагрузки.

В зависимости от наличия усиления различают АРЧ прямого и непрямого действия. В АРЧ прямого действия датчик частоты вращения воздействует на регулирующий орган непосредственно, а в АРЧ непрямого действия — через усилитель (сервомотор).