Ручное подключение к сети синхронного генератора методом точной синхронизации - Строительный журнал
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Ручное подключение к сети синхронного генератора методом точной синхронизации

Если говорить простым языком, то синхронным называют электродвигатель, у которого скорость вращения ротора (вала) совпадает со скоростью вращения магнитного поля статора.

Кратко рассмотрим принцип действия такого электродвигателя — он основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля статора, которое обычно создаётся трёхфазным переменным током и постоянного магнитного поля ротора.

Постоянное магнитное поле ротора создаётся за счет обмотки возбуждения или постоянных магнитов. Ток в обмотках статора создаёт вращающееся магнитное поле, тогда как ротор в рабочем режиме представляет собой постоянный магнит, его полюса устремляются к противоположным полюсам магнитного поля статора. В результате ротор вращается синхронно с полем статора, что и является его основной особенностью.

Напомним, что у асинхронного электродвигателя скорость вращения МП статора и скорость вращения ротора отличаются на величину скольжения, а его механическая характеристика «горбатая» с пиком при критическом скольжении (ниже его номинальной скорости вращения).

Скорость, с которой вращается магнитное поле статора, может быть вычислена по следующему уравнению:

f – частота тока в обмотке, Гц, p – количество пар полюсов.

Соответственно по этой же формуле определяется скорость вращения вала синхронного двигателя.

Большинство электродвигателей переменного тока, используемых на производстве, выполнены без постоянных магнитов, а с обмоткой возбуждения, тогда как маломощные синхронные двигатели переменного тока выполняются с постоянными магнитами на роторе.

Ток к обмотке возбуждения подводится за счет колец и щеточного узла. В отличие от коллекторного электродвигателя, где для передачи тока вращающейся катушке используется коллектор (набор продольно расположенных пластин), на синхронном установлены кольца поперек одного из концов статора.

Источником постоянного тока возбуждения в настоящее время являются тиристорные возбудители, часто называемые «ВТЕ» (по названию одной из серий таких устройств отечественного производства). Ранее использовалась система возбуждения «генератор-двигатель», когда на одном валу с двигателем устанавливали генератор (он же возбудитель), который через резисторы подавал ток в обмотку возбуждения.

Ротор почти всех синхронных двигателей постоянного тока выполняется без обмотки возбуждения, а с постоянными магнитами, они хоть и похожи по принципу действия на СД переменного тока, но по способу подключения и управления ими очень сильно отличаются от классических трёхфазных машин.

Одной из основных характеристик электродвигателя является механическая характеристика. Она у синхронных электродвигателей приближена к прямой горизонтальной линии. Это значит, что нагрузка на валу не влияет на его обороты (пока не достигнет какой-то критической величины).

Это достигается именно благодаря возбуждению постоянным током, поэтому синхронный электродвигатель отлично поддерживает постоянные обороты при изменяющихся нагрузках, перегрузках и при просадках напряжения (до определенного предела).

Ниже вы видите условное обозначение на схеме синхронной машины.

Алгоритм работы газопоршневой установки в параллельном режиме таков:

  1. Запуск агрегата по внешней команде оператора или внутреннему сигналу, если агрегат в горячем резерве и нагрузка позволяет запуск.
  2. Старт двигателя, прогрев в течение установленного времени. Если агрегат находился в состоянии горячего резерва, то эта стадия длится несколько секунд.
  3. Синхронизация 3-5 секунд (напряжение, частота, сдвиг фаз, асимметрия) выполняется контроллером генератора.
  4. Команда на замыкание силового выключателя генератора и принятие нагрузки.
  5. Принятие нагрузки согласно графику набора мощности.
  6. Увеличение мощности газопоршневой электростанции до фактической нагрузки в течение нескольких (десятков) секунд.
Читать еще:  Если не плотно закрывается пластиковое окно как отрегулировать

Остались вопросы?
Позвоните нам: +7(495) 797-69-16

Все сообщения приемников с ГНСС данными содержат информацию с меткой времени. Эта метка времени состоит из номера недели GPS (отсчет номера недели ведется с 5 января 1980 года) и номер секунд в неделе (время недели (TOW)), которое отображает количество секунд от предыдущей полночи (с ноля часов суббота/воскресенье). TOW выводится с дискретностью 1 мс.

Журнал времени содержит несколько фрагментов информации (эпохи), связанных временными событиями (интервалы). Также, в журнале формируются оценки времени UTC, для обеспечения которых, передаваемое спутником GPS навигационное сообщение включает временные разности между GPST (время GPS) и UTC по модулю одна секунда и скорость их изменения.

Для дальнейшей работы с данными журнала времени, данные могут быть преобразованы в общепринятые отраслевые форматы. Это необходимо для хранения и передачи промежуточных измерений, произведенных приёмником, а также выполнения постобработки полученных данных приложениями различных производителей приемников и программ. Например, формат RINEX или GGTTS.

Виды синхронизаций дизель-генераторов

Можно объединить оборудование разной мощности — например, когда потребность в ней различается в зависимости от времени суток (днем нагрузка больше, ночью — меньше). Это актуально, поскольку дизельное генерирующее оборудование не рекомендуется долго использовать при менее чем 30%-й загрузке.

Для потребителей с плавающими токами удобно объединять станции с одинаковой производительностью. Еще один распространенный вариант — когда несколько единиц оборудования поровну делят между собой потребляемую нагрузку, причем интенсивность работы каждого из них ниже 100% своих возможностей.

Способы пуска

Пуск синхронных электродвигателей можно осуществить тремя способами – с помощью дополнительного двигателя, асинхронный и частотный запуск. При выборе способа учитывается конструкция ротора.

Конструкция ротора синхронного двигателя

Он выполняется с постоянными магнитами, с электромагнитным возбуждением или комбинированным. Наряду с обмоткой возбуждения на роторе смонтирована короткозамкнутая обмотка – беличья клетка. Её также называют демпфирующей обмоткой.

Внешнив вид ротора синхронного электродвигателя с безщеточным возбуждением обмоткой возбуждения (не постоянными магнитами!)

Запуск с помощью разгонного двигателя

Этот метод пуска редко применяется на практике, потому что его сложно реализовать технически. Требуется дополнительный электродвигатель, который механически соединен с ротором синхронного двигателя.

С помощью разгонного двигателя раскручивается ротор до значений близких к скорости вращения поля статора (к синхронной скорости). После чего на обмотку возбуждения ротора подают постоянное напряжение.

Контроль осуществляется по лампочкам, которые включены параллельно рубильнику, подающему напряжение на обмотки статора. Рубильник должен быть отключен.

В первоначальный момент лампы мигают, но при достижении номинальных оборотов они перестают гореть. В этот момент подают напряжение на обмотки статора. После чего синхронный электродвигатель может работать самостоятельно.

Затем дополнительный мотор отключается от сети, а в некоторых случаях его отсоединяют механически. В этом состоят особенности пуска с разгонным электродвигателем.

Асинхронный запуск

Метод асинхронного пуска на сегодня самый распространенный. Такой запуск стал возможен после изменения конструкции ротора. Его преимущество в том, что не нужен дополнительный разгонный двигатель, так как дополнительно к обмотке возбуждения в ротор вмонтировали короткозамкнутые стержни беличьей клетки, что дало возможность запускать его в асинхронном режиме. При таком условии этот способ пуска и получили широкое распространение.

Читать еще:  Как регулировать пластиковые окна по вертикали

Сразу же рекомендуем просмотреть видео по теме:

При подаче напряжения на обмотку статора происходит разгон двигателя в асинхронном режиме. После достижения оборотов близких к номинальным, включается обмотка возбуждения.

Электрическая машина входит в режим синхронизма. Но не все так просто. Во время пуска в обмотке возбуждения возникает напряжение, которое возрастает с ростом оборотов. Оно создает магнитный поток, который воздействует на токи статора.

При этом возникает тормозящий момент, который может приостановить разгон ротора. Для уменьшения вредного воздействия обмотки возбуждения подключают к разрядному или компенсационному резистору. На практике эти резисторы представляют собой большие тяжелые ящики, где в качестве резистивного элемента используются стальные спирали. Если этого не сделать, то из-за возрастающего напряжения может произойти пробой изоляции. Что повлечет выход оборудования из строя.

После достижения подсинхронной частоты вращения, от обмотки возбуждения отключаются резисторы, и на нее подается постоянное напряжение от генератора (в системе генератор-двигатель) или от тиристорного возбудителя (такие устройства называются ВТЕ, ТВУ и так далее, в зависимости от серии). В результате чего двигатель переходит в синхронный режим.

Недостатками этого метода являются большие пусковые токи, что вызывает значительную просадку напряжения питающей сети. Это может повлечь за собой остановку других синхронных машин, работающих на этой линии, в результате срабатывания защит по низкому напряжению. Для уменьшения этого воздействия цепи обмоток статора подключают к компенсационным устройствам, которые ограничивают пусковые токи.

  1. Добавочные резисторы или реакторы, которые ограничивают пусковые токи. После разгона они шунтируются, и на обмотки статора подается сетевое напряжение.
  2. Применение автотрансформаторов. С их помощью происходит понижение входного напряжения. При достижении скорости вращения 95-97% от рабочей, происходит переключение. Автотрансформаторы отключаются, а на обмотки подается напряжение сети переменного тока. В результате электродвигатель входит в режим синхронизации. Этот метод технически более сложный и дорогостоящий. А автотрансформаторы часто выходят из строя. Поэтому на практике этот метод редко применяют.

Частотный пуск

Частотный пуск синхронных двигателей применяется для запуска устройств большой мощности (от 1 до 10 МВт) с рабочим напряжением 6, 10 Кв, как в режиме легкого запуска (с вентиляторным характером нагрузки), так и с тяжелым пуском (приводов шаровых мельниц). Для этих целей выпускаются устройства мягкого частотного пуска.

Принцип работы аналогичен высоковольтным и низковольтным устройствам, работающим по схеме преобразователя частоты. Они обеспечивают пусковой момент до 100% от номинала, а также обеспечивают запуск нескольких двигателей от одного устройства. Пример схемы с устройством плавного пуска вы видите ниже, оно включается на время запуска двигателя, а затем выводится из схемы, после чего двигатель включается в сеть напрямую.

Однолинейная схема включения устройства мягкого частотного пуска синхронного двигателя

Основные конструктивные элементы

  1. Одна обмотка статора («обмотка возбуждения») запитывается от источника постоянного тока, функцию которого выполняет электронный регулятор напряжения. Регулятор используется в генераторах с самовозбуждением. Принцип самовозбуждения основан на том, что первоначальное возбуждение осуществляется с использованием остаточного магнетизма магнитопровода СГ. При этом энергия переменного тока поступает от обмотки статора СГ. Комплекс из понижающего трансформатора и полупроводникового выпрямителя-преобразователя трансформирует ее в энергию постоянного тока.
  2. Ток, протекающий в обмотке возбуждения статора, наводит ЭДС на обмотке возбуждения якоря генератора. Статор возбудителя, как конструкционный элемент может отсутствовать, и тогда его функции выполняют постоянные магниты.
  3. Обмотка ротора, в которой индуцируется ЭДС, называется обмоткой возбуждения якоря, или якорем возбудителя.
  4. Переменное напряжение, возникающее на обмотке якоря возбудителя, выпрямляется в блоке вращающихся диодов, которые так же называются словосочетанием «диодный мост», и превращает силовую обмотку ротора во вращающийся электромагнит, который наводит ЭДС в силовой обмотке статора СГ.
  5. Силовые обмотки и обмотки возбуждения монтируются в пазы якоря и ротора.
  6. Генераторы по типу выходного напряжения делятся на одно-, или трехфазные. Основное распространение в промышленности имеют трехфазные синхронные генераторы, а в быту — однофазные.
Читать еще:  Пульт от приставки ростелеком не регулирует громкость

В конструкцию статора входит корпус, внутри которого расположен сердечник, или пакет, собираемый из листов электротехнической стали особой формы. На качество электрического тока влияют такие факторы как: цельность листов в пакете (бывают цельными или составными), качество и материал обмотки. Для обмотки применяется медный эмаль-провод, а в дешевых устройствах возможна замена меди на алюминий.

Роторы изготавливаются явнополюсными или неявнополюсными.

  • Явнополюсные роторы предназначены для синхронных генераторов, работающих с двигателями внутреннего сгорания с низкой частотой вращения — 1500 и 3000 об/мин.
  • Неявнополюсные роторы востребованы в высокоскоростных (более 3000 об/мин) механизмах переменного электрического тока высокой мощности. Обычно их размещают на одном валу с паровыми турбинами. Такие СГ называют «турбогенераторы».

Полный автомат ввода резерва

Для того чтобы полностью автоматизировать процесс, необходимо нечто большее, чем 2 реле — полноценная система контроля. Такая система существует и называется АВР — Автоматический Ввод Резерва. Создаются подобные устройства на базе программируемых AVR контроллеров, имеют в своем составе множество датчиков обратной связи и регуляторов. Сделать такое оборудование самостоятельно сможет лишь квалифицированный специалист.

Но оснастить свой дом или любой другой объект подобным автоматом можно — они есть в продаже, хотя и стоят недешево. Зато список функций, выполняемых стандартным АВР, достаточно велик:

  1. Отключение потребителей от основного источника при пропадании в нем питающего напряжения.
  2. «Умный» запуск генератора с контролем неудачного старта.
  3. Вывод бензогенератора на рабочий режим.
  4. Подключение потребителей к линии генератора.
  5. Подсчет моточасов, контроль температуры двигателя, расхода топлива и пр.
  6. Контроль напряжения, частоты и тока с автоподстройкой режима работы генератора.
  7. Автоматическое переключение на основной источник при возобновлении штатного электроснабжения.
  8. Остановка бензогенератора.
  9. Зарядка аккумулятора стартера.

Сегодня купить блок АВР можно как в комплекте с бензогенератором, так и отдельно. Первый вариант, конечно, проще (узлы адаптированы и подключены друг к другу уже производителем), но финансово неоправдан, если генератор уже есть. В этом случае достаточно приобрести АВР, но перед покупкой обязательно проконсультируйтесь со специалистом о том, сможет ли конкретная модель автомата работать именно с вашим генератором. Структурная же схема подключения генератора с АВР в домовую сеть будет выглядеть примерно так:

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector