Kapitola 14. BUDICÍ SYSTÉM A AVR TYPU NISHISHIBA
Budící systém je amplitudově-fázový složený obvod s automatickým regulátorem napětí. Obvod znázorněný na obrázku 14.1 se skládá z:
Obr. 14.1. Budící systém pro generátor NISHISHIBA
§ bezkartáčový synchronní generátor (generátor střídavého proudu) s budičem (budič střídavého proudu);
§ usměrňovací můstek SIRF s vybíjecím rezistorem RS;
§ proudový transformátor CT 1 s jedním vinutím (lk) ve fázi S;
§ proudový transformátor ST 2 se dvěma vinutími zapojenými v opačných směrech;
§ Tlačítka PBS pro krátkodobé buzení generátoru při zmizení jeho zbytkového magnetismu;
§ automatický regulátor napětí AVR, který se skládá z následujících obvodů:
o usměrnění, stanovení ∆U a jeho zesílení (PT2, D1, EVA, Z, D2, Q1);
fázové řízení (D3, D4, R9, R10, RS, C2, UJT);
o generování impulsů (Q2, PuT, C3, C4, D6, D7, R11÷R13);
výstup (SCR, D8, D9, S4, R14);
o tlumič (R3, R4, DT, C5, R15, R16);
o rozložení jalového výkonu při paralelním provozu generátorů (CCR)
Obr. 14.2 znázorňuje blokové schéma automatického regulátoru napětí, které se skládá z:
Obr. 14.2. Strukturální schéma AVR
§ obvody pro určování, usměrňování a zesilování napětí ∆U;
§ obvody fázové regulace;
§ obvody pro generování impulzů;
Princip fungování.
Redukované, usměrněné a vyhlazené napětí, úměrné napětí generátoru Uг a zadanému napětí Uзад (EVA), je přivedeno na měřicí můstek, který se skládá ze Zenerových diod Z, Z1 a rezistorů R3, R5. Naměřená hodnota rozdílu napětí
je přiveden na bipolární tranzistor Q1 pro zesílení. Zesílený signál ∆U je přiveden do obvodu fázového řízení, který se skládá z unijunkčního tranzistoru UJT (Unity Junction Transistor), zpožďovacího kondenzátoru C2 a rezistorů R8, R10.
Kondenzátor C2 zajišťuje nabíjecí křivku, která závisí na výstupním napětí na R7 prvního obvodu, kapacitě C2 a proměnném rezistoru R8. Jak je znázorněno na obr. 14.3 a 14.4, nabíjecí napětí C2 je řídicím napětím pro zapnutí tranzistoru UJT. Proto, když je na deskách kondenzátoru C2 dosaženo určité hodnoty “U”, tranzistor UJT se zapne – dodává jeden impuls, který je zesílen tranzistorem Q2 a zajišťuje tvorbu impulsů v impulsním transformátoru PuT (Pulse Transformer), a poté jde do výstupního obvodu pro napájení zapalovacího impulsu tyristoru.
Nulování napětí v každém cyklu se používá k synchronizaci obvodu fázové regulace. Proto nejsou potřeba žádné další složité obvody.
Činnost systému amplitudově-fázového skládání pro plnění úkolu stabilizace napětí lze pohodlně vysvětlit pomocí vektorového diagramu (obr. 14.5).
Obr. 14.3 Obvod automatického regulátoru napětí
Obr. 14.4. Schémata fázového řízení (a) a generování impulsů (b)
Jako základní vektory jsou brány vektory napětí Ug a proudu Іхх. Vektor proudu naprázdno Іхх zaostává za napětím generátoru Ug o úhel přibližně rovný 90° v důsledku velké indukčnosti tlumivky. Při zatěžování generátoru se objeví složka In – proud zátěže měřený proudovým transformátorem CT. Geometrický součet Ixx a In udává budicí proud Iv. Při zvyšování zátěže se zvyšuje proud proudového transformátoru CT a v důsledku toho se zvyšuje výsledný proud, který protéká usměrňovači do budicího vinutí a kompenzuje úbytek napětí na generátoru. Při zvětšení úhlu φ, tj. při poklesu cos φ, se děje totéž. Protože budicí proud závisí jak na proudu zátěže, tak na úhlu φ, znamená to, že systém zajišťuje amplitudově-fázové skládání.
Obr. 14.5. Vektorový diagram systému amplitudově-fázového skládání generátoru NISHISHIBA
Tlumicí obvod je navržen tak, aby zabránil kmitání. V tomto obvodu je napětí z výstupu AVR vyhlazováno RC filtrem a prostřednictvím zpětné vazby vstupuje přes tlumicí transformátor do usměrňovacího obvodu, aby kompenzovalo vliv nadměrných reakcí. Obvod má rezistor R15 pro nastavení hodnoty tlumení.
V tomto obvodu automatický regulátor napětí přijímá signály o proudu (body C2 a C1), o napětí (body U1, V1, W1) a působí (body U2, V2) na výkonový usměrňovač a poté na budicí vinutí budiče Ex.
Systém buzení a automatické regulace napětí typu NISHISHIBA ELECTRIC má dostatečnou přesnost regulace (± 1 %) a je používán na moderních lodích pod dohledem společnosti Japan Veritas.
Níže uvedená tabulka ukazuje údaje o elektrických generátorech od společnosti NISHISHIBA ELECTRIC.
Tabulka 14.1. Elektrické generátory od společnosti NISHISHIBA ELECTRIC
| Typ hnacího motoru | DAIHATSU 6DL-24 | DAIHATSU 8DL-28 | Vznětový motor Mitsui Deutz |
| Typ | NTAKL | NTAKL | NTAKL |
| Stres | 450 B | 450 B | 450 B |
| Frekvence | 60 Hz | 60 Hz | 60 Hz |
| Moc | 1000 kVA | 1875 kVA | 150 kVA |
| Účiník | 0,8 | 0,8 | 0,8 |
| Typ chlazení | Vzduch | Vzduch | Vzduch |
| Třída izolace | F | F | F |
Autor se v malé příručce pokusil reflektovat nejčastěji používané budicí systémy a automatickou regulaci napětí bezkartáčových synchronních generátorů na lodích.
Protože je manuál určen především studentům elektromechanické fakulty, bylo nutné prezentovat materiál nejen k analýze, ale i k syntéze automatických regulátorů napětí.
V budoucnu bude materiál v knize opraven a doplněn, jakmile se toto téma objeví v nových zdrojích.
SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY
1. Pipčenko A.N. a kol. Elektrická zařízení, elektronické přístroje a řídicí systémy. – Oděsa: TES, 2005. – 370 s.
2. Voskobovič Ju.V. a kol. Elektrárny a výkonová elektronika dopravních plavidel. – Petrohrad: Elmore, 2001.
3. Golubev V.K. a kol. Příručka informatiky a provozu lodní elektroniky. – Oděsa: Majak, 1990. Berkov K.,
4. Kotrikov K., Vasiljev V. Příručka elektromechanika pro lodní elektrické stroje. – Oděsa: Majak, 1979. – 240 s.
5. Baranov A.P. Automatické řízení lodních elektráren. – M.: Doprava, 1988. – 320 s.
6. Konstantinov V.N. Zařízení a systémy automatizovaných elektráren. – L.: Sudostroenie, 1988. – 310 s.
7. Leikin V.S., Michajlov V.A. Automatizované systémy elektrické energie rybářských plavidel. – M.: Agropromizdat, 1987. – 326 s.
8. Maksimov Ju.I., Pavljučenkov A.M. Provoz lodních synchronních generátorů. – M.: Doprava, 1969. – 264 s.
9. Meščaninov P.A. Automatizace lodních elektrických energetických systémů. – L.: Sudostroenie, 1970. – 367 s.
10. Pravidla pro klasifikaci a manipulaci s námořními plavidly, sv. III a IV. – K.: Ukrajinský lodní rejstřík, oficiální publikace, 2003. – 84 s. a 230 s.
11. Manuály k automatickému regulátoru napětí: Basler El., Mitsubishi El. Co. TR, Siemens-Thyripart Exc. Sys., Tayo El. M.F.G. Co. Ltd.
12 Pokyny pro technický provoz typů ARN: TRN, CTRN, WGSY atd.
13 Jakovlev G.S. Lodní elektrické energetické systémy. – L.: Stavba lodí, 1987. – 270 s.
Anatolij Arkaďjevič Tolstov
PhD, docent, katedra ekonomie a AS, ONMA
Konstrukce a provoz
lodní synchronní generátory:
učební pomůcka pro kadety
a studenti námořních univerzit
| Podepsáno navzájem 24.12.2006. prosince 60. Formát 84×16/6,43. Regionální pohled oblouk 500. Náklad cca 1292. Zástupce č.__. ONMA, centrum “VidaInform” Osvědčení DK č. 20.03.2003 ze dne 65029. března 8 0482, metro Odessa, ul. Didrichsona, 34 Tel./fax: (14) 12-XNUMX-XNUMX [email protected] |
Autor Roman Doba čtení 4 min Vydáno 29.10.2021
Síťové napětí musí splňovat určité parametry. Pokud jeho hodnoty překročí přípustné limity, může to vést k nouzovému stavu a selhání elektrického zařízení. Pro stabilizaci se používají systémy AVR s transformátory napětí.
Pro jaké účely jsou systémy a zařízení automatické regulace napětí určeny?
Při změně zátěže se mění napětí v síti spotřebitelů. To je způsobeno změnami proudu a ztrátami v sekundárním vinutí a kabelech. K výkyvům dochází i při změně parametrů elektrizační soustavy regionu.
Pro stabilizaci se používají různé metody:
- Stabilizované napájecí zdroje. Používá se v jednotlivých elektrických spotřebičích.
- Stabilizátory na bázi autotransformátorů. Instalováno v bytě, soukromém domě nebo malé dílně.
- AVR výkonových snižovacích transformátorů. Stabilizuje síťové parametry pro všechna zařízení k ní připojená. Na základě změny počtu závitů primárního vinutí a změny transformačního poměru.
Informace! ARNT je hlavní způsob, jak udržovat síťové parametry pro VŠECHNY spotřebitele, kteří jsou k ní připojeni.
Jak se provádí úprava
Výstupní napětí se mění přepínáním svorek primárního vinutí pro zachování požadovaných parametrů sítě. Většina výkonových transformátorů má takové svorky. Jejich počet závisí na účelu a výkonu zařízení – čím výkonnější zařízení a čím vyšší požadavky spotřebitelů, tím více odboček pro konfiguraci.
Nastavení se provádí během PPR přepnutím šroubového spojení uvnitř zařízení nebo při ovládání spínače v ručním nebo automatickém režimu. K automatické úpravě parametrů slouží systém ARKT – automatické nastavení transformačního poměru.
Druhy regulace
Existují dva typy přepínání;
- PBB – spínání bez buzení. Vyrábí se, když na primárním vinutí není žádné napětí.
- Přepínač odboček – nastavení pod zatížením. Provádí se za provozu a spínací kontakty mají zhášecí komory.
Samotné přepínání se provádí různými způsoby:
- Manuál. Provádí operátor z ovládacího panelu na základě údajů z přístroje.
- Vzdálený. Provádí ho také operátor, ale ne ručně, ale z ovládacího panelu.
- Automatický. Provádí se systémem ARNT podle předem stanovených parametrů.
Existují tři principy fungování systému automatického nastavení:
- Stabilizace. Je udržováno stabilní výstupní napětí.
- Regulace softwaru. Vyrábí se podle daného programu, např. o víkendech je mírně sníženo napětí pro úsporu elektrické energie nebo při tavení v elektrických pecích a zvýšených ztrátách v kabelech je zvýšeno pro zajištění běžného provozu ostatních spotřebičů.
- Sledovací systém. Zohledňuje různé parametry v různých úsecích sítě a dálkových kabelových vedení.
Informace! Čím více bodů měření a faktorů se bere v úvahu, tím přesnější je seřízení, ale to vede k větší složitosti a ceně systému, takže při návrhu se bere v úvahu pouze vliv hlavních parametrů.
Návrh spínacího systému
Spínače jsou instalovány na straně primárního vinutí. Proud, který v něm teče, je nižší a regulátor je menší a levnější. Nejjednodušší konstrukce je přepínač pro spínání bez buzení, ale proces nastavení zahrnuje odpojení spotřebičů.
Při nastavování pod zatížením je možná situace, kdy pohyblivé kontakty uzavřou současně dvě svorky, čímž vznikne zkrat. Pro omezení proudu jsou v něm instalovány proudově omezující tlumivky nebo odpory.
Hlavní charakteristické parametry pro řízení procesu seřizování
Proces automatického řízení je charakterizován dvěma parametry:
- Stabilita systému v procesu přechodu. Po spuštění úpravy se změní parametry sítě. To může způsobit opětovné spuštění ARCT. Odolnost je schopnost systému odolat tomuto jevu.
- Přesnost. Korespondence ustálené hodnoty výstupního napětí se zadanou hodnotou.
Výpočet nastavení ARNT
Volba nastavení pro ARCT je určena režimem zatížení. Hlavním úkolem tohoto zařízení je stabilizovat parametry sítě:
- napětí na vstupu spotřebitelů umístěných v blízkosti transformátoru není větší než +5% jmenovité hodnoty;
- na konci řádku ne méně než -5 %.
Důležité! Při zapínání transformátorů pro paralelní provoz musí nastavení zajistit absenci vyrovnávacích proudů.
Při nastavování požadovaných hodnot automatického řízení je třeba vzít v úvahu několik dalších faktorů:
- Šířka zóny citlivosti. Jedná se o odchylku výstupních parametrů, při které spínač nepracuje. Nastavení neprobíhá plynule, ale diskrétně, s určitým krokem. Zóna citlivosti by měla být menší než spínací krok faktorem 1,3.
- Zpoždění odezvy. Zabraňuje přepínání systému během krátkodobých změn potenciálu a během přechodných procesů. Tento parametr je obvykle 2,5-3 minuty.
- Kontrolní čas. Doba pozorování pro proces přepínání je 0,6 sekundy.
Automatická regulace výkonových transformátorů je široké téma, jehož podrobná diskuse přesahuje rámec tohoto článku.
Pro hlubší studium materiálu lze doporučit učebnici pro technické školy, vydanou v roce 1987 nakladatelstvím Energoatomizdat, editovali L. D. Rožková a V. S. Kozulin „Elektrická zařízení stanic a rozvoden“, další, modernější literaturu, kterou lze nalézt na internetu, stejně jako PUE (Pravidla pro výstavbu elektrických instalací), GOST a další regulační dokumenty.