Автомобильный генератор и его особенности
В рамках данной статьи поговорим об особенностях принципиального устройства автомобильных генераторов. Для владельцев автомобилей, разбирающихся в предмете, данная статья не будет интересна. Но для тех, кому автомобильные генераторы интересны в прикладном плане, эта информация может оказаться полезной.
В современных автомобилях в качестве генераторов применяются синхронные трёхфазные электрические машины переменного тока, у которых в выпрямителе применяется схема Ларионова.
Чтобы генератор после пуска двигателя отдавал ток в нагрузку, необходимо обеспечить питание обмотке возбуждения. Это происходит при повороте ключа замка зажигания в рабочее положение.
Ток в обмотке возбуждения управляется стабилизатором напряжения, который может быть выполнен в виде отдельного узла или встроен в щёточный узел генератора. В подавляющем большинстве современных генераторов стабилизатор напряжения (СН) питается от отдельной секции выпрямителя.
Среди прочих генераторов переменного тока, генератор автомобильный выделяется несколькими особенностями. Прежде всего, автомобильный генератор хотя и выдает постоянный ток, на деле он является генератором тока переменного, который затем выпрямляется диодным мостом и превращается в постоянный ток.
Такое решение весьма популярно, тот же генератор переменного тока из асинхронного двигателя можно превратить в генератор постоянного тока, достаточно лишь добавить диодный выпрямитель.
Генераторы с выпрямлением переменного тока называются вентильными генераторами постоянного тока. К таким генераторам и относится автомобильный генератор.
Выходное напряжение автомобильного генератора постоянно
Одна из отличительных черт автомобильного генератора — напряжение на его выходных клеммах поддерживается в узком диапазоне при помощи специального стабилизатора, называемого регулятором напряжения. Но и это не является чем-то исключительным для электрических машин.
Стабилизаторы напряжения можно встретить в комплектации многих источников бесперебойного питания, в том числе среди тех, которые берут энергию для своих аккумуляторов от механических генераторов тех же домашних ГЭС или от солнечных батарей.
Главная же отличительная черта именно автомобильного генератора — то что он получает механическую энергию через ремень от коленвала двигателя внутреннего сгорания, у которого частота вращения совсем не постоянна, зависит она от режима работы транспортного средства в текущий момент, и никак не связана с нуждами потребителей постоянного тока.
Вот и получается, что задача генератора и его электроники — суметь заряжать автомобильный аккумулятор и питать потребители стабилизированным напряжением, независимо от того, каковы текущие обороты якоря — напряжение обязано оставаться в узком коридоре в районе 14 вольт.
Если напряжение по какой-то причине выйдет за пределы диапазона стабилизации, зарядный ток аккумулятора может стать чрезвычайно высоким, и электролит попросту выкипит.
Такое явление не является чем-то невиданным, многие автолюбители сталкивались с ним, когда регулятор напряжения на генераторе выходил вдруг из строя — электролит в аккумуляторе в таком случае быстро выкипает.
Если же напряжение с генератора окажется слишком низким, то аккумулятор преждевременно разрядится. С данной проблемой также сталкивались многие автомобилисты.
Итак, стабильное выходное напряжение — обязательное условие правильной работы автомобильного генератора. Но этого достичь не так уж и просто. Диапазон варьирования частоты вращения ротора генератора в автомобиле довольно широк. На холостых оборотах это порядка 800 — 1200 оборотов в минуту, а в момент хорошего разгона — до 5000 и даже до 6000 оборотов в минуту, в зависимости от того, что это за автомобиль.
Токоскоростная характеристика автомобильного генератора
Таким образом, поскольку напряжение автомобильного генератора поддерживается почти постоянным благодаря регулятору напряжения, он имеет собственную токоскоростную характеристику (ТСХ), ведь при разных скоростях вращения ротора, ток нагрузки получается разным. Напряжение постоянное, но чем выше обороты — тем выше ток, и чем ниже обороты — тем ток с силовых клемм генератора меньше.
Примечательно кстати то, что автомобильный генератор имеет предел по току, и поэтому обладает свойством самоограничения. Это значит, что когда ток достигнет определенной предельной величины, как бы ни повышались обороты дальше, ток нарастать уже больше не будет, просто не сможет.
Токоскоростаня характеристика (ТСХ) автомобильного генератора снимается по методике, принятой в качестве международного стандарта. Она (характеристика) снимается в процессе испытания работы генератора на стенде в паре с полностью заряженным аккумулятором такой номинальной емкости, которая в ампер-часах составляет половину (50%) номинального тока генератора в амперах. На характеристике находят характерные важные точки: n0, nrg, nн, nmax.
Начальная частота вращения ротора n0 – это теоретическая частота вращения ротора без нагрузки. Так как характеристику начинают снимать начиная с тока в 2 ампера, то эту точку находят путем экстраполяции характеристики до пересечения с горизонтальной осью оборотов.
Минимальную рабочую частоту генератора nrg принимают соответствующей оборотам коленвала на холостом ходу. Это примерно от 1500 до 1800 оборотов в минуту для ротора генератора. Ток при данной частоте, как правило, составляет от 40 до 50% от номинала для данного генератора. Этого тока должно хватить для питания минимального количество жизненно важных потребителей в автомобиле.
Номинальные обороты ротора генератора nн — это как раз та частота, при которой генерируется номинальный ток Iн, он не должен быть меньше номинала по паспорту.
Максимальные обороты ротора генератора nmax – это та частота вращения ротора, при которой генератором отдается максимальный ток, величина которого не сильно отличается от номинала испытываемого генератора.
Для генераторов отечественного производства раньше было принято указывать номинальный ток при 5000 оборотах в минуту. Указывалась и расчетная частота nр для расчетного тока генератора Iр, равного двум третьим от номинального тока. Этот расчетный режим соответствовал такому режиму работы генератора, когда его узлы не сильно нагревались. Все характеристики снимались при напряжении 14 или 13 вольт.
Самовозбуждение автомобильного генератора и КПД
Автомобильный генератор обязан самовозбуждаться на частоте вращения его ротора ниже частоты при оборотах коленвала на холостом ходу. Проверка проводится на стенде, где самовозбуждение должно произойти при подключении генератора к аккумулятору с контрольной лампой.
Возможности автомобильного генератора с энергетической точки зрения характеризуются величиной его КПД. Чем больше КПД — тем меньшая мощность отбирается от двигателя внутреннего сгорания для получения той же полезной отдачи в форме электрической мощности.
КПД генератора зависит главным образом от конструктивных особенностей конкретного изделия: какова толщина пластин в статоре и толщина набора, насколько качественно пластины друг от друга изолированы (насколько малы токи Фуко), каково сопротивление обмоток статора и ротора, насколько широки контактные кольца ротора, каково качество щеток и подшипников? И т. д.
Но одно сказать можно точно — чем выше номинальная мощность генератора — тем выше и КПД. Между тем, типичный КПД автомобильных генераторов, да и вообще вентильных генераторов, не превышает 60%.
Главный показатель возможностей генератора — это его токоскоростная характеристика, она показывает наглядно, чего можно ожидать от того или иного генератора, на что можно рассчитывать. По характерным точкам составляют таблицу для генератора.
Для примера приведем таблицу характеристик генераторов отечественного производства:
Диапазон выходного напряжения на разных оборотах и в зависимости от температуры и нагрузки, отражает возможности регулятора напряжения автомобильного генератора.
Источник
Частота выходного напряжения
Соответствует стандартному значению частоты промышленной и бытовой сети:
— в России: f=50±0,2 Гц;
— в ряде других стран: f=60 Гц.
Согласно ГОСТ 32144-2013 в России отклонение частоты в синхронизированных системах электроснабжения не должно превышать ±0,2 Гц в течение 95% времени интервала в одну неделю и ±0,4 Гц — в течение 100% времени интервала в одну неделю.
Частота вращения и число пар полюсов
Турбогенераторы соединяются с турбиной непосредственно, то есть без использования редукторов (мультипликаторов).
Выбор частоты вращения турбогенератора n зависит от трех факторов:
— оптимальной области частот вращения генератора n;
— оптимальной частоты вращения турбины nт;
— требуемой частоты выходного напряжения:
f =pn/60, (2.1)
где p – число пар полюсов генератора.
Оптимальная частота вращения генератора
Для генератора оптимальной является частота вращения, при которой масса и размеры генератора будут минимальными. Производство такого генератора станет более экономичным по затратам и материалов, и труда при их изготовлении.
Проанализируем одну из главных формул проектирования электрических машин:
D 2 l ºP/АВδn, (2.2)
где D, l – диаметр ротора и активная длина машины соответственно; P – мощность машины; А, Вδ, n – линейная нагрузка, магнитная индукция в воздушном зазоре и частота вращения машины.
В соответствии с выражениями (2.1) и (2.2) оптимальной частотой вращения генератора (с точки зрения массы и габаритных размеров) является максимальная частота вращения, позволяющая получить переменное напряжение требуемой частоты (в России — 50 Гц).
Записав формулу (2.1) в виде n=60f/p, получим, что в России оптимальной частотой вращения для турбогенератора будет n=3000 об/мин (при двухполюсном исполнении генератора, р=1).
В отличие от гидрогенераторов, которые являются тихоходными машинами, турбогенераторы являются быстроходными.
Оптимальная частота вращения турбины
Для турбины оптимальная частота вращения зависит от параметров пара, вращающего эту турбину. В первую очередь речь идет о давлении пара и его температуре.
| Тепловые электростанции (ТЭС) | АЭС с реакторами на тепловых нейтронах | |
| Давление пара | 16-24 МПа | 4,5-7,0 МПа |
| Температура пара | 540-550 °С | 250-350 °С |
В результате турбины на ТЭС работают эффективнее (с более высоким КПД) и надежнее при бóльших частотах вращения, а на АЭС – при меньших частотах.
Поэтому частота вращения турбогенераторов, используемых на теплоэлектростанциях, составляет (в России) 3000 об/мин (двухполюсное исполнение), а турбогенераторов, используемых на атомных электростанциях, как правило, 1500 об/мин (четырехполюсное исполнение) [12].
Пример: частота вращения турбогенератора АЭС «Библис» (Германия) – 1500 об/мин [35].
По сравнению с двухполюсными турбогенераторами, четырехполюсные турбогенераторы, как правило [10]:
— позволяют развивать большую предельную мощность (+);
— имеют меньший уровень механических напряжений от центробежных сил в роторе (+);
— имеют меньшую вибрацию сердечника статора (+);
— требуют больших материальных и трудовых затрат (–).
В период 1900-1920 крупные турбогенераторы изготавливались в шестиполюсном исполнении из-за ограниченных возможностей металлургии по изготовлению поковок для роторов [6].
Мощность
Номинальная мощность
Турбогенераторы – это довольно мощные генераторы. Самая мощная электрическая машина в мире относится именно к этому классу электрогенераторов.
Номинальная мощность турбогенераторов составляет:
— от 0,25 МВт до 1200 МВт при частоте вращения n=3000 об/мин (р=1) (ГОСТ 533-2000).
— до 1600 МВт при n=1500 об/мин (р=2).
60% общей мощности вырабатывают турбогенераторы с номинальной мощностью 100–320 МВт [15].
При фиксированной частоте вращения и прочих равных условиях справедливо: чем больше мощность турбогенератора, тем больше его размеры, масса и стоимость.
А вот удельная масса и стоимость в расчете на 1 кВт мощности уменьшается с ростом номинальной мощности.
Пример: удельные капиталовложения на 1 кВт установленной мощности для турбогенератора мощностью 200 МВт почти в 2,5 раза меньше, чем для турбогенератора мощностью 32 МВт [15].
Пример: при мощности 300 МВт расходуется 1 кг металла на 1 кВт, а для машины мощностью 800 МВт – только 0,58 кг/кВт [35].
Пример: обеспечение требуемой мощности в 2400 МВт тремя турбогенераторами по 800 МВт по сравнению с восемью турбогенераторами мощностью по 300 МВт имеет следующие преимущества: капиталовложения меньше на 10,6%, трудозатраты – на 30% [35].
Поэтому развитие турбогенераторов направлено в сторону увеличения их единичной мощности [10].
Примеры самых мощных турбогенераторов [6]:
— четырехполюсные турбогенераторы фирмы «Dongfang Electric» для АЭС (мощность 1750МВА водяное охлаждения) (Китай) [32];
— четырехполюсные турбогенераторы фирмы «Альстом-атлантик» для АЭС (мощность 1600 МВА, водородно-водяное охлаждение);
— четырехполюсные турбогенераторы фирмы ABB (мощность 1500 МВА, n=1800 об/мин, водородно-водяное охлаждение);
— четырехполюсные турбогенераторы АЭС «Библис» (Германия) (мощность 1300 МВт, водяное охлаждение) [35];
— двухполюсный турбогенератор Костромской ГРЭС (мощность 1200 МВт, n=3000 об/мин, завод «Электросила», г.Санкт-Петербург).
[ВА] – вольт-ампер, единица измерения полной выходной мощности (S=mUI), характеризующей загрузку проводов, трансформаторов и автоматов; [Вт] – ватт, единица измерения активной (полезной) выходной мощности (P=mUIcosφ); m – число фаз.
Повышение номинальной мощности турбогенераторов ограничивают три фактора:
— ограничение по размерам (Раздел 2.9);
— проблемы отвода тепла (Раздел 2.10);
— социально-экономические последствия выхода из строя турбогенератора [15].
Перегрузка
В требованиях для турбогенераторов задается перегрузка по току.
Согласно ГОСТ 183-74 турбогенераторы должны без повреждений и остаточных деформаций выдерживать:
— при косвенном охлаждении обмоток статора — 1,5-кратный номинальный ток в течение 2 минут;
— при непосредственном охлаждении обмотки статора — 1,5-кратный номинальный ток в течение 2 минут.
Размеры
Диаметр
Для крупных генераторов справедливо следующее: удельные энергетические показатели Е тем выше, чем выше линейная скорость v перемещения проводников относительно потока. Эта линейная скорость зависит, в частности, от диаметра ротора: Е≡v=f(n, D). В соответствии с этим, чем больше диаметр ротора генератора, тем он по удельным энергетическим показателям лучше.
На величину максимально допустимого диаметра накладываются два ограничения:
— условия прочности ротора;
— возможности его изготовления и транспортировки (цельные конструкции больших диаметров затруднительно перевозить).
При частоте вращения 3000 об/мин на турбогенераторы (с учетом немалых размеров их роторов) действуют громадные центробежные силы (тем большие, чем больше диаметр ротора).
По условиям прочности линейная скорость точек ротора v не должна превышать 170—190 м/сек [2]. Эта скорость зависит от диаметра ротора и частоты вращения:
D = 60v/pn (2.3)
При n=3000 об/мин максимально допустимый диаметр Dмакс=1,2—1,3 м.
При n=1500 об/мин – Dмакс=1,8 м (в этом случае начинают учитываться ограничения, связанные с возможностью изготовления и транспортировки) [10].
Для перевозки турбогенератора мощностью 1200 МВт для Костромской ГРЭС пришлось построить сочлененный транспортер грузоподъемностью 500 т, длиной почти 64 м. Каждая из двух его тележек опиралась на 16 вагонных осей [35].
Данные по некоторым турбогенераторам, находящимся в эксплуатации [10]:
1) Р=1200 МВт, n=3000 об/мин, D=1250 мм, масса 105 тонн.
2) Р=1500 МВт, n=1500 об/мин, D=1800 мм, масса 210 тонн.
3) Турбогенератор АЭС «Библис» (Германия): Р=1300 МВт, n=1500 об/мин, D=1800 мм, масса статора 371 тонна, масса ротора 204 тонны [35]
Длина
С учетом ограничения на величину диаметра ротора, увеличение единичной мощности турбогенератора шло в направлении увеличения его длины (в соответствии с формулой (2.2)). Относительно малый диаметр ротора (при таких больших мощностях) обусловливает его сравнительно большую длину.
Пример: длина турбогенератора АЭС «Библис» (Германия) – 7,5 м [35].
Длина ротора (рис.2.2) (точнее, расстояние между опорами) в турбогенераторах не должна быть больше 7,5÷8,5 м, так как она ограничивается следующими факторами [2]:
— допустимым прогибом вала;
Рис.2.2. Ротор турбогенератора [34]
Общее
С учетом изложенного в Разделах 2.9.2 и 2.9.3, о турбогенераторе можно сказать следующее [12]:
— диаметр турбогенератора всегда меньше его длины (в 3-6 раз);
— воздушный зазор достаточно велик: 10-15 см;
— расположение турбогенератора всегда горизонтальное.
Возможность повышения мощности путём увеличения длины активной части машины была практически исчерпана в 1930–1940 годах, когда в 1937 году в СССР был построен турбогенератор с воздушным охлаждением мощностью 100 МВт [12].
В процессе увеличения мощности были достигнуты максимально возможный диаметр и максимально возможная длина. Осталась ли еще какая-либо возможность дальнейшего увеличения мощности турбогенераторов?
В соответствии с формулой (2.2) увеличение мощности при ограниченных размерах (т.е. увеличение удельной мощности [кВт/кг]) может быть обеспечено за счет повышения электромагнитных нагрузок: магнитной индукции в воздушном зазоре Вδ и линейной нагрузки А, связанной с плотностью тока.
Повышение электромагнитных нагрузок приведет также к увеличению потерь (электрических, связанных с током, а, следовательно, с линейной нагрузкой, и магнитных, связанных с магнитной индукцией). Увеличение потерь приведет к перегреву генератора, поэтому повышение электромагнитных нагрузок должно сопровождаться применением более интенсивных способов охлаждения, позволяющих отводить большее количество тепла.
Охлаждение
Охлаждение мощных электрических машин является важнейшим вопросом их проектирования и эксплуатации.
Пример: КПД турбогенератора мощностью 1200 МВт примерно равен 99 %, однако, отводимые в виде теплоты потери в нем достигают 12 000 кВт, что приводит к значительному повышению температуры меди и изоляции, а следовательно, требует обеспечения интенсивного охлаждения [15].
В этом параграфе, наряду с материалом, относящимся к турбогенераторам, будут подняты некоторые общие вопросы, связанные с охлаждением электрических машин.
Типы систем охлаждения
В турбогенераторах применяются следующие способы охлаждения [16]:
— комбинированное, например, водородно-водяное или масляно-водяное охлаждение.
Хладагент — охлаждающая среда (жидкость или газ), обладающая более низкой температурой, чем охлаждаемая часть машины, и отводящая от нее тепло [19].
При косвенном охлаждении хладагент не соприкасается с проводником обмоток, а теплота, выделяемая в них, передается газу через изоляцию, которая таким образом оказывается перегруженной в тепловом отношении и значительно ухудшает теплопередачу [3].
При непосредственном охлаждении водород, вода или масло циркулируют по внутрипроводниковым каналам и, соприкасаясь непосредственно с нагретой медью, отводят от нее теплоту при максимальной эффективности теплопередачи, так как между источником тепла и охлаждающей средой нет никаких барьеров. Большим преимуществом такой системы является также небольшая тепловая нагрузка изоляции [3].
Турбогенераторы выполняются закрытыми, с замкнутой системой вентиляции.
В случае воздушного охлаждения это способствует защите обмоток от загрязнения пылью, парами масла и другими веществами, содержащимися в окружающем воздухе, так как через машину циркулирует один и тот же объём очищенного воздуха, который охлаждается в установленных под генератором воздухоохладителях [12].
Источник
Регулирование частоты и напряжения асинхронного генератора.Регулирование изменений
Vestas V66-1,75 МВт ветровых турбин парка Tauern ветра вблизи Oberzeiring
Общие проблемы регулирования асинхронного генератора
При оценке общих показателей автономного асинхронного генератора необходимо учитывать существенное изменения напряжения такие эксплуатационные факторы, как изменение частоты генерируемого
напряжения, которая варьирует с изменением нагрузки и скольжения, если частота вращения ротора поддерживается постоянной, а также колебания выходного напряжения U, появляющиеся вследствие электрической и магнитной несимметрии ротора.
Пульсации напряжения, обусловленные электрической не симметрией, возрастают при увеличении нагрузки и могут быть сведены к минимуму при качественной заливке короткозамкнутой клетки и выбраковке роторов с дефектами обмотки.
Магнитная несимметричность, связанная с возможной овальностью пакетов ротора и статора, эксцентриситетом, магнитной анизотропией сердечников, приводит к периодическим изменениям магнитного сопротивления на пути основного магнитного ротора и, как следствие, к колебаниям выходного напряжения. Устранение овальности и веерная сборка пакета ротора практически полностью исключают эту причину колебаний напряжения.
При оценке технико-экономических показателей автономного асинхронного генератора учитывается также необходимость в конденсаторной батарее как источнике реактивной мощности для создания магнитного ноля и компенсации реактивности нагрузки.
Значение реактивной мощности, затрачиваемой на создание магнитного поля асинхронного генератора с магнитной индукцией в зазоре Вт, определяется из соотношения может регулироваться или изменением емкости конденсаторов Ск, или же величиной напряжения Uc.
В настоящее время практическое применение находят конденсаторы типа К-71 с улучшенными массогабаритными показателями, имеющими удельную массу 0,3 — 0,6 кг/кВА. Если учесть, что cos
На рис. 5.30 приведены зависимости емкости С от относительной частоты вращения n2/n ном. при поддержании неизменным стабилизированного напряжения асинхронного генератора мощностью 4,5 кВт при работе в режиме холостого хода. Как видно, подбор необходимой емкости пришлось выполнять, исходя из соотношений:
Из этих соотношении следует, что при значениях скорости вращения ротора п2 регулируется напряжение холостого хода, а значит, и рабочее напряжение Асинхронного генератора.
Рис. 5-30. Схема автоматического регулирования асинхронного генератора с управляемым
силовым транзистором (а) и с подмагничиванием ярма статора (б).
Наиболее сломаю стабилизировать напряжение асинхронного генератора при переменной частоте вращения ротора и изменении нагрузки, когда одновременно изменяется и величина, и частота выходного напряжения.
Схемы регулирования напряжения и частоты асинхронного генератора
Достаточно эффективными для регулирования напряжения и частоты могут быть названы два типа схем автоматического регулирования асинхронного генератора с к.з. ротором.
На рис. 5.30, а показана схема, при которой реактивная мощность асинхронного генератора регулируется изменением емкости конденсаторной батареи с помощью силового транзистора, работающего либо в режиме непрерывного регулирования, либо в импульсном режиме. Мощность конденсаторной батареи должна быть достаточной и для компенсации реактивной составляющей нагрузки.
На рис. 5.30, б приведена схема регулирования с подмагничиванием ярма статора регулируемого асинхронного генератора. Необходимый диапазон изменения сопротивления намагничивающего контура определяется из регулировочной характеристики, при этом для эффективной стабилизации напряжения при изменении нагрузки в пределах (0,5…1,25)Р„ необходимо использовать 25…30% плошади паза, что должно быть предусмотрено при проектировании.
Следует отметить, что это не приводит к существенному увеличению габаритов асинхронного генератора, однако сопровождаемся искажением кривой ноля в воздушном зазоре и соответствующими искажениями в кривой напряжения даже при синусоидальном распределении МДС.
Схема автоматического регулирования напряжения и частоты асинхронного генератора на варикондах (рис. 5.31),
которая работам следующим образом.Измерители частоты и напряжения ИЧ и ИН фиксируют отклонение этих параметров or номинальных значений и формируют сигналы на усилители УЭ и УБ, которые затем выпрямляются и после преобразования подаются на вариконды. Вариконды в зависимости oт величины управляющего сигнала увеличивают или уменьшают емкостный ток возбуждения, стабилизируя напряжение на выходе регулируемого асинхронного генератора. На выходе канала частоты ИЧ-УБ установлен серводвигатель СД, частота вращения,которого изменяется и воздействует на регулятор оборотов приводного двигателя ПД.На рис. 5.32 приведена схема регулирования, построенная на применении бесконтактных тиристорных ключей БТК, управляемых вычислительным элементом и подключающих отдельные секции батареиконденсаторов С1.С2…Сп в зависимости от изменения напряжения регулируемого асинхронного генератора.
Вычислительное устройство включает в себя суммирующее устройство СУ, формирующее сигнал по отклонению напряжения, импульсный элемент ИЭ, к спорый преобразует этот сигнал в импульсный и передает на вычислительный элемент ВЭ, суммирующий импульсы с учетом знака отклонения и обеспечивающий определенный закон регулирования напряжения.
Преобразованный таким образом сигнал поступает на ступенчатый преобразователь и далее — на ВТК.
Применение варикондов в системах регулирования асинхронного генератора привлекательно еще одним замечательным свойством — высоким сопротивлением постоянному току, что позволяет управлять их емкостью с ничтожно малой величиной мощности канала управления.
В работе описана такая схема (рис. 5.33) регулирования варикондов постоянным напряжением, пропорциональным — разности заданного и фактического напряжения в предположении, что нагрузка регулируемого асинхронного генератора остается неизменной, а частота его вращения меняется.Датчик частоты вращения 1 индукционного типа формирует высокочастотный сигнал (60 кГц) с частотой срывов, пропорциональной частоте вращения регулируемого асинхронного генератора. В преобразователе 2 сигнал прямоугольной формы преобразуется в импульсы со строго определенной длительностью и параметров этих импульсов (пауз) меняется в зависимости от временных среднее значение тока и, последовательно, напряжение на входе и выходе формирователя 5 сигнала
управления варикондами.
Для регулирования напряжения весьма эффективным может быть использование трансформатора
с переменным коэффициентом трансформации. На рис. 5.34 приведена схема стабилизации, построенная на изменении напряжения на конденсаторах возбуждения.
Если конденсаторы возбуждения включать на повышающую обмотку трансформатора с переменным коэффициентом трансформации к, можно уменьшить их габариты и массу. При обычной частоте (50 Гц) масса и габаритные размеры трансформатора оказываются весьма значительными.
Кроме того, для компенсации реактивного тока самого трансформатора требуются дополнительно емкости конденсаторов.Регулировать выходное напряжение асинхронного генератора можно также включением насыщающего реактора (L) (рис. 5.35).
При уменьшении напряжения генератора, связанного с увеличением нагрузки, насыщение реактора уменьшается, а его индуктивность увеличивается. Это приводит к уменьшению индуктивного тока и, как следствие, к увеличению напряжения регулируемого реактора. Как и в предыдущей схеме, в данном случае также необходимо предусматриваю» увеличение емкости конденсаторов.В качестве асинхронного генератора могут успешно применяться асинхронные машины с фазным ротором. При этом возможны следующие варианты включения:
1. Конденсаторы возбуждения включаются на зажимы статорной обмотки, параллельно нагрузке. Реостат через контактные кольца подключается к фазному ротору. Стабилизация частоты достигается одновременным изменением емкости конденсаторов и активного сопротивления реостата.
2. Конденсаторы возбуждения включаются в цепь фазного ротора, нагрузка — в цепь статора. Стабилизация частоты осуществляется изменением емкости конденсаторов возбуждения.
3. Конденсаторы возбуждения включаются в цепь статора или ротора через трансформатор или автотрансформатор с переменным коэффициентом трансформации (рис. 5.36). Регулирование частоты обеспечивается изменением коэффициента трансформации, при этом конденсаторы возбуждения включаются во вторичную цепь повышающего трансформатора,что значительно уменьшает необходимую емкость конденсаторов.
Источник