Курсовая работа: Совершенствование трехфазного синхронного генератора типа СТ2

Совершенствование систем регулирования напряжения тяговых генераторов стало возможным в результате развития полупроводниковой техники, внедрения транзисторных и тиристорных преобразователей и усилителей. Тиристорные усилители обладают такими качествами, как малые габаритные размеры при большой мощности, высокий КПД и коэффициент усиления, большое быстродействие.

Рис 6 - Принципиальные схемы независимого возбуждения синхронного тягового генератора: а - от синхронного возбудителя с самовозбуждением (тепловозы2ТЭ121, 2ТЭ116А, ТЭП75Л' б - от синхронного возбудителя через УВВ (тепловозы 2ТЭ116, ТЭП70, ТЭМ7)

Это позволило на тепловозах с электрической передачей мощности переменно-постоянного тока применить более современную систему регулирования напряжения тягового генератора, содержащую вместо магнитного усилителя и генератора-возбудителя постоянного тока генератор-возбудитель переменного тока и тиристорный усилитель, питающий обмотку возбуждения тягового генератора. Но так как требуемые характеристики U_г (I_{г nдг}) должны быть теми же самыми и при новой системе регулирования напряжения генератора, то естественно, что она тоже является комбинированной и построена на основе принципов регулирования по отклонению и возмущениям и содержит четыре регулятора напряжения тягового генератора: по отклонению напряжения от заданного значения, току тягового генератора (или электродвигателей), частоте вращения вала дизель-генератора и положению органа топливоподачи дизеля.

1.2 U-образная характеристика синхронного генератора

Ценной особенностью синхронного генератора, подключенного к электрической системе большой мощности, является возможность регулирования его реактивного тока посредством изменения тока возбуждения.

(1.5)

Если мощность синхронного генератора Р = щрМ_эм и напряжение на шинах электрической системы U постоянны, то значения произведений сомножителей в (1.5) не зависят от тока возбуждения. Однако при изменении тока возбуждения изменяются значения создаваемого им потокосцепления с фазной обмоткой статора Ш?₀ и индуктированная этим потокосцеплением в фазной обмотке ЭДС E?₀.

Из уравнения электрического состояния фазы статора (1.5) следует, что это возможно только при соответствующем изменении тока I? = I?_а + I?_р в фазной обмотке, а именно - реактивной составляющей тока I?р.

При токах возбуждения меньше (больше) некоторого граничного значения I_в < I_в.гр (Р) [I_в > I_в.гр(P)] ток синхронного генератора имеет емкостную IрС (индуктивную IpL) реактивную составляющую ц < 0 (ц > 0).

Следовательно, при недовозбуждении (перевозбуждении) реактивная мощность генератора имеет емкостный (Qc = - 3UI_рL) [индуктивный (QL = 3UI_pL)] характер.

Если синхронный генератор подключен к электрической системе большой мощности U = const, то его эквивалентную схему замещения можно представить в виде параллельного соединения двух источников тока: источника активной составляющей тока генератора, зависящей от вращающего момента первичного двигателя, I_а(М_вр), и источника реактивной составляющей тока генератора, зависящей от момента вращения первичного двигателя и тока возбуждения, I_p(I_в, M_вр)

Рис. 7 - значения произведений сомножителей в не зависят от тока возбуждения

Рис 8 - характеристика синхронного генератора

Зависимость тока статора от тока возбуждения I(I_в) при постоянном вращающем моменте первичного двигателя Мвр = const называется U-образной характеристикой синхронного генератора (рис. 8). При некотором малом значении тока возбуждения угол |и| (рис. 7) может превысить значение р/2 и устойчивость работы синхронного генератора нарушится. Чем больше значение активной мощности синхронного генератора, тем при больших значениях тока возбуждения наступит потеря устойчивости. На рис. 8 граница устойчивости синхронного генератора показана штриховой линией.

Если вращающий момент первичного двигателя равен нулю (Мвр = 0), то, пренебрегая всеми видами потерь, можно считать, что ток синхронного генератора реактивный (рис. 8, Р = 0):

(1.6)

Ток генератора в этом случае зависит линейно от тока возбуждения. Линейность зависимости I(Iв) нарушается лишь при больших значениях тока возбуждения вследствие насыщения магнитопровода машины.

1.3 Для использования генераторов необходимые виды контроля

· основные параметры генераторов (напряжение, частоту тока, ток, мощность и др.) по штатным щитовым измерительным приборам;

· сопротивление изоляции генераторов и судовой сети по штатным приборам на ГРЩ;

· работу щеточного аппарата, контактных колец (коллектора);

· температуру нагрева генераторов;

· работу подшипников, их температуру нагрева, подачу и давление масла в подшипниках с принудительной смазкой;

· отсутствие постороннего шума и вибрации;

· действие средств АПС (сигнальных ламп, световых табло, звуковых сигналов);

· температуру воздуха в помещении;

· состояние воздушных фильтров;

· исправность защитных заземлений.

Перед постановкой генераторного агрегата в «горячий» резерв (готовность к пуску) необходимо измерить сопротивление изоляции генератора.

При работе валогенератора особое внимание следует уделять контролю частоты вращения. Использование валогенератора с пониженной частотой вращения (более, чем на 5% номинальной) не допускается.

Одиночная работа. При подготовке генератора к действию необходимо выполнить проверки, измерить сопротивление изоляции и доложить вахтенному механику о готовности генератора к работе.

1.4 Виды ремонтов

В процессе эксплуатации изделий должны предусматриваться два вида профилактических мероприятий: техническое обслуживание (ТО) и ремонт.

Ремонт - это комплекс работ для поддержания и восстановления исправности или работоспособности генератора за счет замены или восстановления изношенных или разрушенных элементов (узлов, деталей), регулировки и наладки ремонтируемого оборудования с доведением их параметров до пределов, обусловленных паспортом или техническими условиями.

Техническое обслуживание производится для всех электрических машин, находящихся в эксплуатации, и включает следующие работы:

Нерегламентированное техническое обслуживание: мелкий ремонт, не требующий специальной остановки машины и осуществляемый во время перерывов в работе технологических установок с целью своевременного исправления незначительных дефектов машин: подтяжки контактов и креплений, регулировки защиты, протирки и чистки доступных частей машины - наружных поверхностей; повседневный надзор за выполнением правил эксплуатации и инструкций заводов-изготовителей и, в частности, за нагрузкой, за температурой подшипников, обмоток и корпуса; контроль за наличием смазки, проверка отсутствия ненормальных шумов и гула; контроль за соблюдением правил безопасности операторами или мотористами, работающими на оборудовании; повседневный контроль за исправностью заземления.

Текущий ремонт

Текущий ремонт выполняют для обеспечения или восстановления работоспособности изделия. Он заключается в замене или восстановлении отдельных частей.

Состав работ по текущему ремонту:

- очистить корпус генератора от пыли и грязи, отсоединить от питающей сети и заземления.

- снять генератор с места установки и разобрать его.

- прочистить обмотки, измерить сопротивление изоляции, при необходимости просушить обмотки.

- промыть подшипники проверить их техническое состояние и при необходимости заменить.

- отремонтировать или заменить поврежденные выводные провода обмотки и клеммную панель коробки выводов.

- собрать генератор, смазать подшипники, испытать на холостом ходу.

- при необходимости окрасить генератор.

- установить генератор на рабочее место, отрегулировать его центровку с рабочей машиной и испытать его под нагрузкой.

Капитальный ремонт - наиболее сложный и полный по объему вид ремонта, осуществляемый с целью восстановления исправности и полного, или близкого к полному, восстановления ресурса оборудования. При этом производится полная разборка оборудования. Капитальный ремонт, помимо работ, перечисленных в текущем ремонте, включает в себя еще и следующие виды работ:

- полная разборка генератора;

- промывка и чистка всех деталей и узлов;

- ремонт деталей корпуса машины - заварка мелких трещин, повторная нарезка резьбы в изношенных и забитых резьбовых отверстиях и т.д.

- восстановление размеров посадочных мест под подшипники;

- восстановление размеров посадочных мест под втулку ротора и муфту;

- снятие заусенец;

- проточка на токарном станке рабочей поверхности и ротора;

- балансировка ротора;

- ремонт выводной коробки - проверка надежности соединения выводных наконечников с выводными проводниками, восстановление резьбы на шпильках, маркировка выводных концов и т.д.;

- обязательная замена подшипников;

- сборка генератора и проведение испытаний после ремонта.

1.5 График технического обслуживания и текущего ремонта

Срок службы проектируемого генератора составляет не менее 15 лет при наработке 40000 ч. Согласно ППР, периодичность проведения ТО электрогенератора составляет 3 месяца, а периодичность проведения текущих ремонтов - 24 месяца. Для синхронных двигателей мощностью до 1,1 кВт, трудоемкость ТО составляет 0,3 ч, трудоемкость текущего ремонта - 4 ч.

Виды ремонтов по годам ремонтного цикла приведены в таблице 2.

Таблица 2

Виды ремонтов по годам ремонтного цикла

1.6 Периодическое обслуживание генераторов

Проверку генераторов в действии после проведения ТО следует производить на холостом ходу и на судовую нагрузку в течение 1 часа, проверить сопротивление изоляции;

· проверить исправность устройств обогрева;

· убедиться в отсутствии внутри генератора конденсата и масла;

· проверить состояние щеточного аппарата и контактных колец (коллектора), затянуть контактные соединения, переключить полярность контактных колец (при необходимости);

· продуть сжатым воздухом, протереть внутренние части генератора и устройств системы возбуждения бельевой ветошью, смоченной моющим средством;

· очистить воздушные фильтры;

· вскрыть коробки выводов и проверить состояние контактных соединений;

· проверить зазоры между железом статора и ротора (якоря);

· просушить генератор (при необходимости);

· заменить смазку подшипников качения (при необходимости);

· проверить исправность защитных заземлений;

· окрасить наружные поверхности (при необходимости).

При этом необходимо контролировать:

· выходные параметры генераторов;

· работу щеточного аппарата и биение колец (коллекторов);

· нагрев корпусов и подшипников;

· отсутствие постороннего шума и повышенной вибрации.

Разборку генераторов следует производить в случае крайней необходимости или в установленные планом-графиком сроки.

Сушке подлежат генераторы в случае понижения сопротивления изоляции ниже нормы в результате увлажнения, при этом:

· сушка должна производиться в соответствии с. инструкцией по эксплуатации;

· из существующих способов сушки предпочтительным является способ сушки нагретым воздухом с помощью теплоэлектровентилятора;

· при работе с переносными теплоэлектровентиляторами должны строго соблюдаться требования электробезопасности для переносного электроинструмента.

· при работе с переносными теплоэлектровентиляторами должны строго соблюдаться требования электробезопасности для переносного электроинструмента.

Периодическое ТО генераторов следует производить ориентировочно один раз в шесть месяцев, если в инструкции по эксплуатации не оговорено иное

2. Расчетная часть

2.1 Разработка технического проекта

Основные размеры

Проектирование синхронных машин начинают с определения главных размеров: внутреннего диаметра D1 и длины l1 сердечника статора.