Одним з трудомістких при обслуговуванні вузлів сис-теми Арн ССО є контактно-щітковий апарат. При ра-боті генераторів контактні кільця і щітки зношуються значи-тельно швидше, ніж інші частини генератора. При роботі генератора від щіток з'являється вугільний пил, який осідає на про-мотках генератора і щітковому пристрої.
Для підвищення надійності Сарни та зменшення трудомісткості їх обслуговування були розроблені бесщеточние системи викличу-дення. Генератори змінного струму, у яких немає щіток і кілець, отримали назву безщіткових СГ. Змінний струм, вирабати-ваемий збудником, випрямляється за допомогою напівпровідников-вих вентилів, установлених на обертовому валу, і подається на обмотку збудження генератора.
Завдяки відсутності рухомих і що ковзають контактів, ці генератори надійно працюють в умовах тряски і вібрації, в пожежо-і вибухонебезпечних середовищах і не створюють радіоперешкод.
Перший судновий Бесщеточний генератор потужністю 425 кВт при 1200 об / хв, виготовлений фірмою AIE (Англія) був уста-новлено на танкері «Варіселла» в 1960 р Суднові бесщеточние СГ можуть бути виконані з синхронним (рис. 95, а) і асинхронним збудником (рис. 95, б).
Мал. 95.Прінціпіальная схема бесщеточного генератора: 1 статорні обмотки генератора; 2 -обмоткі збудження генератора; 3 випрямляч-ве пристрій; 4 -обмоткі змінного струму збудника; 5 -обмотка збудження воз-будителя
Синхронним збудником називають звернену синхронну машину, у якій індуктор нерухомий, а обмотка змінного струму обертається.
Асинхронний збудник в найпростішому вигляді являє собою електродвигун з фазним ротором, що працює в режимі асинхронного генератора.
Збудники змінного струму можуть мати будь-яке число фаз і різні схеми включення обмоток. Найбільше распростране-ня отримали трифазні синхронні збудники з з'єднанням обмоток в зірку і рідше - в трикутник.
Напруга генератора з синхронним збудником блешні-ством типів регуляторів підтримується з точністю ± 1%.
Самозбудження забезпечується за рахунок залишкової НС полю-сов збудника, а якщо вона є недостатньою, то приймають спеці-ні заходи:
застосування підзбудника з постійними магнітами,
вбудовування постійних магнітів в полюса збудника і ін.
На випадок розмагнічування деякі фірми передбачати-вают харчування обмотки збудження від стороннього джерела постійного струму.
Випрямний пристрій безщіткових генераторів соби-рается на кремнієвих вентилях, як правило, за трифазною мо-СТОВ схемою. Для поліпшення динамічних характеристик генера-тора останнім часом широкого поширення набули КУВ для випрямлення і регулювання струму збудження.
Конструкція безщіткових генераторів визначається мощ-ністю збудника і параметрами обмотки збудження генера-тора. Суднові генератори значних потужностей, як правило, виготовляються в рамному виконанні з двома підшипниковими щитами. Збудник встановлюється або в одному корпусі з ге-нератором, або виноситься за підшипник. При цьому габаритні показники залишаються на рівні ССД з системами фазового когось паундірованія.
Бесщеточние генератори комплектуються регуляторами напруги або коректорами напруги.
Блок-схема Сарни бесщеточного генератора з тиристорним воз-спонуканням фірми ASEA приведена на рис. 96. Вона включає в себе:
основний збудник, що живить обмотку порушено-ня ОВГ через керований трифазний випрямний міст 1;
допоміжний воз-будитель 4;
Обидва збудники синхронного типу. Управління тиристорами здійснюється регулятором через імпульсні трансформа-тори, первинні обмотки кото-яких нерухомі, а вторинний-ні розташовані на валу гені-ратора.
Допоміжний збудник має дві обмотки статора, одна з яких живить обмотку збудження основного збудника через випрямний міст 3, а інша подає допоміжна напруга на регулятор.
Схема виконана таким чином, що ланцюга регулятора не мають безпосереднього з'єднання з ланцюгом статора, а, отже не чутливі до КЗ в ланцюзі статора. Це дозволяє мати можливість підтримувати стале значення струму КЗ замикання в 3 - 4 рази вище номінального, що забезпечує можливість се-колективного спрацьовування захистів. Завдяки наявності допо-ного збудника, що вимагає для збудження незначний-ного залишкового намагнічування, забезпечується надійне само-збудження генератора, навіть після КЗ. Всі елементи схеми, кро-ме потенціометра для установки величини напруги генерато-ра, встановлені на генераторі. Потенціометр монтується на ГРЩ. Система забезпечує точність підтримки напруги в межах (+ 3 5%) UН при зміні режиму навантаження від 0 до номінальної величини і cos від 0 до 1 (рис. 97). Час віднов-лення напруги при провалі, рівному 15% UH. становить 0,1 с.
Бесщеточние З Г фірми ELIN (Австрія). Вже згадана сі-стема представлена на рис. 98 для генераторів потужністю 320 кВт при 750 об / хв. Синхронний воз-будитель має обмотку змін-ного струму, розташовану на ро-торі, і полюса з обмоткою воз-буждения на статорі.
Випрямлячі знаходяться внут-ри активного заліза ротора воз-будителя, посадженого на фігур-ву маточину кінця вала.
Арн є малогабаритну систему фазового компаундування з КН. Компаундування здійснюється токо-вимі однофазними трансформаторами (ТТ), дроселем (Др) з регульованим повітряним зазором і трансформатором (Tрl).
Дана система налаштовується таким чином, щоб на холод-стом ходу з відключеним коректором і номінальною частотою обертання напруга генератора було 1,1-1,15 UГН. Зменшення струму до номінального розміру здійснюється коректором на-напруги КН.
КН отримує харчування від ТР2 з двома вторинними обмотками W2 (55В) і W3 (12В). Напруга обмотки W2 випрямляється ви-прямітелем В2, фільтрується електролітичним конденсатором С1 і стабілізується кремнієвим стабілітронів Ст1. Величина ста-білізірованного напруги встановлюється рівною 30В.
Напруга, випрямлена блоком В3, подається на базу тран-зістора Т1, де проводиться порівняння напруг, еталонного (9В) на стабілітроні Ст2 з пропорційним фактичному. Різницею цих напруг управляється підсилювач на транзісто-рах Т1 і Т2, який видає пропорційний сигнал на фазоін-верторний каскад, зібраний на транзисторі Т3 і резисторах R21 і R22, який заряджає конденсатор С6 з необхідною швидкістю.
При досягненні напругою на конденсаторі величини сраба-вання динистора Д3 (12В) відбувається розряд конденсатора через резистор R27 по ланцюгу керуючий електрод-катод тірісто-ра. Тиристор відкривається і замикає фази випрямляча В1 через R2. В результаті струм збудження знижується і зменшується на-напруга генератора.
Для уставки величини напруги передбачені змінні резистори R5 і R7. Резистор R5 розміщений на лицьовій панелі ГРЩ. Напруга, пропорційне напрузі генератора з R5 і R7, подається через Д1 на R10 і R11.
Для обмеження струму замикання фаз випрямляча В1 і умень-шення подмагничивания постійним струмом трансформаторів струму послідовно з тиристорами встановлений резистор R2. Захист В1 від перенапруг на ОВВ, що виникають при роботі тірісто-ра, забезпечується резисторами R3 і R4, опір яких в 6 разів більше опору ОВВ.
Система забезпечує при одиночній роботі генератора під-тримання напруги з точністю ± 0,5% від заданої величини в межах від 1,05 до 0,9 UH. При цьому допускається тривале від-лень частоти в межах 48 - 65 Гц і температури навколишнього-щей середовища від -30 до + 45 ° С.
Характер відновлення напруги при включенні навантаження залежить від швидкості спрацьовування керуючого підсилювача, кото-раю регулюється налаштуванням зворотного зв'язку, що включає в себе конденсатор С2 і пропорційно-інтегральну схему з різі-стору R16 і конденсаторів С3 і С4. Автоколебания системи устра-ються також налаштуванням зворотного зв'язку, і якщо це не вдається, то збільшують опір резистора R2 в ланцюзі тиристора.
Ріс.98. Система збудження безщіткових генераторів фірмиELIN
Для захисту тиристора від перенапруг при КЗ в ланцюзі ста-тора, в ланцюзі анод-керуючий електрод тиристора встановлений газоіскровий розрядник ГР, який при перевищенні анодного напруги тиристорів понад 400В спрацьовує і подає їм-пульс на керуючий електрод тиристора, який відкривається, що і забезпечує його захист від високої напруги.
Резистор R29, шунтирующий ланцюг керуючий електрод-катод тиристора служить для зменшення впливу паразитних ємнісних зв'язків в цьому ланцюзі. Стабілітрон Ст2 забезпечує підвищення по-потенціалу емітера транзистора Т3 до рівня, необхідного для узгодження роботи транзисторів Т1 і ТЗ.
Зворотній зв'язок по току генератора, необхідна для отримання необхідного статизму зовнішніх характеристик генератора, складається з трансформатора струму ТТ4 і резистора R6. При одиночній рабо-ті генератора R6 шунтируется перемичкою.
Елементи системи збудження розраховані для забезпечення режиму трифазного КЗ протягом 10с при сталому струмі КЗ близько 1,6 Iн.
Потужність збудника розрахована на забезпечення номінально-го напруги генератора при струмі, що дорівнює 1,25 Iгн і cos = 0,8, протягом нетривалого часу.
Ударний струм трифазного глухого замикання не перевищує 15-кратного амплітудного значення номінального струму. Самовозбуж-дення забезпечується залишковим напругою, що становить близько 4% UН.
Порушення знімається вимикачем гасіння струму (ВГТ) шунтувальним ОВВ опором, рівним 28 Ом.
Габаритні розміри даного генератора менше розмірів оте-кількісний генератора МСС 375-750 потужністю 300 кВт при 750 об / хв.