Сушка и восстановление сопротивления изоляции синхронных генераторов в эксплуатационных условиях на судах

Для решения задачи интенсификации сушки и восстановления сопротивления изоляции увлажненных обмоток синхронных генераторов на судах в отрасли водного транспорта необходимо было учесть значения их параметров, конструкции и системы охлаждения и выбрать те из способов, которые наиболее эффективны и легко выполнимы на судах в судовых эксплуатационных условиях.

В XXI веке были проведены промышленные испытания на синхронных генераторах судов типа «Прометей», разработана методика теплового расчета для двух режимов сушки:

- режима короткого замыкания для вращающегося синхронного генератора;

- для неподвижного синхронного генератора при подаче напряжения постоянного тока от тиристорного преобразователя только в обмотку возбуждения.

Результаты испытаний соответствовали расчетным данным, что позволяет определить значения токов в обмотках при выполнении этих режимов сушки с помощью тиристорного преобразователя.

Кроме того, предложен и опробован новый энергосберегающий метод сушки неподвижного СГ переменным током промышленной частоты, подаваемым в обмотку возбуждения. Особенность процесса сушки неподвижного СГ переменным током промышленной частоты состоит в том, что в обмотку возбуждения подается переменный ток, регулируемый тиристорным преобразователем, а обмотки статора разомкнуты или замкнуты накоротко. В этом случае в СГ создается пульсирующее магнитное поле, ось которого определяется положением ротора в расточке.

Ток в обмотке возбуждения зависит в основном от индуктивных сопротивлений обмоток возбуждения, успокоительной и обмотки статора.

При аналитических расчетах можно использовать следующие упрощенные схемы замещения СГ промышленного и судового исполнения.

Схема рис. 2.4 соответствует разомкнутой обмотке статора, а рис. 2.5 – замкнутой накоротко.

Рис. 2.4 Схема замещения судового синхронного генератора при разомкнутой обмотке статора в режиме сушки

Рис. 2.5 Схема замещения судового синхронного генератора при замкнутой накоротко обмотке статора в режиме сушки

Индуктивность обмотки возбуждения определяется согласно [7] по формуле

Х_ƒ= 2 π ƒ K_ƒ ·K_ф, (2.7)

где ƒ – частота сети;

μ₀ = 4 π∙10^–7 Гн/м – магнитная проницаемость воздуха;

τ, l – полюсное деление и длина пакета стержней статора, м;

K_μd = 1,0 – коэффициент насыщения магнитной цепи по продольной оси;

K_δ = 1,2…1,25 – коэффициент воздушного зазора, определяется по формулам [7, 19] для известных размеров пазов и зубцов СГ;

δ – воздушный зазор СГ, м;

W_ƒ = 2р ·W_h – число витков обмотки возбуждения;

2р – число полюсов СГ;

W_h - число витков одного полюса;

K_ƒ= 0,95…1,1 – коэффициент формы кривой магнитного поля обмотки возбуждения;

K_ф=0,85…0,95 – коэффициент потока явнополюсной синхронной машины.

Для большинства судовых СГ отсутствуют данные о геометрических размерах магниторовода и поэтому приходится определять их с помощью графиков, что снижает точность расчетов. Основные размеры явнополюсных СГ можно определить из графиков рис.2.3 по [19], в зависимости от полной мощности, приходящейся на один полюс, т.е. S/2р, а затем по формуле (2.7) определить индуктивность обмотки возбуждения.

Судовые СГ имеют значительно меньший воздушный зазор по сравнению с другими синхронными машинами и поэтому индуктивности рассеяния обмоток возбуждения Xδ_ƒ, успокоительной Xδy, и обмотки статора Xδ_a относительно меньше чем у обычных синхронных машин. Поэтому результирующее индуктивное сопротивление цепи возбуждения с учетом успокоительной обмотки, при разомкнутой обмотке статора равно

Х^'_ƒ = Х_δƒ + ≈ (0,13…0,15)·Х_ƒ, Ом (2.8)

В случае замкнутой накоротко обмотке статора результирующее индуктивное сопротивление со стороны обмотки возбуждения равно

Х^"_ƒ =Х_δƒ + (0,09…0,1) · X_ƒ, Ом (2.9)

Активная мощность со стороны сети определяется активными сопротивлениями в обмотках и может определяться выражением

Р^'_ƒ = · cosφ; Р_ƒ^" = · cosφ, (2.10)

где U – напряжение, подводимые к обмотке возбуждения, В;

сosφ = 0,5…0,6 – коэффициент мощности схем замещения с учетом активных сопротивлений всех трех обмоток СГ, т.е возбуждения, успокоительной и обмоток статора.

Напряжение промышленной частоты, подаваемое в обмотку возбуждения не должно превышать 220В.

Рассмотрены примеры расчетов параметров тока промышленной частоты, при выполнении энергосберегающей сушки СГ на примере судов типа «Прометей» и типа «Атлантик».

Результаты расчетов, а также опытные данные позволяют определить оптимальные параметры источника для питания обмотки возбуждения переменным током, регулируемым тиристорным преобразователем.

Этот способ сушки и восстановления сопротивления изоляции обмоток синхронного генератора целесообразно применять при восстановлении сопротивления изоляции, так как мощность, подаваемая в обмотки относительно небольшая.

На основании результатов испытаний СГ на судах, а также теоретических исследований разработано практическое руководство по сушке судовых синхронных генераторов в судовых эксплуатационных условиях.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: