|
|
|
ALEGEREA REGULATOARELOR AUTOMATE DE TENSIUNE
1 ALEGEREA REGULATORULUI AUTOMAT DE TENSIUNE
Regulatoarele automate de tensiune sunt aparate destinate mentinerii tensiunii
generatoarelor la o valoare predeterminata fara supravegherea sau intermediul operatorului. in timpul functionarii, tensiunea generatoarelor sincrone variaza cu sarcina si pentru functionarea in bune conditii este necesar sa se realizeze un reglaj automat pentru orice sarcina a tensiunii acestuia.
In cazul generatoarelor sincrone variatia procentuala a tensiunii poate sa atinga 50 % iar in unele cazuri poate fi chiar mai mare si prezenta regulatorului automat de tensiune este absolut necesara pentru mentinerea tensiunii generatorului in limitele stabilite, la diferite sarcini.
Factorul hotarator care provoaca variatia tensiunii generatorului il constituie reactanta
indusului si caderea inductiva de tensiune, caderea de tensiune datorata rezistentei ohmice a statorului fiind neinsemnata.
Variatii mari de tensiune se produc la pornirea motoarelor asincrone cu rotorul in
scurtcircuit, prin conectarea directa a acestora la retea. Pentru functionarea corecta a electromotoarelor si pentru marirea stabilitatii functionarii in paralel a generatoarelor este
necesara, in instalatiile energetice de curent alternativ, utilizarea sistemelor de reglare automata a tensiunii generatoarelor.
Deoarece
turatia generatorului trebuie mentinuta
frecventei, rezulta ca modificarea tensiunii electromotoare si deci a tensiunii la borne se obtine prin variatia corespunzatoare a fluxului magnetic inductor a carui valoare este direct proportionala cu valoarea curentului din infasurarea de excitatie a generatorului.
Functionarea regulatorului automat de tensiune se bazeaza pe variatia curentului in
infasurarea de excitatie a generatorului in functie de variatia tensiunii de la bornele acestuia.
Regulatoarele automate de tensiune se remarca prin doua tipuri de caracteristici:
- caracteristica astatica specifica regulatoarelor astatice care mentin tensiunea la o valoare
- caracteristica statica corespunde cazurilor cand tensiunea generatorului se modifica cu sarcina ceea ce permite o repartizare judicioasa a sarcinii intre doua generatoare ce functioneaza in paralel.
Variatia tensiunii, in acest ultim caz, este determinata de panta caracteristicii:
unde Uo constituie tensiunea la bornele generatorului la mersul in gol iar Un este tensiunea la borne cand generatorul functioneaza cu un factor de putere cat mai mic posibil.
La alegerea regulatorului automat de tensiune s-au avut in vederea conditiile impuse de RNR pentru aceste tipuri de echipamente.
Fiecare generator de curent alternativ trebuie sa aiba un sistem independent pentru
reglarea automata a tensiunii.
Sistemele de reglare automata a tensiunii agregatelor de curent alternativ, trebuie sa fie astfel alese incat in cazul variatiilor de sarcina de la mersul in gol pana la sarcina nominala, in cazul unui factor de putere nominal dat, tensiunea sa fie mentinuta cu o precizie de 2,5 %.
Pentru generatoarele principale se admite mentinerea constanta a tensiunii in limitele ± 3,5 % din tensiunea nominala la un factor de putere de la 0,6 la 0,9, in cazul functionarii agregatului la sarcina nominala.
Variatia brusca a sarcinii simetrice a generatoarelor care functioneaza cu un numar
normal de rotatii si cu tensiune normala la un curent si un factor de putere dat, nu trebuie sa provoace scaderea tensiunii sub 85 % din Un si o crestere a acesteia peste 120 %.
Tensiunea generatorului trebuie sa se stabileasca in maxim 1,5 secunde in limitele ± 3% din tensiunea nominala.
Pe baza acestor considerente s-a ales un sistem de autoexcitatie si de stabilizare a
tensiunii de tip TUR. Datorita folosirii elementelor semiconductoare si a proiectarii moderne, regulatoarele de tensiune de tip TUR au dimensiuni greutati reduse si parametri foarte buni atat in regim static cat si in regim dinamic de functionare.
Regulatoarele de tensiune de tip TUR sunt destinate folosirii la generatoarele sincrone
fara a fi nevoie de fiecare regulator pentru fiecare generator in parte.
2 PRINCIPIUL DE FUNCTIONARE
Principiul de functionare al regulatoarelor de tensiune de tip TUR consta in furnizarea
curentului de excitatie necesar mentinerii constante a tensiunii la bornele generatorului,
indiferent de valoarea si caracterul sarcinii. Regulatoarele TUR de tensiune sunt alcatuite
din urmatoarele subansamble:
- blocul de comanda;
- blocul de aprindere;
- blocul de alimentare;
- blocul redresarii de camp pentru unitatea de pornire;
- blocul limitator de curent de excitatie;
- blocul conectorului de distributie a puterii reactive pentru functionarea in paralel;
- blocul eliminator de interferenta.
3 BLOCUL DE COMANDA (figura 1)
Tensiunea alternatorului (bornele de conexiune notate 97, 98, 99) este aplicata, prin
intermediul transformatorului cu faze multiple (45), redresorului (46), bobinei de soc (44), rezistorului (65) si potentiometrului (66) la puntea de masura care este alcatuita din doua diode Zener (42) si din rezistentele (43). Caracteristica puntii de masurare este prezentata in figura 2.
Tensiunea electrica de iesire (Uxy) a puntii de normare (bornele de conexiune 128-135) este modulata prin reducerea variabila a tensiunii rezistorilor oscilanti (1) si decalata cu 90° fata de tensiunea de alimentare a redresorului de camp prin intermediul bobinei de soc (14).
Variatiile tensiunii electrice la bornele de conexiune ale alternatorului, produc o variatie a semnalului de iesire din puntea de masurare si implicit defazarea pe verticala a undei sinusoidale la caderea de tensiune electrica (fig. 3).
Tensiunea electrica, astfel obtinuta, actioneaza ca semnal de comanda pentru blocul de aprindere (bornele de conexiune 8-6 pentru primul oscilator si 6-12 pentru cel de al doilea).
4 BLOCUL DE APRINDERE (figura 4)
Acest bloc este alcatuit din doua oscilatoare, cate unul pentru fiecare tiristor. Oscilatorul este generator de autoreglaj care transforma tensiunea electrica in impulsuri de aprindere pentru tiristoare.
Rolul oscilatorului este de a amorsa generarea impulsurilor de aprindere dupa ce
tensiunea electrica de comanda va depasi o anumita valoare, de actionare. Daca aceasta
valoare nu este depasita oscilatorul nu va putea sa functioneze.
Oscilatorul
este alimentat de tensiunea de pe o semiperioada de la blocul de alimentare (bornele
3-6,
Impulsurile de aprindere cu frecventa de 1,5 Khz, pentru aprinderea tiristoarelor, sunt
generate de transformatoarele (6) (bornele de conexiune 4-5, 10-11).
Pentru limitarea cresterii de tensiune la nivelul tranzistoarelor (5) in timpul blocarii lor, tranzistoarele au fost suntate cu diode Zener la tensiunea de 30 V. Diodele Zener (4), din circuitul emitorului tranzistorului, sunt folosite pentru obtinerea unei reactii negative pentru a impiedica functionarea oscilatoarelor atunci cand nu exista semnal de comanda.
Momentul actionarii oscilatorului depinde de valoarea semnalului puntii de masurare, care este proportional cu valoarea tensiunii alternatorului si astfel actionarea tiristorului, unghiul de aprindere, este modificat de la 0° la aproximativ 180°. Tensiunea nominala de camp a alternatorului este aleasa de asa natura, fata de tensiunea alternatorului, incat la sarcina nominala unghiul electric de functionare al tiristorului este de 90°. Caracteristica tiristorului este prezentata in figura 6 .
5 BLOCUL DE ALIMENTARE (figura 7)
Transformatorul (15) este alimentat cu tensiunea de faza W-0 (bornele de conexiune 31-32) pentru frecventa de 50 Hz, transformatorul fiind prevazut cu sase infasurari secundare.
Infasurarile cu bornele 36-37-38 pentru tensiunea de 400 V ia 50 Hz asigura tensiunea electrica de alimentare a oscilatorului. Aceste tensiuni sunt redresate cu diode Zener.
Din cauza valorilor ridicate ale tensiunilor electrice secundare ale transformatorului, prin comparatie cu tensiunile suportate de diodele Zener, tensiunile de alimentare ale oscilatorului (bornele 13-14, 14-15), au o forma de unda aproximativ dreptunghiulara (zonele hasurate din figura 8). Alimentarea oscilatoarelor cu tensiune electrica de semiperioada totala prezinta a avantajul ca tiristorii pot fi conectati numai in timpul semiperioadei pozitive.
Infasurarile, avand bornele de conexiune 33-34, pentru frecventa de 50 Hz si tensiunea 400 V alimenteaza circuitul electric al bobinei de soc (14) si rezistorilor (1). Curentul electric care circula prin acest circuit este defazat cu 90° de bobina de soc si produce caderea de tensiune de pe rezistorul (1) moduland tensiunea electrica a puntii de masurare.
6 BLOCUL REDRESORULUI DE CAMP PENTRU UNITATEA DE PORNIRE
(fiqura 10)
Redresorul de camp este alimentat cu tensiunea de faza a generatorului W-a prin
intermediul bobinei (20) de soc al carui rol este de a limita panta de crestere a curentului electric al tiristorului si de a suprima interferentele radio-electrice.
Sigurantele fuzibile cu actionare rapida (16) sant utilizate pentru protectia tiristoarelor
(17) iar circuitele de telecomanda (elementele 57 si 58) sunt aplicate pentru amortizarea
supratensiunilor tiristoarelor si diodelor (11). Pornirea blocului alternator regulator functioneaza automat, in timp ce viteza alternatorului creste de la 0 la turatia nominala. Valoarea minima a tensiunii reziduale, care asigura autoexcitatia agregatului, este de 3,5V.
Tensiunea electrica reziduala alimenteaza ansamblele reprezentate de elementele 59-60, 26-29, 49-56, 65, 70 si 71. Elementele 26-29, 49-56,65, 79 si 71 avand ca piese principale condensatorul (54) si bobina de soc (52), actioneaza pe principiul rezonantei si permite netezirea initiala a alternatorului. Ca urmare a rezonantei mari, valoarea tensiunii infasurarii primare a transformatorului de soc (52) depaseste de multe ori valoarea tensiunii reziduale.
Infasurarea secundara a ansamblului bobina de soc transformator este conectata prin
intermediul diodelor (49) direct la bornele 1 si k ale alternatorului. Curentul circula prin
infasurarea de excitatie demarand procesul de autoexcitatie de tip avalansa. Cand tensiunea alternatorului atinge valoarea de 7 V autoexcitatia este continuata de tiristor (17). Circuitele acestor tiristori sunt scurtcircuitate prin intermediul anozilor de la bobinele de soc (60), diodele (55), contactele inactive ale releului de curent (14) si contactele intrerupatorului (63) ce face ca curentul sa poata circula prin aceste circuite si sa aprinda tiristorii, marind tensiunea alternatorului.
La o tensiune electrica de 30-40 V releul (51) este actionat si inchide infasurarea primara a ansamblului bobina de soc transformator prin contactele sale. Tot in acest moment actioneaza si releul de curent (19) si pentru ca tensiunea are o valoare suficienta pentru alimentarea oscilatoarelor face sa creasca tensiunea alternatorului pana la valoarea nominala.
Diodele (59) si bobinele de soc (60 ) protejeaza circuitul poarta al tiristorului, impotriva unei avarii, in timp ce diodele (56), rezistorii (29) si condensatorul electrolitic (55) servesc pentru temporizarea declansarii armaturii (51) in cazul reducerii tensiunii alternatorului.
Inchiderea contactelor de la releele (19) si (51) are drept scop realizarea legaturii cu
disjunctorul principal pentru deconectarea alternatorului de la retea la caderea tensiunii de excitatie.
7 BLOCUL LIMITATOR DE CURENT DE EXCITATIE
(figura 9)
Rolul acestui bloc este de a limita curentul de excitatie al alternatorului pana la o valoare prestabilita. Principiul de limitare a curentului este prezentat in cele ce urmeaza.
Tensiunea de faza U-0 de la altemator alimenteaza transformatorul prin intermediul unui sistem de rezonanta paralel reglat la f"=50 Hz (bobina de soc 33 si condensatorul 34). Condensatorul 37, conectat in paralel cu infasurarea primara a transformatorului, impreuna cu condensatorul (34) formeaza un divizor care limiteaza tensiunea.
Tensiunea din redresorul transformatorului (35), depinzand in principal de frecventa
redresata de diodele (27) si liniarizata de conductorul (32), face ca comanda tranzistorului (23) dupa tensiunea diodei Zener (21) sa fie depasita. Comanda tranzistorului se produce numai la o frecventa sub 20 % f". in cadrul domeniului de frecventa normala fn=± 10 '% tranzistorul nu este conductor si astfel limjtatorul nu va afecta functionarea regulatorului de tensiune electrica de la transformatorul (47). in momentul in care tranzistorul (23) incepe sa conduca tensiunea din secundarul transformatorului 47 (bornele 100-110-111) dupa ce a fost redresata de diodele (28) si liniarizata de condensatorul (31) este aplicata rezistorului (31) de la blocul de comanda (bornele 130-131).
Astfel, aparitia unei caderi de tensiune la nivelul rezistorului determina modificarea
curentului de excitatie al alternatorului pana la o valoare sub 1,2 Iwn. Rezistorul variabil (36) permite reglarea corecta a valorii maxime a curentului de excitatie necesar in timpul functionarii alternatorului.
8 BLOCUL CONECTORULUI DE DISTRIBUTIE A PUTERII REACTIVE
PENTRU FUNCTIONARE IN PARALEL
Acest bloc introduce corectiile adecvate la tensiunea de comanda a oscilatorului astfel
incat distributia puterilor reactive intre alternatorii functionand in paralel sa fie situata in limitele admisibile.
Principiul de functionare al blocului de corector este prezentat, in figura 11 si 12.
Caderea de tensiune a potentiometrului (64) (bornele 168-169) este proportionala cu curentul de sarcina de la altemator, in timp ce tensiunea infasurarii secundare a transformatorului (47) (bornele 112-113) este proportionala cu tensiunea de linie a alternatorului. Tensiunea rezultata la nivelul rezistorului (40) este suma geometrica a tensiunilor specificate mai sus si depinde de caracteristice electrica de sarcina a alternatorului.
In cazul unei distributii de putere reactiva provizorie incorecta intre alternatori, tensiunile de pe rezistoarele (40) se adauga (a semnalul de iesire al puntii de masurare ceea ce face sa se produca o corectie a curentului electric de excitatie si o egalizare a distributiei puterii reactive.
9 BLOCUL ELIMINATORULUI DE INTERFERENTA
Rolul acestui bloc este acela de a dimensiona interferenta radio-electrica de la bornele de conexiune ale regulatorului automat de tensiune pana la un nivel situat sub cel acceptabil.
Eliminatorul este alcatuit din condensatori de autointerferenta din clasa I care (61 si 62) care scurtcircuiteaza bornele V,U,W,0,J,l,K ale regulatorului de tensiune, fata de masa.
In conditii normale, exploatarea regulatorului este simpla. Punerea in functiune a
aparatului altemator, adica aparitia tensiunii la bornele alternatorului, este automata dupa
pornirea electromotorului de actionare a alternatorului.
Mentinerea nivelului de tensiune si distributia puterii reactive in conditii de variabile de sarcina, frecventa si temperatura se obtine in mod automat. Acesti parametrii trebuie sa fie controlati de asa natura incat limitele admise sa nu fie depasite .
Inainte de instalarea regulatorului pe vas el trebuie sa fie verificat pentru a se stabili daca tipul de altemator marcat pe placuta indicatoare este conform tipului de altemator la care regulatorul urmeaza sa fie cuplat.
Functionarea paralela se verifica prin punerea in sarcina a alternatorilor intercalati in
limita situata intre 0 si on la factorul de putere nominal. Numarul de alternatori care functioneaza in paralel depinde de necesitatile navei.
Daca distributia de putere reactiva nu este adecvata se va proceda la corectie cu ajutorul potentiometrului (67) in modul descris la paragraful ce urmeaza.
10 FUNCTIONAREA PARALELA A GENERATOARELOR Sl
REGULATOARELOR DE TENSIUNE
Schema de conexiuni si circuite electrice caracteristice functionarii in paralel a
alternatorilor este prezentata in plansele atasate acestui capitol.
Nu este permisa conectarea in paralel a alternatorilor echipati cu regulatoare de tensiune de tip TUR cu alternatori ce utilizeaza alte tipuri de regulatoare.
Transformatoarele de curent conectati la bornele k si 1 ale generatorului de tensiune sunt solicitati functie de tipul alternatorului si comandati si instalati pe nava de producator.
Conexiunile din conector (bornele 4 si 5) trebuie sa fie conectate in acelasi moment in
care se cupleaza altematorii la reteaua de alimentare cu energie electrica.
Potentiometrul (66) (fig. 1) se utilizeaza pentru stabilirea nivelelor egale de tensiune, cu conditii identice de temperatura ambianta (rece sau cald). in timpul acestei operatii, nivelele de tensiune trebuie sa fie masurate cu acelasi voltmetru. La terminarea acestei operatii potentiometrul (66) va fi blocat in acea pozitie. Potentiometrul (67,fig 11) este folosit pentru reglarea precisa a distributiei puterii reactive in timpul functionarii in paralel a aitematoarelor.
Daca va deveni necesar sa se corecteze distributia de putere reactiva, atunci aceasta
operatie va fi inceputa de la reglajul potentiometrului (67).
