Реле возбуждения генератора: строение, функции и проверка |

схема подключения, цена, как подключить, Евро, проверить, фото

Вал стальной, на его рифленой поверхности жестко, посредством прессовки, закреплены стальная втулка, полюсные наконечники и контактные кольца.

Особенности устройства генератора При использовании придерживайтесь следующих правил: 2.

Принцип работы генераторной установки Г на примере включения ее в схему электрооборудования автомобилей МАЗ показан на рис. Правильное подключение генератора «КАМАЗ» Евро 2. Connect generator «KAMAZ» Euro 2.

На автомобиле регулятор отключается. Обмотка возбуждения питается от источника постоянного тока например, аккумуляторной батареи.

Охлаждение генератора производится протяжной вентиляцией. Шарикоподшипник, размещенный на валу со стороны привода, фиксирован от осевого перемещения. При необходимости, убедиться в исправности показывающих приборов с помощью заведомо исправных.

Токоскоростная характеристика генератора Рис. При монтаже генератора на двигателе необходимо: 2.

В первом случае это может быть система охлаждения или топливоподачи, состоящая из разноплановых элементов. ГЕНЕРАТОР И РЕЛЕ 702 ДЛЯ ИНДИКАЦИИ РАБОТЫ ГЕНЕРАТОРА

Устройство

Генераторная установка (ГУ) представляет собой трехфазную синхронную машину с возбуждением от постороннего источника питания и выпрямительным блоком. Для контроля величины выходного напряжения и поддержания его в заданных пределах, установлен интегральный регулятор напряжения.

Принцип работы генератора основан на явлении электромагнитной индукции. Вращающееся магнитное поле ротора, пересекая обмотки статора, наводит в них ЭДС, которая через выпрямительный блок подключается к нагрузке. Основными элементами генератора являются:

• ротор;

статор;

• передняя и задняя крышки со встроенным выпрямителем;
• щеткодержатели с интегральным регулятором напряжения;
• шкив и крыльчатка вентилятора.

Ротор генератора представляет собой вал из электротехнической стали, на который намотана обмотка возбуждения (индуктор). Питание к ней подводится через 2 контактных кольца, установленных со стороны задней крышки. На вал напрессованы 12 клювообразных магнита. На обоих концах ротора установлены шарикоподшипники.

Обмотка статора трехфазная, состоит из 36 катушек. Каждая фаза имеет по 12 последовательно соединенных обмоток, расположенных в пазах статора и смещенных одна относительно другой на 120°. Электрическое соединение полюсов выполнено по принципу «звезда». Выходные клеммы фаз соединены с выпрямительным блоком.

На задней крышке генератора установлены выпрямительный блок, регулятор напряжения и щеткодержатели. Элементы корпуса отлиты из алюминиевого сплава. В центре каждой крышки имеется место для установки подшипника. Крыльчатка вентилятора устанавливается на задний конец вала, удерживается от проворачивания шпонкой и фиксируется гайкой. Подобным способом крепится двухручейковый шкив на валу якоря в передней части ГУ. Устройство генераторов различных моделей автомобилей МАЗ одинаково и отличаются только способом подсоединения к сети.

Технические характеристики.

Номинальное напряжение, В	28
Масса, кг	1,3
Понижение напряжения на выводах «плюс» и «Ш» при токе нагрузки в цепи вывода «Ш» 3,5±0,3А, напряжении на положительном и отрицательном выводах 25±0,5 и температуре окружающей среды (25±10)°С, В	2,0
Сила тока ограничения нагрузки, А	110 — 135
Регулируемое напряжение при частоте вращения генератора 3500±150 об/мин, токе нагрузки 60±3А с подключенными аккумуляторными батареями при температуре окружающей среды 25±10°С, В
Реле-регулятор для умеренного климата при установленном переключателе сезонной регулировки в положение «лето»	27,0 — 28,2
Реле-регулятор для умеренного климата при установленном переключателе сезонной регулировки в положение «зима»	28,7 — 30
Реле-регулятора для тропического климата (сезонная регулировка отсутствует)	26,3 — 27,5

Как подключить генератор МАЗ

Исправная работа приборов бортовой сети во многом зависит от правильности подключения ГУ. Если МАЗы знаменитой пятисотой серии могли работать, обходясь одной батареей, то на современных машинах такое невозможно. Наличие большого количества электронных приборов и гаджетов увеличило энергопотребление сети и требует дополнительного источника питания.

Схема подключения генератора МАЗ зависит от его типа. Однако во всех случаях должно осуществляться питание индуктора и подключение нагрузки, в качестве которой выступает бортовая сеть и АКБ. Клеммы для соединения находятся на задней крышке и обозначаются буквами «Ш» и «+Д» для обмотки возбуждения и «+» — для нагрузки (замок зажигания).

Выход одной из фаз ГУ подключается к тахометру. Вывод «В» соединен с реле блокировки генератора и контрольной лампой заряда батареи. Схема включения проста, однако требует внимания при выполнении работ.

Возможные поломки генератора МАЗ зубренок

В работе механизма после долгой эксплуатации могут возникнуть следующее неисправности:

• Нет заряда тока;
• Отсутствует питание от клеммы;
• Ток уменьшается при изменении частоты вращения.

В случае первой неисправности проверяют силовую и цепь возбуждения согласно схеме. Если указывающая напряжение стрелка находится в красной зоне, вероятно, сломан ИРН лицо загрязнились масляные кольца.

Причиной поломки также может быть зависание щеток.

Падение тока возникает при ослаблении натяжения, а также вследствие неисправности выпрямителя или реле блокировки генератора МАЗ.

Инструкция

Прежде чем начать ремонт генератора МАЗ, советуем осмотреть агрегат и выявить неисправности. Проверьте обмотку, а также регулятор и выпрямитель. Допускается высота щеток не меньше 0,8 см. если элементы изношены, их заменяют.

Проверяют также состояние шкива. Если есть сколы, запчасть подлежит замене. Для определения степени износа шкива используют штангенциркуль. Размер по роликам d=0,9 см должен быть более 83,5 мм.

Если параметр не соответствует установленной норме, шкив нужно заменит.

Недопустимо также эксплуатировать генератор МАЗ зубренок с трещинами в крышках.

Визуально осматривают подшипники. Отсутствие внешних повреждений свидетельствует о возможности дальнейшего использования детали.

Во время ремонта генератора ЯМЗ исправность выпрямителя проверяют при помощи контрольной лампы с напряжением не > 24 В.

Осматривая ротор, убедитесь в прочности крепления подшипников.

Проверьте витковое замыкание. Определите сопротивление обмотки. Если параметр при температуре +25 градусов меньше 3,7 Ом, значит агрегат придется заменять.

Падение сопротивление — признак замыкания. Обмотку статора также нужно проверить. Витковое замыкание – одна из причин перегрева катушек генератора МАЗ зубренок.

Состояние обмотки определяется визуально. Если цвет катушек поменялся или элементы имеют видимые повреждения, требуется замена. Должна обеспечиваться надежная посадка в пазу без люфтов и зазоров.

Для проверки реле блокировки генератора МАЗ может потребоваться отпайка проводов. Места пайки рекомендуется помечать краской.

Кольца с выработкой нуждаются в проточке и полировке. Если диаметр детали меньше 3 см, необходима замена.

Окончательный этап ремонта генератора МАЗ

После проверки всех элементов собранную установку проверяют на работоспособность. Вращение ротора должно быть легким и непринужденным.

Недопустимы стуки и заедания. Посторонние звуки свидетельствует о неправильной сборке.

Проверку установки после ремонта генератора МАЗ применяют стенды, изменяющие частоту вращения ротора. Задают необходимое напряжение и производят замеры.

Генератор устанавливают на двигатель только после полной проверки.

Неисправности

Поломки ГУ могут быть как в электрической, так и в механической части. Признаками дефектов являются отсутствие зарядного тока при работе двигателя автомобиля или падение напряжения в момент включения большой нагрузки. В первом случае неисправность чаще всего связана с отсутствием тока возбуждения или выходом из строя регулятора напряжения, а во втором — с пробуксовкой приводного ремня.

Все дефекты устраняемые, кроме тех, которые связаны с повреждением обмоток статора и ротора. В этом случае необходима агрегатная замена механизма.

Ремонт

Для устранения неисправностей ГУ необходимо демонтировать со штатного места. Выявить неисправность можно только разобрав устройство. В результате должно получиться 2 половины: первая, состоящая из передней крышки со шкивом и якорем, вторая — из задней крышки и статора. Для проведения проверок и замеров обмотку статора отсоединяют от выпрямительного блока. Катушки проверяют на целостность и пробой на корпус.

Для измерения сопротивления обмоток используют тестер, а замыкания на корпус — мегаомметр на 100 В.

Использование контрольных ламп на 220 В запрещено по требованиям безопасности. Аналогично проверяется обмотка возбуждения. Поврежденные элементы подлежат замене.

Перечень элементов.

Условное обозначение	Наименование элемента	Тип элемента
VT1, VT2, VT4	Транзисторы	КТ3107Б
VT3	Транзистор	КТ817Г
VT5, VT6	Транзисторы	КТ837Х
VD1, VD4, VD5	Диоды	КД209А
VD2	Стабилитрон	Д818Б
VD3	Стабилитрон	Д814Б
VD6	Диод	КД202В
С1, С3	Конденсаторы	К73-9-0,47мкФ
С2	Конденсатор	К73-9-0,22мкФ
R1	Резистор	МЛТ-0,5-820 Ом
R2	Резистор	МЛТ-0,5-11 kОм
R3	Резистор	МЛТ-0,5-620 Ом
R4	Резистор	МЛТ-0,5-910 Ом
R5	Резистор	МЛТ-0,5-4,3 кОм
R6	Резистор	МЛТ-0,5-1 кОм
R7	Резистор	МЛТ-0,25-1 кОм
R8	Резистор	МЛТ-0,25-10 кОм
R9	Резистор	МЛТ-0,25-3,6 кОм
R10	Резистор	МЛТ-2-1 кОм
R11	Резистор	МЛТ-0,5-2,2 кОм
R12	Резистор	МЛТ-0,5-220 Ом
К1	Реле	Ограничитель тока нагрузки
К2	Реле	115. 3747

Описание работы реле.

Регулирование напряжения генератора осуществляется следующим образом.

При включении аккумуляторных батарей ток проходит через вывод «Б» реле-регулятора, эмиттерные переходы транзисторов VT6,VT5 и резистор R10. Составной транзистор VT5 — VT6 открывается и через реле К2 подключает обмотку возбуждения генератора. Ток, питающий обмотку возбуждения генератора, ограничивается ее активным сопротивлением и падением напряжения на эммитер-коллекторном переходе транзистора VT6. Выходной делитель, состоящий из резисторов R1 — R5, рассчитан таким образом, что при подключении аккумуляторных батарей их напряжения недостаточно для пробоя стабилитронов VD2 и VD3.При увеличении частоты вращения генератора его напряжение увеличивается. Когда напряжение генератора будет достаточным для пробоя стабилитронов VD2 и VD3, транзисторы VT1 и VT2 открываются, а VT5 — VT6 закрывается. Ток в цепи возбуждения генератора прерывается, его напряжение уменьшается, стабилитроны VD2, VD3 и транзисторы VT1 и VT2 закрываются, а составной транзистор VT5 — VT6 открывается. Далее процесс регулирования повторяется — напряжение в системе поддерживается автоматически. Для уменьшения влияния пульсации напряжения генератора на уровень регулируемого напряжения между точкой соединения резисторов R3,R4 и плюсовой шиной реле-регулятора включен конденсатор С1. Защита выходного транзистора VT6 от перегрузок по мощности при коротком замыкании вывода «Ш» обеспечивается за счет автоматического снижения тока в шунтовой цепи реле-регулятора до 0,05-0,1А по следующему принципу.При открытом выходном транзисторе VT6 и замкнутой обмотке возбуждения генератора в первоначальный момент времени ток в цепи транзистора VT6 ограничивается индуктивным сопротивлением присоединительных проводов. В дальнейшем транзистор VT6 переходит в линейный режим усиления, напряжение на его переходах «эмиттер-коллектор» увеличивается, а в цепи: конденсатор С2-резистор R11-переход «база-эмиттер» транзистора VT4 — протекает ток, открывающий транзистор VT4. Транзисторы VT5 — VT6 при этом закрываются. В таком состоянии схема находится в течение времени, обусловленного постоянной времени цепи, состоящей из конденсатора С2 и резистора R11. После завершения процесса зарядки конденсатора транзистор VT4 закрывается, а транзисторы VT5 — VT6 открываются. При этом конденсатор С2 быстро разряжается через диод VD5 и открытый транзистор VT5. Далее процесс протекает аналогично описанному выше, в результате чего в системе происходят устойчивые автоколебания. Так как постоянная времени цепи заряда конденсатора С2 выбрана значительно больше, чем постоянная времени его разряда, то через выходной транзистор VT6 протекает импульсный ток, среднее значение которого не превышает 0,1А.После устранения короткого замыкания реле-регулятор включается в работу автоматически.

Генератор 21213 в 2121

Генератор 21213 в 2121

NIVA-FAQ	ФОРУМ  | НОВИНКИ FAQ  |  КАРТА САЙТА  |  ПОИСК ПО САЙТУ

Генератор 21213 в 2121  Авторы KEROSIN, alfa610, kolanattt

Предлагаемая схема служит для использования генератора 21213 в ВАЗ-2121 без внедрения в диодный мост, используя реле для управления контрольной лампой. Схема применима на любых автомобилях, имеющих генераторы старого образца с отдельным блоком реле-регулятора. 

Необходимо приобрести два реле с кронштейнами крепления. Также лучше всего использовать оба реле пятиконтактные, чтобы в случае выхода из строя реле возбуждения генератора в полевых условиях его можно было заменить аналогичным реле выключения сигнальной лампы. На Ниве 2121 оба реле устанавливаются на место крепления штатного реле включения лампы на правом брызговике рядом с расширительным бачком.

Масса реле заводится непосредственно под саморез крепления реле. Провод возбуждения подпаивается в удобном месте к проводу управления втягивающим реле стартера после зачистки участка изоляции (провод не разрезать!). Место пайки надёжно изолируется. Контакты-«мамы», которыми обжаты концы проводов, идущих к реле, нужно тоже надежно изолировать кембриками. Для этих целей не покупайте тоненькие кооперативные «мамы» — они совершенно не держатся на месте и являются причиной всякого рода глюков.

Найдите разъемы из более толстого материала.

Как это всё работает

При запуске двигателя, когда вы поворачиваете ключ и втягивающее реле замыкает пятаки стартера, начинают вращаться коленвал двигателя и ротор генератора. Для работы генератора необходимо подать ток в обмотку возбуждения. Этот ток мы берём через реле, которое замыкается одновременно с началом работы стартера через подпаянный к втягивающему реле стартера провод. Силовой плюс берётся с надёжного источника (например, с силового провода АКБ), управляющий — с провода втягивающего.

После того, как двигатель запущен, ключом размыкается цепь стартера, и вместе с ней выключается реле возбуждения. Генератор начинает вырабатывать ток, который появляется на том же проводе, через который происходило возбуждение. Этот ток удерживает во включенном состоянии второе реле, которое остаётся включённым всё время работы двигателя, пока на проводе возбуждения генератора не пропадёт ток. Ток управления берётся с провода генератора.

В реле использованы нормальноразомкнутые контакты, и при включении цепь контрольной лампы размыкается.

Плюс для лампы можно взять откуда угодно, где появляется напряжение после включения зажигания. Я использовал провода штатного реле включения лампы. Таким образом, любая неисправность генератора или обрыв ремня приведёт к пропаданию тока на возбуждения, разомкнёт цепь управления нормальноразомкнутого реле и, тем самым, замкнёт цепь лампы.

Схема проста, надёжна и легко ремонтируется.

KEROSIN, 28.12.03.

* * *

Недавно поставил себе на 2121 генератор от 21213 (вместо штатного Г221 42 Ампера). Схему возбуждения переделал вот таким способом. Реле взял, какое было: 12 В 5-и контактное, хотя подошло бы и 4-х контактное (такие стоят везде на Ниве), катушку реле зашунтировал резистором 51 Ом 2 Вт (то есть подключил параллельно). Отсоединил провода от родного реле и подключил к новому реле, как показано на рисунке:

Схема сразу заработала.

Плюсы схемы: не требует переделки родной проводки, по надобности можно обратно поставить старый генератор, катушка реле находится под напряжением только при незаведённом двигателе. Если в данной схеме выйдет из строя реле, лампочка контроля заряда не будет гореть на заглушенном двигателе, но генератор будет получать начальный импульс через резистор и продолжать работать.

Минусы: резистор 51 Ом 2 Вт не везде можно найти (можно поэкспериментировать с другими номиналами резистора). 

alfa610, 16.02.13.

* * *

С приходом осени, с укорачиванием дня и всё более длительной ездой с включенными фарами, встала в полный рост проблема утренней заводки Нивки. Аккумулятор бастовал и не хотел крутить стартер после ночных поездок. Решением виделась замена генератора на более мощный. В магазине порасспрашивал продавцов, мужики оказались в теме и один даже менял, с его слов, генератор на своей семёрке. В результате был куплен генератор от 213-ой, хотя на этикетке, на генераторе, написано . ..214-…. Но, главное, там же было написано, что мощность генератора 80 Вт, что почти в 2 раза больше моего родного и мудрить с креплениями не нужно, всё есть готовое. Вместе с генератором, по совету продавца, были куплены нижнее крепление на блок для этого генератора, натяжная планка, болт на 13 с зубчатой гайкой для натяжки ремня и нижний болт-ось в сборе с шайбочками, втулочками и резиночками. Так же было куплено реле РС-527. Провод, клеммы мамы-папы и так имелись в наличии.

Ну, к сути…
1) Снимаем генератор. Думаю, не стОит расписывать, всё и так там понятно. Предварительно, конечно, была снята защита картера и брызговик под генератором.
2) Устанавливаем новое, дюралевое, или какое оно там, но только не железное, как старое, крепление на блок. Новое нижнее крепление имеет три отверстия под болты крепления, но у меня в блоке цилиндров было всего два. Дырявить блок цилиндров желания и возможности не было, поэтому использовал те же болты в те же два отверстия.
3) Прежде, чем установить гену на крепление, нужно выбить из заднего уха на корпусе гены, разрезную стальную втулку. Выбивал длинным болтом на 6, вышла легко. Ставим гену на крепление, заводим болт-ось (с шайбочками — всё там понятно, нужно просто иметь болт в руках) и закручиваем гайку так, чтобы гена не болтался. Тут вылез первый косячок. Оказалось, что шкив гены не в плоскости с шкивом помпы. Снизу было видно, что наружное расстояние ушей гены меньше внутреннего расстояния между ушами крепления на блоке. Нужно было выбрать этот зазор, подав гену назад. Вытащив болт крепления наполовину, вставил шайбу, толщиной мм 2, найденную в загашнике, между передним ухом крепления и передним ухом гены. Вставил ось, затянул — шкивы в плоскости.

4) Прикрутил натяжную планку. Тут вылез второй косячок — планка была винтом. Этот косячок исправлен был с помощью волшебной кувалды. Завёл ремень на шкивы, натянул его и закрутил зубчатую гайку.
5) Из старого генератора выходило 2 провода, чёрный и жёлтый, которые оканчивались двойным разъёмом-папой. Соответственно из жгута был разъём-мама. Подготавливаем отрезок провода, длиной см 30 и не тоньше, чем жёлтый, с разъёмом, на одном конце мама, а на другом — папа. Папу вставляем в разъём, что из жгута, в жёлтый провод. Маму одеваем на единственную клемму на генераторе. Чёрный провод из разъёма, что из жгута, никуда не подключаем.
6) Закручиваем на шпильку генератора силовые провода — те, что так же стояли на старом генераторе. Есессно, не забываем почистить клеммы.
7) На правом брызговике под капотом стоят два реле. Одно большое, РР-308. Снимаем два подходящих к нему провода, изолируем их концы и закрепляем, чтобы они не болтались. Второе реле, РС-702, поменьше первого, но тоже в металлическом корпусе. Берём, купленное заранее, реле РС-527 и переносим на него все провода с 702-го так, как они располагались на 702-м. Оба реле имеют по 4 контакта и расположение этих контактов на обоих реле одинаково, так что перепутать что-то сложно.

Вот, собственно, и всё! Закручиваем обратно защиту картера, проверяем сделанное на предмет ошибок и забытых ключей и… Заводим двигатель, наблюдаем, как красная лампочка зарядки на панели гаснет и радуемся, что теперь наш аккумулятор будет всегда заряжен на 100%!

Идея не моя, слаб я в электрике для таких финтов. Почерпнута была идея вот здесь: https://www.niva4x4.ru/t/Kpd3hJj7Rgi7XOP0FrHi8Q/10#6BrvygZjT_m1bekyl4ynQw

kolanattt, 13.10.16.

Потеря поля (возбуждение) генератора – Воздействие, методы защиты и режимы отключения – Полный обзор в синхронном генераторе.

В этой статье описываются ситуации, которые могут привести к потере возбуждения, влияние потери поля на генератор и систему, типичные средства обнаружения этого ненормального рабочего состояния, методы защиты и режим отключения от этого состояния.

Статья была задокументирована со следующим содержанием:

1.    Краткое обсуждение сценария после потери поля (возбуждение)

2.    Ситуации для создания состояния потери поля

2.1. Потеря поля во время работы

2.2. Непреднамеренное включение питания

3.    Влияние потери поля на работоспособность генератора и системы

3.1. Эффект из-за потери поля во время работы

3.2. Эффект из-за непреднамеренного включения питания

4.     Методы защиты для ЗАЩИТЫ ПО СНИЖЕНИЮ ИЛИ ПОТЕРИ ВОЗБУЖДЕНИЯ (40)

4.1. ЗАЩИТА ОТ ПОТЕРИ ВОЗБУЖДЕНИЯ С ДИСТАНЦИОННЫМИ (21) РЕЛЕЙ

4.2. ЗАЩИТА ОТ ПОТЕРИ ВОЗБУЖДЕНИЯ С РЕЛЕ ТИПА VAR

5.    Режимы отключения

1.    Краткое обсуждение сценария после потери поля (возбуждение)

Синхронные генераторы не предназначены для работы без возбуждения постоянным током. В отличие от асинхронных машин, вращающиеся поля не способны непрерывно обрабатывать циркулирующие токи, которые могут протекать в поковке ротора, клиньях, амортизирующих обмотках и стопорных кольцах при недовозбуждении или потере поля.

Когда генератор теряет возбуждение во время нормальной работы, его скорость увеличивается на величину от 3 до 5% от нормальной. Величина увеличения скорости зависит от нагрузки генератора до потери возбуждения. Слегка загруженный блок

испытает гораздо меньшее увеличение скорости, чем полностью загруженный. Кроме того, ток статора обычно увеличивается, потому что генератор без поля будет работать как асинхронная машина, получая реактивную мощность возбуждения от сети. Соответственно, ток статора может увеличиться до 100 % от его номинального значения.

Увеличение линейного тока будет усугубляться перегревом компонентов ротора, токами, индуцируемыми в ковочной и демпфирующей обмотках, если таковые имеются, а также перегревом концевых областей сердечника статора. В этих условиях полностью загруженный отряд, потерявший свое поле, может очень быстро получить серьезные повреждения. Поэтому защита от пропадания поля настроена на относительно быстрое срабатывание сигнализации и отключение устройства.

В периоды высокого напряжения в системе действие регуляторов напряжения может снизить напряжение возбуждения до такой степени, что это может привести к срабатыванию реле потери поля генератора или потере синхронизма генератора с системой. Для предотвращения таких случаев применяется ограничитель минимального возбуждения. Действие ограничителя предотвращает дальнейшее снижение выходного напряжения возбудителя за счет действия регулятора напряжения. Ограничитель минимального возбуждения должен быть установлен таким образом, чтобы действие ограничения происходило до срабатывания соответствующей релейной защиты при потере поля. Соответственно, релейная защита при потере поля срабатывает до потери устойчивости в установившемся режиме. Однако ограничитель минимального возбуждения должен обеспечивать работу генератора с максимальным опережающим коэффициентом мощности для обеспечения поддержки энергосистемы в условиях эксплуатации, когда необходимо ограничить высокие напряжения системы.

Реле потери возбуждения обычно входят в комплект защиты генератора для защиты ротора от повреждения при работе с пониженным возбуждением. Реле импедансного типа обычно применяются для автоматического отключения устройства с короткими временными задержками всякий раз, когда поток VAR в машину становится чрезмерным. Пределы в АРН должны быть установлены для предотвращения срабатывания реле потери возбуждения всякий раз, когда АРН находится в автоматическом режиме работы.

Машину нельзя повторно синхронизировать с системой после отключения по потере возбуждения, пока не будет завершено расследование для определения причины срабатывания реле. Учитывая сложность современных систем возбуждения, необъяснимые события не так уж редки. Инженеры или техники должны осмотреть физическую систему возбуждения, проверить калибровку реле потери возбуждения, проверить сопротивление обмотки возбуждения постоянному току и проверить любой доступный мониторинг сбора данных, который может подтвердить рабочее состояние. Затем блок можно запустить для тестирования, и правильность работы системы возбуждения может быть подтверждена операциями перед синхронизацией блока с системой.

2.    Ситуации возникновения состояния потери поля

Источник возбуждения генератора может быть полностью или частично удален в следующих двух наиболее распространенных ситуациях:

2.1. Потеря поля во время работы

Существует ряд событий, которые могут привести к случайному отключению источника возбуждения от генератора. Это может произойти как для бесщеточных устройств, так и для устройств с внешним возбуждением. Например:

·      Случайное срабатывание выключателя,

·      Обрыв цепи возбуждения,

·      Короткое замыкание возбуждения (пробой контактных колец),

·      Отказ системы регулирования напряжения или

900 02 ·   Отказ системы регулирования напряжения или

900 02 ·   .

·      Человеческая ошибка, связанная с переводом АРН в ручной режим и неэффективным управлением при работе генератора с опережающим коэффициентом мощности (режим недовозбуждения) 

2.2. Непреднамеренное включение

Это состояние может возникнуть, если генератор находится в состоянии покоя, а трехфазный выключатель главного генератора случайно замкнут, соединяя его с энергосистемой, магнитный поток, вращающийся в воздушном зазоре (газовом зазоре) машины с синхронной скоростью, индуцируют большие токи в роторе. Затем ротор начнет вращаться как асинхронный двигатель.

3.    Влияние потери поля на работоспособность генератора и системы

3.1. Эффект из-за потери поля во время работы

Если по какой-либо причине ток возбуждения падает до нуля, когда генератор подключен к системе, машина начинает работать как асинхронный генератор. Ротор работает со скоростью, немного превышающей синхронную скорость, и возникают токи с частотой скольжения. Они проникают глубоко в корпус ротора, поскольку имеют низкую частоту. Это может привести к сильному искрению между компонентами ротора и сильному нагреву. Торцы сердечника статора также испытывают нагрев за счет потоков рассеяния в концевой области, более сильный, чем при работе на недовозбуждении коэффициента мощности. Защита обычно обеспечивается для предотвращения или минимизации продолжительности этого режима работы с помощью так называемого реле потери поля. Какой бы ни была причина, потеря возбуждения может создать серьезные условия для работы как генератора, так и системы.

·       Газовые/паротурбинные генераторы

Когда синхронный генератор теряет возбуждение, он разгоняется и работает как асинхронный генератор. Он будет продолжать снабжать систему некоторой мощностью и получать возбуждение от системы в виде реактивной мощности. Проскальзывание машины и выходная мощность будут зависеть от начальной нагрузки машины, импеданса машины и системы и характеристики регулятора. Высокие импедансы системы обычно приводят к высокому скольжению и низкой выходной мощности.

Если генератор изначально работает с полной нагрузкой, когда он теряет возбуждение, его скорость будет на 2–5 % выше нормальной. Уровень кВАРС, получаемый из системы, может быть равен или превышать номинальную мощность генератора в кВА.

Если генератор изначально работает с пониженной нагрузкой (например, 30% нагрузки), скорость машины может быть только на 0,1–0,2% выше нормальной, и он получит пониженный уровень переменных от системы.

Как правило, наиболее тяжелым состоянием как для генератора, так и для системы является потеря возбуждения генератора при работе с полной нагрузкой. В этом случае токи статора могут превышать 2,0 о.е. и, поскольку генератор потерял синхронность, в роторе могут возникать высокие уровни тока. Эти высокие уровни тока могут вызвать опасный перегрев обмоток статора и ротора за очень короткое время. Кроме того, поскольку состояние потери поля соответствует работе при очень низком возбуждении, это может привести к перегреву концевых частей сердечника статора. Нельзя сделать общих утверждений относительно допустимого времени работы генератора без возбуждения; однако на скоростях, отличных от синхронных, он очень короткий.

Что касается воздействия на систему, потребление реактивной мощности из системы может привести к снижению напряжения в системе и тем самым повлиять на работу генераторов на той же станции или в другом месте системы. Кроме того, повышенный реактивный поток в системе может вызвать снижение напряжения и/или отключение линий передачи и, таким образом, отрицательно сказаться на стабильности системы. слив var все еще может быть вредным для системы.

·       Гидрогенераторы

Из-за заметности обычный гидрогенератор может выдерживать 20–25% нормальной нагрузки без поля и не терять синхронность. Фактическая грузоподъемность зависит от характеристик машины и системы. Кроме того, работа с почти нулевым полем и при пониженной нагрузке часто необходима для приема зарядного тока линии. Однако, если потеря поля происходит, когда гидрогенератор работает с полной нагрузкой, он будет вести себя и производить те же эффекты, что и паротурбинный генератор. Высокие статорные и наведенные токи возбуждения могут повредить статорную обмотку, обмотки возбуждения и/или амортизирующие обмотки, что приведет к потреблению реактивной мощности в системе.

3.2. Эффект от непреднамеренного включения питания

Если генератор находится в состоянии покоя, а трехфазный выключатель основного генератора случайно замкнут, соединяя его с энергосистемой, магнитный поток, вращающийся в воздушном зазоре (газовом зазоре) машины с синхронной скоростью, индуцируют большие токи в роторе. Затем ротор начнет вращаться как асинхронный двигатель. Очень высокие токи, индуцируемые в роторе, будут течь по его поверхности, в поковке, клиньях и стопорных кольцах. По мере ускорения ротора токи будут проникать все глубже и глубже. Максимальное повреждение происходит при низкой скорости и больших токах, концентрирующихся в тонком поперечном сечении вокруг поверхности ротора (из-за скин-эффекта). Температуры, создаваемые большими токами, протекающими в относительно небольшом поперечном сечении ротора, создают очень большие перепады температур и большие механические напряжения внутри ротора. Области, наиболее подверженные повреждениям, находятся на концах кольцевых гибких прорезей. Другими областями являются клинья и стопорные кольца, установленные на корпусе, область, где кольца касаются поковки, и концевые клинья.

Начальный ток статора, подаваемый от энергосистемы, также будет очень высоким, но наиболее уязвимой частью генератора является ротор. По мере увеличения скорости ротора напряжения увеличиваются, в то время как температуры нагруженных областей также увеличиваются из-за циркулирующих токов в корпусе ротора. Генераторы были разрушены в результате этого события, поскольку экстремальные температуры снижают прочность материалов компонентов. Внутренние компоненты ротора настолько ослаблены, что больше не могут выдерживать приложенные нагрузки. В результате могут выйти из строя клинья ротора или стопорные кольца. Поэтому для генератора необходима защита, даже когда он не работает, чтобы предотвратить или, по крайней мере, ограничить движение двигателя из состояния покоя.

Перегретые концы кольцевых гибких пазов могут со временем привести к образованию трещин в поковке, нарушая ее целостность. На нагрев концов сердечника статора сильное влияние оказывает магнитный поток рассеяния в концевой области. Это поле является комплексным и зависит от величины и углового положения тока в обмотках статора и ротора.

4.    Практики защиты от ПОНИЖЕННОГО ИЛИ ПОТЕРЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ (40)

Наиболее широко используемый метод защиты от условий потери поля основан на использовании импедансных элементов. Они основаны на том факте, что импеданс, видимый с клемм машины, следует характерной схеме при потере поля (см. рисунок ниже. Траектории импеданса, за которыми следует событие потери поля, в зависимости от состояния нагрузки устройства). до возникновения, как видно на клемме генератора).

Иногда используются два реле, каждое из которых следит за импедансом в своей рабочей области, чтобы регистрировать состояние потери поля независимо от уровня предаварийной нагрузки. Непосредственное измерение тока возбуждения или определение мощности реактивной мощности, подаваемой на генератор, иногда используется для аварийной сигнализации и отключения, но в основном для аварийной сигнализации и редко в качестве первичной защиты.

Существуют различные требования к проектированию и настройке системы защиты от потери поля в зависимости от типа расположения машины (тандемная, перекрестная, двойная обмотка и т. д.).

4.1. ЗАЩИТА ОТ ПОТЕРИ ВОЗБУЖДЕНИЯ С ДИСТАНЦИОННОЙ (21) РЕЛЕЙ

Защита для предотвращения нестабильной работы, возможной потери синхронизма и возможного повреждения важна и применяется для всех синхронных машин. Такая защита входит в состав системы возбуждения, поставляемой с машиной, но дополнительную защиту рекомендуется использовать самостоятельно, как дополнительную, так и резервную. Для этой цели применяются дистанционные реле.

Обычно поле генератора настраивается таким образом, чтобы в систему поступала мощность с небольшим отставанием. На следующем рисунке представлен обзор работы синхронной машины:

 Отстающий показатель мощности n в первом квадранте является нормальной рабочей областью. Когда возбуждение (поле) уменьшается или исчезает, ток перемещается в четвертый квадрант. В этом квадранте система должна обеспечивать недостающую реактивную мощность. Синхронные генераторы имеют низкую или пониженную стабильность в этой области. Если система может обеспечить достаточную индуктивную реактивную мощность без большого падения напряжения, блок может работать как индукционный привод. В противном случае синхронность теряется. Это изменение не мгновенное, а происходит в течение определенного периода времени, в зависимости от устройства и подключенной системы. Если поле было случайно отключено, раннее оповещение может позволить оператору восстановить его и избежать ценного и трудоемкого отключения и перезапуска. Если поле не может быть быстро восстановлено, установка должна быть остановлена. Генераторы имеют характеристики, известные как кривые производительности. Типичные кривые показаны на рисунке а ниже.

Температурные пределы в первую очередь являются зонами, поэтому эти кривые являются тепловым пределом разработчика. Поскольку перегрев зависит от работы, три дуги окружности определяют пределы. В одной области эксплуатации пределом является перегрев обмоток ротора; в другом — в обмотках статора; и в третьих, в железе статора. Генераторы следует эксплуатировать с осторожностью в ведущей или отрицательной реактивной зоне. Дополнительным пределом здесь является предел устойчивости в установившемся режиме (SSSL).

Определяется как дуга окружности, где смещение (центр) и радиус равны

Где V — фазное напряжение генератора на клеммах нейтрали, X — полное эквивалентное сопротивление подключенной системы, а Xd — синхронное ненасыщенное реактивное сопротивление. Это пределы мощности, обычно выражаемые в расчете на единицу, с Xs и Xd на базе генератора. Эта стационарная кривая устойчивости обычно выглядит так, как показано на Рисунке а выше. Оно зависит от генератора и подключенной системы, а также от напряжения. Хотя система и напряжение могут изменяться во время работы, они обычно относительно невелики для данной системы.

Система возбуждения генератора имеет ограничитель минимального возбуждения (известный как предел реактивного тока при недостаточном возбуждении), предотвращающий уменьшение поля регулятором возбудителя ниже заданного значения. Это характерно устанавливается чуть выше стационарной стабильности (см. Рисунок б).

Для применения дистанционного реле эти кривые мощности должны быть преобразованы в импедансы для построения по осям R–X.

Rc и Rv — коэффициенты трансформаторов тока и напряжения, используемые для дистанционного реле соответственно. Если график построен в омах первичной обмотки, коэффициент Rc/Rv не используется. Значение МВА под углом, указанным на кривой мощности, преобразуется в омы. Это преобразованное значение нанесено на диаграмму R–X под этим углом. Это преобразование показано на рисунке b как для кривых мощности при недостаточном возбуждении, так и для кривой стабильности.

Преобразование кривой стабильности можно упростить, если известны значения Xs и Xd. Тогда центр окружности устойчивости (смещение) от начала координат составляет 1/2 (Xd-Xs), а радиус равен 1/2 (Xd + Xs). Если график представлен во вторичных омах, Xd и Xs должны быть во вторичных омах в соответствии с приведенным выше уравнением.

На диаграмме R–X на рис. b начало координат находится на клеммах генератора, при этом Xd нанесено ниже начала координат, а X s — выше; Кроме того, это конкретное увеличение или более высокая мощность обозначена большим расстоянием от начала координат на рисунке а, но более коротким вектором импеданса на рисунке b. Таким образом, на диаграмме мощности (рис. а) мощность в безопасном режиме находится в пределах кривых возможностей и стабильности, но вне кривых на рис. б. Ограничитель минимального возбуждения работает на уровне мощности меньше предела устойчивости. Нормальная рабочая зона показана на рисунке b. При пониженном возбуждении или потере возбуждения вектор импеданса медленно перемещается по мере уменьшения потока в четвертом квадранте. Дистанционное реле (40), закрывающее эту область, является хорошим средством обнаружения этого состояния. Доступны несколько режимов настройки.

4.1.1. При полной потере поля

дистанционное реле устанавливается, как показано меньшим кружком на рисунке b. Диаметр порядка Xd, при этом верхняя часть круга находится на 50%–7,5% от Xd’ ниже начала координат. Xd’ — переходное реактивное сопротивление генератора. Реле срабатывает, когда вектор импеданса входит в эту окружность.

Время работы около 0,2–0,3 с используется при полном отключении генератора.

4.1.2. Для обнаружения слабого возбуждения, частичной или полной потери

диаметр устанавливается предпочтительно в пределах минимальной настройки ограничителя возбуждения, но вне кривых предельных возможностей генератора и стабильности. Это показано пунктирным кружком большего диаметра. Не всегда легко сделать эту настройку так, как это предлагается; может потребоваться здравый смысл и компромисс. Направленный блок необходим, чтобы избежать срабатывания близлежащих разломов и устойчивых переходных колебаний. Работа реле (40) находится ниже пунктирной линии направления и в пределах большего пунктирного рабочего круга. Везде, где это применимо, для контроля работы реле используется устройство минимального напряжения, настроенное на падение между 87% и 80% нормального напряжения. Если энергосистема может подавать реактивную мощность на генератор без значительного падения напряжения, срабатывает аварийный сигнал для возможных корректирующих действий, за которым следует отключение после определенной временной задержки. Типичные используемые задержки варьируются в зависимости от машины и системы, но составляют от 10 секунд до 1 минуты.

Если напряжение падает ниже уставки единицы измерения напряжения, инициируется отключение с временем срабатывания около 0,2–0,3 с.

4.1.3. Для больших и важных генераторных установок используется комбинация (4.1.1) и (4.1.2) путем применения двух (40) реле потери поля.

4.2. ЗАЩИТА ОТ ПОТЕРИ ВОЗБУЖДЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ РЕЛЕ ВАРИАНТА

Реле направленной мощности, подключенное для срабатывания индуктивных переменных от подключенной системы, может применяться для обнаружения потери возбуждения. Приложение показано на рисунке 9 ниже.0003

где реле имеет 8 градусную характеристику. Нормальная работа синхронного генератора — это киловаттная (кВт; МВт) мощность с индуктивными переменными, поступающими в подключенную систему. Когда поле генератора ослабевает или теряется, система будет пытаться подавать индуктивные переменные, чтобы продолжить работу в качестве асинхронного генератора. Таким образом, ток генератора будет перемещаться в ведущую область (переменная от системы) для срабатывания реле переменной, как показано. Для предотвращения работы в переходных режимах рекомендуется выдержка времени 0,2 с.

Ненужное срабатывание схем дистанционных реле в этих условиях можно предотвратить, контролируя схемы с реле минимального напряжения или реле максимальной частоты.

Уровень отключения этого реле минимального напряжения должен быть установлен на уровне 90–95 % от номинального напряжения, и реле будет подключено к блокировке отключения при срабатывании и разрешению отключения при отключении.

Реле максимальной частоты будет настроено на срабатывание при 110 % номинальной частоты и будет подключено к блокировке отключения при срабатывании и разрешению отключения при сбросе.

Когда две или более машины соединены вместе на уровне напряжения машины, включая перекрестные блоки, любой блок минимального напряжения, контролирующий потерю поля, должен быть установлен на более высокое значение или его контакты должны быть закорочены, потому что регулятор напряжения и система возбуждения хорошего машина(ы) будет поддерживать напряжение.

На небольших генераторах потеря поля может быть обнаружена путем измерения величины тока возбуждения или с помощью силового реле, подключенного к датчику потока переменной мощности в генератор, или путем определения угла коэффициента мощности, превышающего некоторый угол, например 30 Н при недовозбуждении. Эти устройства, как правило, менее безопасны, чем подход с дистанционным реле, и поэтому часто используются только для подачи сигнала тревоги.

5.    Режимы отключения

Защита от потери возбуждения обычно подключается к отключению главного выключателя(-ей) генератора, выключателя возбуждения и вспомогательных устройств блока переключения. Размыкатель возбуждения срабатывает, чтобы свести к минимуму повреждение поля ротора в случае потери поля из-за короткого замыкания поля ротора или пробоя токосъемного кольца. При таком подходе, если потеря поля была вызвана каким-либо условием, которое можно было бы легко исправить, тандемный составной генератор можно было бы быстро повторно синхронизировать с системой.

Этот подход может быть неприменим с прямоточными котлами, агрегатами с перекрестным соединением или агрегатами, которые не могут передавать достаточные вспомогательные нагрузки для обслуживания котла и топливных систем. В этих случаях запорные клапаны турбины также сработали бы. Блоки кросс-коммутации с непосредственно соединенными цепями статора могут быть повторно синхронизированы с системой только в том случае, если блоки синхронизированы друг с другом. Если блоки не синхронизированы, необходимо использовать обычные процедуры запуска, чтобы вернуть блоки в линию. Однако недавние разработки в отрасли показали, что может быть возможно повторно синхронизировать некоторые генераторы перекрестного соединения после случайного отключения, не возвращая два генератора к частоте вращения шестерни.

Эта процедура должна быть установлена ​​только после очень тщательного обсуждения с производителем. Дополнительные сведения об отключении см. в IEEE Std 502-1985.

BE1-40Q, реле потери возбуждения

BE1-40Q, реле потери возбуждения

Эти реле обеспечивают защиту синхронных генераторов от серьезных повреждений путем обнаружения потери возбуждения.

• Преимущества
• Руководства
• Бюллетени
• Технические ресурсы
• Приложения
• Тематические исследования

Преимущества

• Точная защита, обеспечиваемая истинным измерением реактивной мощности.
• Минимальные затраты на КТ и ПТ благодаря низкой нагрузке на датчики.
• Уменьшенная нагрузка на батарею благодаря низкому источнику питания.
• Точная, воспроизводимая и надежная работа.
• Simple HMI обеспечивает четкие и интуитивно понятные настройки для легкой настройки.
Светодиодные мишени
• обеспечивают четкое оповещение о состоянии.
• Легко выполняйте тесты систем и устройств в корпусе с помощью тест-полосок.

Руководства

• Руководство по эксплуатации

  • BE1-40Q Руководство по эксплуатации, версия S, английский (2,2 МБ)

Бюллетени

Технические ресурсы

• Руководство по применению

• Технический документ

  • Технический документ: Применение защиты от изолирования для промышленных и коммерческих генераторов (592,1 КБ)

    Проблемы, связанные с изолированием энергосистем промышленных или коммерческих объектов, где синхронный генератор работает параллельно с источником электроэнергии.