Budicí systémy, které se v současnosti používají na lodích aktivní flotily, jsou uzavřené smyčky, kombinované, přímého typu s amplitudově-fázovým slučováním. Řídicím objektem je především spolehlivý bezkomutátorový synchronní generátor s předbuzením nebo bez něj.
Bezkomutátorový synchronní generátor
Jednou z hlavních nevýhod při servisu lodních synchronních generátorů je přítomnost kartáčového prstence. Tato jednotka se během provozu nejvíce opotřebovává. Velké množství prachu z uhlíkových kartáčů znečišťuje vinutí a vytváří vodivé můstky mezi proudovými částmi synchronního generátoru a skříní: zhoršuje se izolace generátoru, snižuje se jejich životnost, vyžaduje mimořádné opravy s úplnou demontáží.
To vše u bezkomutátorových synchronních generátorů chybí. SG je buzen malým střídavým budičem, který se skládá z třífázového vinutí umístěného na rotoru generátoru a elektromagnetických pólů umístěných na statoru vedle statorového vinutí hlavního stroje. Budicí vinutí budiče je napájeno stejnosměrným proudem z automatického regulátoru napětí. Třífázový střídavý proud vznikající ve vinutí rotoru je usměrněn třífázovým usměrňovačem umístěným na rotorovém vinutí budiče a je přiváděn do rotorového budícího vinutí generátoru. Usměrňovací zařízení bezkomutátorového generátoru se skládá z křemíkových diod zapojených přes třífázový můstkový obvod, nastavitelného předřadného odporu a vyhlazovacího kondenzátoru.
Bezkomutátorový synchronní generátor (obr. 1.1) se skládá z následujících komponent, kde:
G — statorové vinutí, výstup;
FG — budicí vinutí rotoru generátoru;
Si – blok rotačních křemíkových usměrňovačů;
E — vinutí rotoru budiče, výstup;
FE — vinutí buzení statoru;
EVA – externí reostat pro nastavení napětí;
AVR – automatický regulátor napětí (AVR).
Statorové vinutí synchronního generátoru je uloženo v drážkách statorového železa a skládá se ze tří vinutí spojených hvězdou.
Konstrukčně je BSG spojen se střídavým budičem a rotačním usměrňovacím zařízením do jednoho celku. Charakteristickým rysem BSG je absence sběracích kroužků a kartáčů.
Budič je reverzní třífázový synchronní generátor, u kterého je budicí vinutí stacionární a je napájeno přímo z automatického regulátoru napětí. V některých systémech buzení generátoru a regulace napětí diskutovaných níže (například „TAIYO“, „MITSUBISHI“) se budicí vinutí budiče skládá ze dvou částí: hlavní a řízené z AVR, které poskytuje spolehlivější počáteční buzení. Třífázové vinutí rotoru budiče, spojené hvězdou, je spojeno s vinutím rotoru generátoru přes třífázový blok rotujících křemíkových usměrňovačů, který je umístěn mezi těmito dvěma vinutími, blíže k budiči, na speciální
Rýže. 1.1. Bezkomutátorový synchronní generátor
namontovaný izolační kroužek. Prstenec a ventily se otáčejí společně s rotory generátoru a budiče a jsou umístěny na společné hřídeli.
Třífázový střídavý proud vznikající rotací v rotorovém vinutí budiče je usměrňován třífázovým křemíkovým usměrňovačem umístěným na rotorovém vinutí budiče a na rotorové vinutí generátoru je přiváděno konstantní napětí. Umístění rotačních usměrňovačů na vinutí rotoru budiče je výhodné jak pro chlazení vzduchem, tak pro údržbářské a opravárenské práce při kontrole a výměně ventilů.
Kromě křemíkového usměrňovače jsou paralelně s výstupním napětím zapojeny vyhlazovací kondenzátor a vybíjecí rezistor, aby se zabránilo průrazu budicího vinutí a kondenzátoru.
Díky této konstrukci nejsou potřeba sběrací kroužky a kartáče pro přívod proudu do budícího vinutí generátoru. Budič tedy spolu s AVR umožňuje udržovat napětí generátoru s danou odchylkou při malém i velkém zatížení a poskytuje ochranu proti zkratu. Absence kartáčového zařízení výrazně zvyšuje spolehlivost BSG a snižuje mzdové náklady na údržbu díky absenci uhelného prachu na vinutích. Mohou být také použity při vysokých rychlostech otáčení primárních motorů, což poskytuje spolehlivější buzení.
BSG má stejně jako běžné synchronní generátory tlumicí vinutí. Je umístěn na vyčnívajících pólech rotoru a má vzhled širokých měděných tyčí spojených ve veverčí kleci. Účelem vinutí klapky je zabránit kolísání napětí v důsledku náhlých změn zatížení při paralelním provozu generátorů a také omezit nárůst napětí třetí harmonické s rostoucí zátěží.
Společným úsilím vinutí statoru generátoru a budiče vzniká výsledná magnetomotorická síla a následně budicí tok, zajišťující odezvu rotoru a úbytek napětí ve vinutí statoru generátoru ve všech provozních režimech – od volnoběhu. na jmenovité zatížení.
AC budičje rotační invertovaný synchronní generátor. Rotor je namontován na stejné hřídeli jako rotor generátoru a jedná se o třífázové vinutí střídavého proudu. Zatížení budiče je vinutí statorového pole, takže je zapotřebí vysokofrekvenční střídavý budič: čím vyšší frekvence, tím větší buzení. Vysoká frekvence však má tendenci zvyšovat ztráty železa. Protože nárůst počtu pólů je úměrný nárůstu frekvence, je frekvence z hlediska ekonomického návrhu zvláště omezena při použití při nízké rychlosti. V zásadě je frekvence přijatá pro střídavý budič 60 Hz.
Silikonový usměrňovač AC. S přihlédnutím k elektrickým a mechanickým vlastnostem musí být křemíkový usměrňovač pro bezkomutátorový synchronní generátor vysoce spolehlivý, malých rozměrů a hmotnosti.
Skládá se z křemíkové části, která je namontována vertikálně na tenkou základní desku, aby byl zajištěn spolehlivý kontakt mezi waferem, základnou a prvkem a napájecím vodičem. Tento typ silového kontaktu silikonového usměrňovacího prvku využívá svou obrovskou sílu, když je aplikován svisle spolu s tlakem směrem k základní desce a vykazuje vynikající výkon s ohledem na mechanické nevýhody, jako je vnější tlak, odstředivá síla, vibrace systému v akci. Všechny hlavní části křemíkového prvku typu PN přechod jsou umístěny v pouzdře, které obsahuje inertní plyn, jehož činnost není ovlivněna okolními atmosférickými podmínkami.
Kromě křemíkového usměrňovače jsou paralelně zapojeny kondenzátor a rezistor, který zabraňuje přepětí vinutí a zabraňuje jejich průrazu. Při montáži výše uvedeného FUJI El. pečlivě zkontrolovali jejich mechanickou pevnost a umístění, minimalizovali instalační prostor a dosáhli jednotné a účinné ventilace.
Z hlediska rozměrů si BSG zachovalo stejné rozměry jako konvenční SG.
V současné době se bezkomutátorové synchronní generátory úspěšně používají na lodích jako hlavní a nouzové zdroje elektřiny.
 Rýže. 1.2. Izolace hřídele BSG od indukčních proudů |
Aby se zabránilo výskytu proudů na hřídeli generátoru, které se objevují v důsledku nevyváženosti magnetického odporu magnetických obvodů, jsou na bočních krytech použity izolátory, jak je znázorněno na Obr. 1.2. Napětí na hřídeli pro generátory vysokých napětí a frekvencí je obvykle 1 V nebo méně a méně často několik voltů. Hodnota odporu izolátoru by měla být 1-3 kΩ. Pokud místy zmizí film nuceného mazání, může to vést k poruše ložisek nebo k poruše generátoru jako celku.
BSG v zásadě nevyžaduje mnoho práce na údržbu. Stačí častěji měnit filtry na přívodech vzduchu.
BSG tak poskytuje maximální spolehlivost s minimálními mzdovými náklady na údržbu.
