Меню

Как устанавливается напряжение у трехфазного генератора

Чем отличается трехфазный генератор от однофазного?

Особенности трехфазных генераторов

Заставка

Чтобы ответить на вопрос в заголовке статьи заглянем для наглядности в курс физики и посмотрим чем отличается однофазный ток от трехфазного.

Небольшой экскурс в физику

Однофазное напряжение

Все мы знаем розетки в квартире, них имеется напряжение 220 Вольт. Мы знаем, что к розетке можно подключить любой электроприбор. И мы знаем, что классическая вилка в розетке имеет 2 контакта.

Один из проводов называется нулевым, второй – фазным. На нулевом проводе всегда нулевой потенциал напряжения и он заземляется на подстанции. На фазном проводе (относительно нулевого) течет переменное напряжение, которое имеет синусоидальный вид: синусоида амплитуды поднимается до величины +220 Вольт, а потом опускается до величины –220 Вольт. Частота повторений колебаний – 50 Гц (т.е. 50 раз в секунду меняется синусоида).

Трехфазное напряжение

С трехфазным напряжением несколько сложнее. Возможно, вы не представляете себе, что это такое, поскольку обычный человек практически не сталкивается с таковым. Трехфазный ток используется в основном в производственных нуждах, для подключения мощных агрегатов, но, например, некоторые специфические приборы, используемые при строительстве или бытовые (такие как 3-фазная электроплита или 3-фазный компрессор), также могут запитываться от трехфазной сети.

Один из проводов называется нулевым, остальные три – фазными. На нулевом проводе у нас нулевой потенциал (провод заземлен). Каждый из трех фазный провод (вместе с нулевым) образует пару, и в этой паре проводов мы увидим такую же картину, что происходит с однофазным напряжением – та же синусоида, те же частота колебаний. Таким образом у нас получается система из трех однофазных токов связанных в единое целое (нулевым проводником). Но в каждой паре проводов синусоида напряжения сдвинута по времени на 1/3 (на 120 градусов) относительно любой другой пары. Такое смещение еще называют сдвигом по фазе. Это хорошо иллюстрирует картинка, где синусоиды каждой фазы наложены друг на друга.

Надеемся, теперь вы поняли принципиальную разницу между однофазным и трехфазным током.

Теперь перейдем к генераторам…

В чем же отличие между однофазным и трехфазным генератором?

Однофазные генераторы

Однофазные генераторы используются для питания только однофазных приборов и оборудования, которые для своей работы нуждаются в напряжении 220 Вольт. Это как раз все бытовые приборы и инструменты, которые окружают нас в быту. На приборной панели таких генераторов имеется одна или несколько розеток на 220 Вольт.

Все однофазные генераторы оснащены розетками на 220 Вольт / 16А, которые используются для подключения обычных приборов. Некоторые генераторы оснащены силовыми розетками 220 Вольт / 32А для подключения мощных потребителей (см. фото).

Обычная и силовая розетки на 220 Вольт на панели управления генератора

В подавляющем большинстве случаев для пользования в быту вам подойдет однофазный генератор (если вы не планируете подсоединять каких-либо трехфазных потребителей).

Трехфазные генераторы

Трехфазные генераторы могут быть использованы для питания как трехфазных, с напряжением питания 380 Вольт, так и однофазных приборов и оборудования. На приборной панели таких генераторов имеются розетки и на 380 Вольт и на 220 Вольт (см. фото). Такие электрогенераторы используются очень широко в промышленных целях, на предприятиях, на стройках и т.д.

Розетки на 220 Вольт и 380 Вольт на панели управления генератора

Подключение трехфазных генераторов к однофазным потребителям

Казалось бы, как хорошо: можно приобрести трехфазный генератор (с заделом на то, что в будущем возможно понадобиться подключать трехфазных потребителей) и запитывать им, допустим, свой загородный дом. Но не все так просто.

Читайте также:  Что такое переменный ток напряжением 380 вольт

Важным условием подключения однофазных приборов к трехфазному генератору является равномерное распределение нагрузки между тремя фазами, т.е. величины потребляемых мощностей, приходящиеся на каждую из фаз, должны быть приблизительно равны. Разница не должна превышать 25%. Иначе это может привести к такому явлению, как «перекос фаз», что может стать причиной преждевременного выхода электростанции из строя.

Учитывая сложности подключения и контроля за распределением электрической нагрузки, в бытовых условиях и в сетях с энергопотреблением менее 20 кВт использование трехфазных электрогенераторов нецелесообразно. Большинство современных бытовых устройств рассчитано на напряжение 220 Вольт, поэтому, если не планируется расширение сети, однофазные электростанции в полной мере справятся с возложенной на них задачей.

Мощность однофазных и трехфазных генераторов

Если с однофазным генератором все просто, есть выходное напряжение (220 Вольт) и есть мощность, которая соответствует паспорту изделия, то с трехфазными посложнее.

Номинальная мощность трехфазного генератора – это сумма мощностей, развиваемых в каждой фазе. Т.е. три фазы как бы делят общую мощность между собой. Соответственно, мощность, развиваемая в каждой фазе равна 1/3 номинальной мощности устройства, а это значит, что максимальная мощность однофазных потребителей, подключаемых к трехфазному генератору, может составить лишь 1/3 номинальной мощности устройства.

Поясним примером. Возьмем трехфазную электростанцию с номинальной мощностью 6 кВт. Согласно вышесказанному, к ней нельзя будет подключить однофазное оборудование мощностью 6 кВт, но возможно подключить 3-х однофазных потребителей с мощностью по 2 кВт. Причем, важно соблюдать равномерность нагрузки по фазам, не допуская перекоса фаз.

Трехфазные генераторы с полной мощностью по фазам

В ряде случаев к генератору необходимо подключать как трехфазное, так и однофазное мощное оборудование, или однофазное с большими пусковыми токами. Такие задачи обычно возникают на стройке. Раз полноценно пользоваться традиционным трехфазным генератором для подключения однофазных приборов нельзя, то напрашивается вопрос: «Как быть? Покупать два генератора: однофазный и трехфазный?»

Но решение есть – на рынке имеется ряд моделей генераторов, способных обеспечить одинаковую мощность как для одной, так и для трех фаз. Альтернаторы этих моделей способны работать как в одно-, так и в трехфазных режимах без потери выходной мощности. Выбор режима работы осуществляется переключателем на приборной панели.

Т.е., допустим мы имеем трехфазную электростанцию с полной мощностью по фазам номинальной мощностью 6 кВт. И к ней можно будет подключить как трехфазное, так и однофазное оборудование мощностью 6 кВт. Такие генераторы не имеют ограничений по подключению однофазных потребителей, присущим традиционным трехфазным генераторам.

На нашем сайте вы можете ознакомится и приобрести трехфазные генераторы с полной мощностью по фазам:

Источник



Регулирование напряжения трехфазного генератора

Регулирование напряжения генератора типа ГТ осуществляется с помощью блока БРН. Блок-схема БРН представлена на рис. 6.13

Рис. 6.13 Блок-схема блока регулирования напряжения БРН

Регулирование напряжения генератора осуществляется изменением тока в обмотке возбудителя с помощью трехфазного магнитного усилителя МУ2, который управляется промежуточным однофазным магнитным усилителем МУ1. На управляющую обмотку МУ1 подается напряжение управления с измерительного органа ИО, который служит для согласования входа МУ1 с выходом измерителя напряжения ИН. Напряжение для контроля на измеритель напряжения поступает через трехфазный трансформатор с генератора. Измеритель анализирует напряжения одновременно с трех фаз. В трехфазном генераторе недопустимо регулирование напряжения по одной фазе, т.к. будут возникать ошибки в процессе регулирования при несимметричной нагрузке, когда напряжения всех фаз будут различны. Измеритель напряжения бывает двух видов — фильтр прямой последовательности (на рисунке выделен пунктиром) и измеритель среднего напряжения ( на рисунке включен в схему). Фильтр прямой последовательности выделяет напряжение U1 пропорциональное прямой последовательности фаз в системе напряжений трехфазного тока. Так как потребители работают на прямой последовательности, то эта схема обеспечивает наиболее правильное регулирование. В схеме есть реактивный элемент С, который вносит ошибки в процесс регулирования при измерении частоты. Поэтому эта cхема применяется на самолетах, где частота поддерживается в пределах ± 0,25%. Вторая схема — это трехфазный двухполупериодный, мостовой выпрямитель (схема Ларионова). Он дает некоторую ошибку в процесе регулирования напряжения, но не реагирует на изменение частоты. Эта схема применяется на самолетах, где частота поддерживается в пределах 1÷5%

Читайте также:  Линейное напряжение фазовое напряжение

Защита системы электроснабжения переменного трехфазного тока

В системе электроснабжения переменного трехфазного тока предусмотрены следующие виды защит:

— от повышения и понижения напряжения и частоты,

— от коротких замыканий,

— от обрыва фаз и несимметрии фазных напряжений.

— от обратного чередования фаз

Защита от повышения и понижения напряжения и частоты

Защиту от повышения и понижения напряжения и частоты выполняет блок защиты и управления БЗУ. В основе схемы защиты используются измерительные схемы на полупроводниках и реле. Одна из типичных схем измерителя представлена на рис. 6.14.

Рис. 6.14 Схема измерителя напряжения в БЗУ

Это схема двухкаскадного усилителя. В БЗУ используются два блока измерителя напряжения БИН для защиты от повышения и понижения напряжения. Применение транзисторов разной проводимости позволяет получать одновременно открытое или закрытое состояние транзисторов. В цепь транзистора Т2 включено исполнительное реле Р. При срабатывании схемы на повышение напряжения она настроена так, что при нормальном напряжении оба транзистора закрыты. Если напряжение генератора повышается до величины срабатывания защиты, то оба транзистора открываются и срабатывает реле Р, которое своими контактами подает сигнал на отключение генератора. Напряжение срабатывания защиты задается пробоем стабилитрона СТ. Эта защита срабатывает с небольшой задержкой по времени (

0,4÷0,7 сек). Такая же схема может быть настроена так, что при нормальном напряжении транзисторы Т1 и Т2 открыты, стабилитрон также в открытом состоянии и реле Р включено. При понижении напряжения ниже допустимого стабилитрон и транзисторы закрываются, а реле Р отключает цепь подключения генератора. С учетом селективности защита по понижению напряжения срабатывает с задержкой по времени (

Рис 6.15 Схема защиты от понижения и повышения частоты

Для защиты от повышения и понижения частоты используется аналогичная схема, настроенная на открытое состояние транзисторов и стабилитрона. Перед измерителем БИН включается резонансный L, C контур, настроенный в резонанс на номинальную частоту, поэтому напряжение на входе схемы больше в области резонанса. Схема защиты от понижения и повышения частоты показана на рис 6.15

При уходе частоты в большую или меньшую сторону напряжение на входе схемы уменьшается, что приводит к закрытию транзисторов Т1 и Т2, при этом реле выключается, а через его контакты идет сигнал на отключение генератора. В БЗУ частота отключаются с задержкой по времени (

В настоящее время разработаны и другие схемы защиты, в том числе с использованием интегральных схем.

Защита генератора и его фидера от коротких замыканий

Токи короткого замыкания генератора типа ГТ превышают номинальный в 3 — 4 раза, поэтому при КЗ генератор должен отключаться с минимальной задержкой. Для защиты используется дифференциальная продольная токовая защита. Она основана на измерении токов в начале и конце защищаемого участка сети. Схема защиты представлена на рис. 6.16.

Читайте также:  Компоненты для преобразователь напряжения

Рис. 6.16 Схема дифференциальной токовой защиты

На схеме изображены рабочие обмотки генератора (РОГ) и блоки трансформаторов тока (БТТ1, БТТ2). Блок БТТ1 находится на генераторе, а БТТ2 в конце зоны защиты, в месте подключения генератора к бортсети. Каждый из блоков БТТ1 и БТТ2 состоит из трех трансформаторов тока, первичные обмотки которых включены последовательно с силовыми проводами каждой фазы генератора. Таким образом, ток нагрузки каждой фазы генератора проходит через первичные обмотки двух трансформаторов Трансформаторы тока вырабатывают напряжение на вторичной обмотке пропорциональное току в первичной обмотке. Вторичные обмотки соответствующих трансформаторов включены встречно и через диоды подключены на реле Р. Если нет КЗ, то токи в соответствующих первичных обмотках равны и протекают в одном направлении, поэтому суммарное напряжение с вторичных обмоток, включенных встречно, равно нулю. При КЗ в зоне между первичными обмотками, в них будут протекать различные по направлению токи, т.к. ток, протекающий от генератора через трансформатор БТТ1 к месту КЗ будет направлен навстречу току, протекающему от бортсети через трансформатор БТТ2 к месту КЗ. Поэтому сумма напряжений вторичных обмоток прикладывается через диоды на реле Р. Реле Р, через БЗУ выдаст сигнал на контактор К для отключения генератора от бортсети и для отключения его возбуждения.

Защита системы электроснабжения от несимметрии фазных напряжений.

Несимметрия фазных напряжений может возникнуть в результате несимметричной нагрузки или при обрыве фазы генератора, если произойдет отсоединение нулевого провода от корпуса ВС. Одна из наиболее простых схем защиты представлена на рис. 6.17

В качестве измерительного органа используется фильтр обратной последовательности. Он выделяет напряжение, пропорциональное обратной последовательности U, которое возникает в системе трехфазного тока при несимметрии фаз. Для фильтра обратной последовательности необходимо выполнить соотношения и . С появлением несимметрии фаз появляется напряжение U, которое поступает на управление магнитного усилителя МУ. При определенной несимметрии МУ откроется и включит сигнал на отключение генератора. Для пояснения работы фильтра обратной последовательности представлен треугольник напряжения с симметричной нагрузкой, с отложенными на нем падениями напряжения на элементах фильтра. На векторной диаграмме точки О и О’ совпадают, поэтому между ними нет разности потенциалов. Если треугольник напряжений исказится, то точки О и O’ разойдутся и между ними появится разность напряжений.

Рис. 6.17 Схема защиты от несимметрии фазных напряжений

Защита системы электроснабжения переменного трехфазного тока от обратного чередования фаз

В цепи подключения аэродромного источника переменного трехфазного тока обычно устанавливают БЧФ — блок чередования фаз Схема БЧФ показана на рис.6.18

Рис.6.18 схема блока чередования фаз БЧФ

Он предназначен для защиты от включения генератора аэродромного источника при неправильном чередовании фаз. При включении блока в сеть получается несимметричная звезда напряжений за счет того, что в одну из фаз блока — А включен конденсатор С, а в другие — резисторы R1 и R2. Если чередования фаз подключаемого генератора и сети совпадают, наибольшее фазное напряжение будет в фазе В, в которую через выпрямитель включена обмотка реле Р. Реле срабатывает и дает разрешение на включение генератора аэродромного источника. Если чередования фаз не совпадают, наибольшее напряжение получается в фазе С. В фазе В образуется напряжение, величина которого недостаточна для включения.

Источник