Дизельный двигатель в ДГУ и ДЭС создает крутящий момент для преобразования механической энергии в электрическую. Но для выработки рабочего напряжения 220 или 380 V с обычной частотой 50 Гц необходимо запустить саму генерирующую установку. Для этого используется возбудитель обмотки, который может быть нескольких видов. Везде применяется полупроводниковое возбуждение генераторов, обеспечивающее регулировку входных параметров. Далее рассматривается, как возбудить дизель генератор, виды систем возбуждения генераторов, используемые схемы. Все это поможет выбрать оптимальный вариант, обеспечивающий долговечную работу, упрощенное обслуживание.
Принцип системы возбуждения генератора заключается в преобразовании переменного тока в постоянный. Для этого применяется метод выпрямления с понижением частоты. Постоянный ток обеспечивает наличие магнитного поля вокруг ротора. Ротор создает вращающееся магнитное поле, становясь обмоткой возбуждения. Ранее использовались электромашинные способы, но им на смену пришли более новые. Поэтому старые агрегаты можно переоборудовать или сразу приобрести новые генерирующие установки с современными узлами.
Вот основные направления, зачем нужна система возбуждения генератора:
Для независимой системы возбуждения генератора необходим внешний источник постоянного тока, подающий питание на обмотку ротора. Для этого используется подключение к электростанции через понижающий трансформатор с выпрямителем. Это удобно при стационарной эксплуатации.
Среди преимуществ схемы:
Минус этого метода – дороговизна, поскольку требуются дополнительные устройства (трансформатор, выпрямитель). Мобильность тоже страдает. Применяется схема для станций мощностью до 100 МВт, а также может использоваться для возбуждения на крупных генераторах в качестве резервного источника.
Следующий тип системы возбуждения генераторов – самовозбуждение. Обмотка ротора питается от выводов самого генерирующего устройства через щетки с токосъемными кольцами. Конструкция простая, отличается низкой ценой. Но эффективность работы зависит от текущего режима самой станции. Устойчивость здесь очень низкая. Еще нередки выходы из строя при обрыве контакта, окисления. Схема подходит для ДГУ невысокой мощности, у которых нет строгих требований по характеристикам выдаваемого напряжения. Чтобы сохранить стабильность, узел можно дублировать независимым типом возбуждения.
Тиристорная система возбуждения генератора содержит тиристоры, обеспечивающие плавное изменение напряжения, подаваемого на обмотку ротора. Полупроводник на основе монокристалла обладает двумя устойчивыми состояниями, что позволяет сохранять стабильные показатели тока.
Плюсы этого вида:
Но недостатки тоже присутствуют. Наблюдается повышенная чувствительность к перенапряжениям, сама схема довольно сложная. Повышается общая цена узла. Подходит такой вид для турбогенераторов, нуждающихся в высокой точности и скорости реакции на изменения.
Для начала работы с целью генерирования электроэнергии задействуется дополнительная машина. Она вырабатывает постоянный ток. Для обеспечения синхронной работы устанавливается механическая связь с валом генератора. Реализация отличается надежностью, отпадает необходимость во внешнем источнике тока. При кратковременных перегрузках нет ухудшений в работе. Но у такого типа низкая скорость реакции на изменения, диапазон регулировки тока гораздо меньше. Наличие дополнительного оборудования увеличивает смету. Подходит способ для станций средней и увеличенной мощности.
Бесщеточная система возбуждения генераторов исключает наличие механической связи между внешним источником питания и обмоткой ротора. Такая схема набирает распространение ввиду следующих преимуществ:
Но для управления используется более сложная схема. Цена оборудования такого типа тоже выше. Метод применяется на турбогенераторах последних поколений, а также на ДГУ, ДЭС. Подходит для машин повышенной мощности. Содействует надежности, длительному сроку использования.
Если возбудитель не входит в оборудование, поставляемое с генератором, его нужно выбрать отдельно. Здесь нужно учитывать:
При этом оборудование должно соответствовать требованиям к системам возбуждения генераторов, описанным в ГОСТ 24688-81, ГОСТ 18142.1-82. Это указывается в паспорте продукции или других сопроводительных документах. Опыт эксплуатации показывает, что для гидрогенераторов лучше независимый тип или самовозбуждение. Но это относится к гидроэлектростанциям. Для турбинных версий, приводимых в действие паровой турбиной, задействуют тиристорный или бесщеточный тип.
Для дизель-генераторов, оптимальная система бесщеточная с синхронным возбудителем. Она построена на основе диодов, использует постоянные магниты, статический тиристорный регулятор. Может быть дополнена магнитоэлектрическим подвозбудителем. Узел можно разместить в отдельном шкафу, что упрощает доступ. Хорошая система возбуждения генератора с вынесенной установкой имеется в таких моделях как Energo ED3030/400MU на 2420 кВт или SDMO KD2800, генерирующая мощность 2240 кВт.
В последнее время наблюдается тенденция уменьшения массы и габаритов возбудителей. Это делает оборудование компактнее, упрощает транспортировку, размещение на месте эксплуатации или хранения. Бесщеточная технология набирает популярность ввиду своей надежности, неприхотливости, долговечности. Для управления применяются цифровые системы, повышающие точность, быстродействие. Еще одна тенденция – оснащение индивидуальными системами возбуждения. Они изначально входят в комплект оборудования, поставляемого вместе с ДГУ. Это обеспечивает наилучшую работу синхронных установок.
Перед вводом в эксплуатацию требуется наладка работы возбудителя. В это входит:
Далее начинается эксплуатация, в ходе которой следят за напряжением, температурой обмоток ротора, целостностью изоляции. Остаются в приоритете уровень сопротивления, надежность контактов.
При эксплуатации важен периодический осмотр на наличие повреждений, отклонений. В процессе технического обслуживания проводится замена изношенных деталей. Для каждого оборудования производитель устанавливает свой регламент ТО. Еще важно следить за окружающими условиями, поддерживая допустимый уровень влажности, температуру. Это защитит от преждевременных поломок. Однако неисправности будут случаться. Заметить их можно по таким признакам: увеличенный шум, возросшая вибрация, искрения, повышение температуры обмоток, искажения выходящих параметров.
Некоторые машины обладают встроенной самодиагностикой. Она показывает возникшие поломки, информирует о способах устранения. Если такого функционала нет, диагностика проводится вручную. Используется визуальный осмотр, прозвон обмоток, замер сопротивления. Снимаются показатели с датчиков. Найти причину поломки и устранить ее можно в квалифицированном сервисном центре.
В зависимости от результатов диагностики назначаются способы устранения неполадок. Это может быть замена щеточного узла (самих щеток, токосъемных колец), установка нового силового тиристора. Порой требуется ремонт полупроводникового преобразователя. Но, если изначально выбрать качественный генератор с возбудителем, это создаст меньше проблем в будущем.
