Несимметричная нагрузка. При несимметричных нагрузках генератора появляются обратно вращающиеся магнитные поля первой и высших гармоник, которые вызывают дополнительные потери в демпферной обмотке, на поверхности полюсных башмаков и в обмотке возбуждения. Чрезмерные нагревы мест соединений короткозамыкающих сегментов демпферной обмотки токами обратной последовательности могут привести к ее разрушению. Несимметричные нагрузки вызывают также пульсации момента с основной частотой 100 Гц, в результате чего возникают вибрации статора и ротора, которые при длительном воздействии могут привести к разрушению крепления сердечника статора и межполюсных соединений ротора. По этим причинам несимметричная нагрузка ограничивается токами обратной последовательности и должны приниматься меры для снижения продолжительности несимметричной нагрузки.

В зависимости от системы охлаждения, мошности гидрогенератора, наличия демпферной системы допускается работа при с те-дуюших разностях токов по фазам, %:

Гидрогенераторы с косвенным воздушным охлаждением и мощностью 125 MB-А и выше........15

То же мощностью менее 125 MB А . . .20

Гидрогенераторы с непосредственным жидкостным охлаждением.....10

Гидрогенераторы без демпферной системы ..............10

Наибольший ток при несимметричной нагрузке ни в одной из фаз не должен превышать номинального

Снижение допустимой разности токов в фазах для крупных гидрогенераторов обусловлено более высоким уровнем электромагнитных, тепловых и механических нагрузок и, следовательно, большей напряженностью конструкций машин. Еще большим использованием характеризуются гидрогенераторы с применением форсированных систем охлаждения, и в частности непосредственного водяного, что приводит к необходимости снижать допустимую разность токов в фазах до 10%.

Несимметричные короткие замыкания. Гидрогенераторы могут выдержать лишь кратковременные несимметричные короткие замыкания, так как токи обратной последовательности, достигающие больших значений, могут привести к выходу из строя генератора из-за возможных повреждений ротора от местных нагревов и вибраций.

В практике принято определять допусти-

мую длительность несимметричных коротких замыканий исходя из термической стойкости демпферной системы.

Гидрогенераторы допускают кратковременные несимметричные короткие замыкания при условии, что произведение квадрата среднего тока обратной последовательности I2 (в долях номинального тока статора) на время продолжительности короткого замыкания Б секундах не превосходит определенного значения:

Обычно для гидрогенераторов с косвенным воздушным охлаждением С = 40, для гидрогенераторов с форсированным охлаждением С = 20 30.

Работа с заземленной фазой. Если в одной из фаз гидрогенератора или сети, подключенной непосредственно к его выводам, имеют место замыкания на землю, то такой режим является аварийным. Напряжения незаземленных фаз в этом случае возрастают и могут достигать полных линейных напряжений, что ведет к соответствующему увеличению градиента напряжения в изоляции обмотки статора и тем самым повышает вероягность ее повреждения. Наличие же двух мест замыканий на землю в обмотке статора чревато опасностью пожара в генераторе с выгоранием стали сердечника статора и необходимостью проведения в последующем большого объема восстановительных ремонтных работ.

По этой причине работа гидрогенератора с заземлением одной из фаз не допускается, при появлении земли генератор должен быть аварийно отключен от сети и развозбужден.

Асинхронный режим. Асинхронный режим гидрогенератора может наступить в результате потери возбуждения, неудачной самосинхронизации, несвоевременного отключения участка сети с коротким замыканием, сброса большой нагрузки при сохранении электрической связи с системой и т. п.

В асинхронном режиме имеют место большие пульсации тока и напряжения, вызывающие вибрации гидрогенератора и значительные механические усилия в отдельных узлах. Кроме того, в обмотке возбуждения генератора, вращающегося асинхронно, наводится значительная ЭДС, которая при размыкании цепи возбуждения может привести к пробою изоляции ротора. Поэтому асинхронный режим не допускается сколько-нибудь длительное время и при выпадении из синхронизма машина должна быть аварийно отключена от сети.

Допустимые вибрации и шумы. При работе гидрогенераторов имеют место вибрации различных узлов и их элементов, обусловленные воздействием переменных аэродинамических, электромагнитных и механических нагрузок.

Допустимая вибрапия (удвоенная амплитуда колебаний) в горизонтальной плоскости крестовины гидрогенератора со встроенным в нее направляющим подшипником при вертикальном исполнении или вибрация подшипников при горизонтальном исполнении гидрогенератора во всех режимах работы при номинальной частоте вращения устанавливается следующей:

номинальная частота , pZ ,

вращения, об/мин е бое

До 187,5........ 0,18

187,5-375 ....... 0,12

375-750 ......, . 0,10

В вертикальном направлении гидрогенератор должен выдерживать вибрации турбины не более указанных выше.

Допустимая вибрация сердечника статора с частотой колебаний, равной удвоенной частоте перемагничивания, не должна превосходить 30 мкм. Более высокие вибрации частоты (100 Гц) и рост их с током нагрузки свидетельствуют, как правило, о неудачно выбранном чередовании катушечных групп обмотки статора. В этих случаях оказывается целесообразным изменение электрической схемы обмотки статора. Максимальная интенсивность шума, измеренного на расстоянии 1 м от гидрогенератора, работающего в режиме холостого хода, не должна превышать 85 дБ.

8.4. Синхронные явнополюсные генераторы для автономных энергетических систем

8.4.1. Особенности генераторов автономных систем

По основным техническим параметрам, номинальной мощности и частоте вращения синхронные генераторы для автоно>1ных систем не имеют специальной классификации. В настоящее время верхний предел их мощности составляет 6300 кВт.

Преимущество в развитии получили генераторы с частотой вращения 1500, 1000, 750 об/мин, однако выпускаются и генераторы с частотой вращения 500 и 375 об/мин. По частоте тока кроме генераторов на 50

и 60 Гц имеются генераторы нестандартной частоты, генераторы 400 Гц и высокочастотные генераторы до 10000 Гц.

По области применения синхронные генераторы подразделяются на стационарные, передвижные, транспортные и тяговые.

Передвижные генераторы могут размещаться в железнодорожном вагоне, автофургоне, прицепе, контейнере и т. п. Однако в отличие от транспортных и тяговых генераторов эти генераторы могут работать только при неподвижном состоянии указанных устройств.

Большинство синхронных генераторов являются дизельными. Однако приводом может быть и газовая турбина, и электродвигатель.

Как правило, каждый генератор проектируется под конкретный тип приводного двигателя. При этом устанавливаются требования к большинству параметров и характеристик.

Современные синхронные генераторы автономных энергетических систем выполняют с бесщеточными системами возбуждения.

8.4.2. Синхронный генератор типа СГ 2-85/45-12

Генератор предназначен для продолжительной работы в стационарных установках во невзрывоопасной среде с приводом от дизеля, паровой или газовой турбины или от электродвигателя.

Технические данные генератора СГ2-85/45-12УХЛ4

Мощность, кВА........ 394

Напряжение, В......... 400

Частота вращения, об/мин..... 500

Ток статора, А......... 361

Коэффициент мощности..... 0,8

КПД, 7 ........... 92,5

Масса, кг........... 3430

Возбуждение генератора - от тиристорного возбудительного устройства с питанием от дополнительной обмотки, расположенной на статоре генератора. Напряжение возбуждения 36 В, ток возбуждения 147 А. Исполнение генератора - по степени защиты IP23, способ охлаждения - ICA01, форма исполнения - IM1001.

Соединение обмотки статора - звезда с выведенной нулевой точкой. Изоляция обмоток статора и ротора - класса В типа монолит-2 .

Генератор изготовляют в соответствии с ТУ 16-512.374-75.

8.4.3. Синхронный генератор типа СГД103-8

Генератор предназначен для работы в стационарных установках в закрытых помещениях во невзрывоопасной среде с дизельным приводом.

Основные технические данные генератора СГД103-8УЗ

Мошность, кВА . . . . 125

Напряжение, В..... 400 или 230

Частота врашения, об/мин 750

Частота тока, Гц ... . 50

Коэффициент мошности 0,8

Ток статора, А..... 180 (при U =

= 230В-314Л)

КПД, %........ 91

Масса, кг....... 1215

Способ вентиляции - ICA01. Возбуждение - электромашинное от пристроенных возбудителей типа П71-2М. Частота вращения 1500 об/мин. Частота тока 50 Гц; коэффициент мощности 0,8.

Технические данные генераторов

СГД 625-1500МУЗ

Мощность, кВт..... 500

Напряжение, В..... 400

КПД, %....... 93,5

Масса, кг....... 3400

СГД 625-1500УЗ

Мощность, кВт..... 500

Напряжение, В..... 6300

КПД, %....... 93

Масса, кг....... 4000

Возбуждение - от возбудителя типа В18-2УЗ, смонтированного сверху на корпусе генератора и сочлененного с валом клиноре-менной передачей.

Основные технические данные возбудителя

Мошность, кВт..... 4,5

Напряжение, В..... 30

Частота врашения, об/мин 1800

Ток, А........ 150

Тип регулятора возбудителя РЗВ-31БУ4

Обмотка статора генератора соединена в звезду с выведенной нулевой точкой. Изоляция обмотки - не ниже класса В для статора и класса F для ротора. Вентиляция - вытяжная аксиальная.

Допустимый уровень звука генератора с возбудителем - не более 95 дБ.

Допускается перегрузка 10% номинальной мошности в течение 1 ч при работе с коэффициентом мошности 0,8 (отстающим).

Номинальное изменение напряжения 30%. Допускается параллельная работа с другими генераторами. Генератор выпускается в соответствии с ТУ 16-512.331-73.

Генератор подлежит к снятию с производства. В новых установках его применять не рекомендуется.

8.4.4. Синхронные генераторы типа СГД 625-1500 н СГД 625-1500М

Генераторы предназначены для работы в составе стационарных дизель-электрических агрегатов. Исполнение генераторов - защищенное, форма исполнения - IM1003.

8.4.5. Синхронные генераторы серии СГД2 и СГД2М 17-го габарита

Синхронные генераторы СГД2 (модернизированные - СГД2М) предназначены для эксплуатации на стационарных электростанциях с приводом от двигателей внутреннего сгорания. В комплект установки входят генератор (табл. 8.10) и возбудительное устройство статический выпрямитель. Конструктивное исполнение генератора - IM7115 с одним стояковым подшипником скольжения; исполнение по способу защиты генератора-IP11, коробки выводов - IP21, возбудительного устройства - IPOO. Способ охлаждения - ICA01.

Генераторы имеют 16 полюсов (синхронная частота врашения 375 об/мин) и рассчитаны на работу с cos ф = 0,8. Схема соединения обмотки статора - звезда с шестью выводами у генераторов на номинальное напряжение 6300 В и четырьмя выводами у генераторов на номинальное напряжение 400 В. Класс нагревостойкости изоляции В. В обозначении генераторов после названия серии (СГД2, СГД2М) указываются условный габарит (17), длина сердечника, см, число полюсов (16) и климатическое исполнение (УХЛ4); буквы УВ, стоящие в обозначении после числа полюсов, указывают, что генератор выполнен с усиленным концом вала.

Соединение с валом приводного двигателя - жесткое с помощью фланца.

Начальное возбуждение - без использования постороннего источника тока.

Генераторы вьшолняются в соответствии с ТУ 16-512.317-81.