Контакт возбуждения генератора: Что обозначают цифры и буквы на контактных выводах генератора?

Как работает автомобильный генератор? Как его проверить? Какие неисправности случаются?

02.06.2021

7571

Как работает генератор?

Принцип работы автомобильных генераторов одинаковый и основан на электромагнитной индукции. Электрический ток возникает в замкнутой рамке при пересечении ее вращающимся магнитным полем. Таким образом, для работы генератора необходимо, чтобы в нем вращалось магнитное поле.

Собственное, вращающееся магнитное поле создается ротором. Сразу отметим, что в автомобильном генераторе нет постоянных магнитов. Т.е. постоянного магнитного поля в генераторе просто нет. Однако магнитное поле появляется на обмотке ротора после подачи на него тока. Обмотка ротора правильно называется «обмоткой возбуждения». Она создает магнитное поле при повороте ключа зажигания. Далее после запуска двигателя ротор начинает вращаться. Ток вырабатывается в трех отдельных обмотках статора. Этим же током далее питается обмотка возбуждения, т. е. потребление тока от АКБ прекращается.

 

На нашем YouTube-канале вы можете посмотреть видеообзор про автомобильные генераторы.

 

Выбрать и купить генератор для интересующей вас модели автомобиля вы можете в нашем каталоге б/у запчастей.

 

 

Снятый с обмоток статора переменный ток стабилизируется в устройстве, называемом «выпрямитель», также известном как диодный мост. Благодаря ему выходной ток генератора – постоянный и выпрямленный. В нем присутствует шесть силовых диодов. Половина диодов соединена с силовым плюсом генератора, половина – с его «массой», т.е. корпусом. Также в выпрямителе могут присутствовать слаботочные диоды, через которые подключена обмотка возбуждения. Диоды – это полупроводники, которые пропускают ток только в одном направлении.

 

 

Также в генераторе есть реле-регулятор напряжения. На контакты реле с диодов приходит снятое со статора силовое напряжение. Если его недостаточно, т.е. напряжение меньше 14 Вольт, реле увеличивает напряжение на обмотке возбуждения. При усилении магнитного поля увеличивается силовое напряжение. Необходимая величина – 14-14,5 Вольт.

 

 

Здесь же добавим, что магнитное поле увеличивает усилие, с которым вращается ротор. Эта нагрузка через приводной ремень передается на коленвал. Таким образом, включение электрических потребителей и, главным образом, их общая мощность, непосредственно влияют на расход топлива.

 

Именно благодаря регулированию тока в обмотке ротора производительность генератора не зависит от скорости вращения ротора и силы тока нагрузки. Разумеется, до определенных пределов, ограниченных общей мощностью генератора. Сам по себе регулятор напряжения – чисто электронное устройство.

 

 

Ток возбуждения подается по подпружиненным графитовым щеткам, контактирующим с контактными кольцами на роторе.

 

 

На более современных автомобилях применяется бесщеточные индукторные генераторы. В них применяется отдельная неподвижная обмотка возбуждения с намагниченным магнитопроводом. Ротор представляет собой звезду с 6-ю лучами, а статор не 3-х, а 5-фазный. Такие генераторы самовозбуждаются, т.е. могут работать без АКБ.

 

Обгонная муфта генератора

Мощные генераторы оснащаются шкивом с обгонной муфтой. В данном случае она служит демпфером, который гасит инерции коленвала и самого ротора генератора, не позволяет тяжелому и нагруженному ротору генератора ударять и подгонять ремень навесного оборудования при снижении его скорости движения. Т.е. если скорость ремня падает или ремень останавливается при глушении двигателя, то ротор генератора может свободно продолжать вращаться. При неисправности обгонной муфты, т.е. ее заклинивании, во время работы двигателя можно увидеть сильную вибрацию приводного ремня возле муфты. А при остановке двигателя раздается скрип ремня – это вращающийся по инерции ротор генератора прокручивает заклинившую муфту относительно ремня.

 

 

Подключение генератора. Самые распространенные выводы и клеммы.

К проводке автомобиля генератор подключается не только силовым проводом и контактом с «массой». Силовой выход – клемма 30 – помечен буквой «B» (батарея). Отдельный минусовой контакт – клемма 31 – на генераторе обозначается буквами E, B-, GRD.

 

 

У генератора обязательно есть выход на контрольную (индикаторную) лампу. Через этот же выход подается небольшое напряжение для намагничивания ротора. Такой контакт помечен буквой «L» (лампа). Горящая лампа указывает на отсутствие зарядки. Кстати, лампочка тухнет при выравнивании потенциалов, т.е. когда на контакте L появится «плюс». Это происходит в тот момент, когда генератор начинает вырабатывать ток.

 

Также контрольная лампа может подключаться через контакт «D+». Нюанс в том, что в этом случае по этому же контакту питается регулятор напряжения. По контакту «S» (сенсор) измеряется напряжение для контроля.

 

 

На генераторах дизельных двигателей нередко присутствует контакт «W». Это выход с одной из обмоток статора, по которому подключается тахометр.

 

 

По контакту «FR» или «DFM» регулятор напряжения соединяется с ЭБУ для контроля нагрузки на генератор. Если нагрузка высока, то электроника повышает обороты холостого хода или отключает некоторые потребители.

 

На генераторе может присутствовать контакт «D» c очень разным функционалом. «D» может обозначать и Digital, и Drive. Например, по нему можете передаваться цифровой сигнал, как на автомобилях Ford. На генераторах японских автомобилей по этому контакту подается ток для управления регулятором напряжения. Также это может быть просто пустой контакт.

 

 

Почему генератор выходит из строя?

Поломки генераторов можно разделить на механические и электрические.

По механике – это нарушение вращения ротора из-за износа или разрушения подшипников. Подклинивающий генератор может привести к обрыву ремня навесного оборудования. Также может возникнуть люфт подшипников.

 

Графитовые щетки постоянно изнашиваются из-за трения с контактными кольцами на роторе. Правда, они сделаны с запасом и служат сотни тысяч км и огромное количество моточасов. Предельная длина щеток – 5 мм.

Если контакт щеток с кольцами ротора пропадает, то генератор перестает функционировать. Обмотка возбуждения не намагничивается, ток не возникает.

 

 

Диоды в выпрямителе выходят из строя из-за нагревов, вызванных перегрузками. Тут можно сказать, что есть генераторы с некорректно подобранными диодами, которые просто не служат достаточно долго. И в целом силовые диоды рассчитаны на номинальный ток с минимальным запасом.

Также отметим, что диодный мост может выйти из строя на вашем автомобиле при неправильном прикуривании. Дело в том, что из-за высокого потребления тока стартером и севшим АКБ другой машины диоды в вашем генераторе просто пробивает током. Правильно прикуривать другой автомобиль так: подсоединяетесь к его АКБ, несколько минут с заведенным двигателем подзаряжаете его, затем глушите свой двигатель, даже вынимаете ключи из замка зажигания. И только после этого позволяете пациенту завестись.

 

 

Если неисправность возникает в реле-регуляторе, то генератор не выдает достаточного напряжения. В этом случае опять же пропадает зарядка. Кроме того, реле-регулятор может стать причиной утечки тока. Для некоторых генераторов есть рекомендация менять реле-регуляторов через определенные пробеги.

Также зарядка может пропасть или отсутствовать при нагрузке в случае межвиткового замыкания.

 

 

Проверка снятого генератора без машины

Снятый и неразобранный генератор можно проверить при помощи таких вспомогательных вещей, как заряженный АКБ и некое устройство, с помощью которого можно раскрутить ротор генератора (шуруповерт или дрель с подходящей головкой). Также нужно правильно подключить индикаторы – лампы. Одна лампа грубо покажет наличие зарядки, другая покажет работоспособность реле-регулятора.

 

 

Более точные и точечные проверки проводятся на разобранном и заведомо неисправном генераторе для поиска конкретного неисправного узла.

 

Генератор на автомобиле проверяется с помощью мультиметра. Для начала необходимо замерить напряжение на самой АКБ. В идеале напряжение должно быть порядка 12,5 Вольт. После запуска двигателя напряжение на АКБ должно составлять не менее 13,8 Вольт и не более 14,5 Вольт.

 

Есть старый дедовский метод со скидыванием клеммы АКБ во время работы двигателя. Типа если двигатель не заглохнет, то генератор бодрячком. На сегодняшний день таким образом нельзя проверять работу генератора скидыванием клеммы с АКБ на работающем авто. Если так сделаете, то через пару недель пройдет пробой одного из диодов.

 

Отдельного упоминания заслуживают генераторы с подключением P-D (терминалом P-D, «импульс-управление»). Они не имеют регулятора напряжения. Регулятор находится в ЭБУ. Оттуда же подается напряжение для обмотки возбуждения. Таким образом, их нельзя проверить методом с подключением индикаторной лампы и подачи возбуждения через нее. Ее просто подключить некуда, а возбуждение подается через силовой контакт. Такие генераторы проверяются на специальном стенде или при помощи самодельного реле-регулятора, способного подать импульс на обмотку ротора.

Вернуться к списку новостей

02.06.20217571

Вопрос\Ответ по генераторам

Вопрос: Если загорелась лампа аккумулятора на панели приборов, то это точно нет зарядки и сгорел генератор?

В большинстве случаев это именно так. Индикатор также будет светиться, если напряжение от исправного генератора «не доходит» до аккумуляторной батареи по причине, например, сильной коррозии, перегорания или обрыва силового провода от
генератора или отсутствия контакта в месте сопряжения силовых проводов. Часто такое соединение клемм силовых проводов от генератора и аккумулятора происходит на одном из болтов втягивающего реле либо непосредственно на «плюсовой»
клемме аккумулятора, которые могут подвергнуться сильной коррозии.

Вопрос: Из генератора слышен тонкий свист, подшипники недавно менял. Что может «свистеть» в генераторе?

Тонкий «электрический» свист может появиться при нарушении соосности ротора относительно статора генератора при его разборке-сборке, как результат недостаточного или чрезмерного стягивания передней и задней крышек генератора стяжными
шпильками. Также свист может появиться при определенном износе щеток и коллектора генератора. Наконец, не исключена механическая природа такого «свиста», например, при расслоении изоляционных кембриков, входящих в конструкцию ротора и
статора, или же банальное попадание внутрь генератора каких-либо посторонних частиц. Кроме того, часто источником «свиста» оказывается не генератор, а старый приводной ремень. В любом случае, на наших сервисных центрах могут
определить и устранить источник подобных звуков.

Вопрос: При запуске мотора контрольная лампа на панели приборов вообще не горит, зарядки на «холостых» нет. Зарядка появляется, если только как следует «газануть». В чем проблема?

Проблема, скорее всего, в цепи возбуждения генератора, точнее-в её отсутствии. На больших же оборотах многие генераторы способны самовозбуждаться, поскольку магнитопровод ротора, так называемые «клювы», всегда имеет некоторую
остаточную намагниченность (даже при неисправной цепи возбуждения). Схемотехника таких генераторов должна содержать дополнительные выпрямительные диоды, которые самостоятельно питают цепь реле-регулятора после запуска двигателя. Поскольку
контрольная лампа является элементом первичной цепи возбуждения генератора, то зачастую банальное перегорание этой лампы может привести к подобному эффекту. Либо находится в обрыве провод от этой лампы с панели приборов до клеммы возбуждения
генератора. Такая простейшая схемотехника была характерна для большинства европейских машин вплоть до начала 2000-х.

Вопрос: При замене АКБ перепутали клеммы. Из генератора пошел дым. Заводить теперь боимся. Что делать?

Знакомая история. Надо снимать генератор и нести в диагностику в любой наш сервисный центр. Крайне вероятно, что сгорел диодный мост или статорная обмотка генератора. Все «лечится», как обычно, за час-полтора. В любом их наших
сервисных центров Вам оперативно заменят вышедшую из строя деталь и выдадут гарантию на произведенный ремонт.

Вопрос: Какой толк от модного шкива на моем генераторе, который ещё крутится только в одну сторону, если он уже третий раз за 7 лет накрывается и стоит мама не горюй? Можно ли его заменить на обычный?

Установка шкивов с обгонной муфтой на современные генераторы — это не дань моде, а вынужденная мера. Подобные шкивы позволяют сглаживать влияние неравномерности вращения приводного ремня при разных режимах работы двигателя, особенно
дизельного, и особенно при резком торможении двигателя, или же при резком изменении нагрузки в электроцепи автомобиля, например, включении/выключении кондиционера, дальнего света и т. д., что также приводит к достаточно резкому изменению нагрузки
на двигатель, и, соответственно, на приводной ремень генератора. Обычный шкив при этом может «пробуксовывать», резко увеличивая износ ремня и уменьшая его срок службы. Нередки при этом и случаи обрыва ремня со всеми вытекающими
последствиями. К сожалению, конструкция подобных шкивов, как правило, с многорядными роликами, достаточно технологически сложна, что сказывается на их цене, а надежность, как показывает практика, недостаточна. Средний срок службы таких шкивов -
60-100 тыс. км, что уже в разы меньше срока службы тех же подшипников генератора. Ставить обычные шкивы вместо шкивов с обгонной муфтой теоретически можно, но только на собственный страх и риск, учитывая возможные последствия, поскольку ни один
автопроизводитель никогда официально не даст согласия на такую замену! На наших сервисных центрах мы можем предложить как оригинальные шкивы с обгонной муфтой, так и более дешевые шкивы альтернативных производителей, которые всегда находятся в
наличии.

Вопрос: В каком диапазоне должно быть выходное напряжение генератора во время работы?

При всей простоте вопроса ответ на него не столь очевиден и однозначен. Производители применяют в большинстве автомобильных генераторов реле-регуляторы с напряжением отсечки от 13.9 до 15.1 Вольт. Но при максимальной нагрузке выходное напряжение
генератора, скажем, с отсечкой в 13,9 Вольт может «провалиться» и до 13,0-13,2 Вольт. Для большинства электрооборудования автомобиля эта разница выходного напряжения генератора не столь критична, но вот для зарядки аккумулятора она
весьма существенна. Но ещё более существенной при эксплуатации аккумулятора является температура окружающей среды, от которой зависит плотность электролита батареи. В идеале определенному типу батареи при определенной температуре должно
соответствовать своё напряжение зарядки. Поэтому рекомендация, что напряжение зарядки должно быть не меньше, скажем 13,6 Вольт, возможно, будет оптимальной для африканского региона, либо для ОАЭ, но будет явно безграмотной например для Якутии или
для Магаданской области. И опять-таки 14,8 Вольт в качестве эталона для автомобилей регионов как например Якутия либо Магаданская область окажутся губительными для аккумуляторов в Африканских странах или ОАЭ («закипят»). Так что, с
одной стороны, технически грамотно было бы искать ответ на этот вопрос у конкретного производителя автомобиля, произведенного им именно для вашего региона! И всё же, с другой стороны, на основании многолетней практики ремонта генераторов и с
вышеупомянутой оговоркой считаем, что для Средней полосы России выходное напряжение генератора при его номинальной отдаваемой мощности должно быть не менее 13.8 Вольт, а при минимальной нагрузке не должно превышать 14,8-14,9 Вольт. На некоторых
автомобилях американского производства допустимо выходное напряжение генератора и 15,1 Вольт. К слову сказать, уже появились автомобили с «умной» системой зарядки аккумулятора, учитывающей режим его эксплуатации, степень разрядки,
температуру окружающей среды и т. д., обеспечивающей оптимальное напряжение зарядки вне зависимости от выходного напряжения генератора.

Вопрос: Как измерить ток, который выдает генератор в сеть автомобиля? Вроде амперметр надо ставить в разрыв цепи, но не резать же автомобильные провода ради этого?

Действительно, обычный тестер здесь не подойдет, но провода резать нет необходимости, поскольку давно существуют приборы под названием «токосъемные клещи», позволяющие производить замеры постоянного тока, протекающего в
электропроводке, без разрыва электроцепи. К сожалению, по нашим наблюдениям на многих крупных автосервисах и даже дилерских центрах автоэлектрики зачастую не имеют понятия о существовании подобных весьма полезных приборов. Все сервисные центры
Компании Вольтаж оснащены токосъемными клещами.

Вопрос: В генераторе, похоже, загремели (зашумели) подшипники. Сколько так ещё можно ездить?

Можно, конечно, ездить до тех пор, пока подшипники вообще не развалятся и генератор не заклинит. Правда, при этом возможен обрыв приводного ремня со всеми вытекающими последствиями, да и при таком варианте есть большая вероятность, что генератор
станет вовсе неремонтопригоден, поскольку разбитые подшипники могут привести в негодность их посадочные места в крышках генератора, а ротор из-за большого поперечного люфта просто-напросто «затрёт» статор. Короче, вместо сравнительно
дешевого ремонта по замене подшипников может возникнуть необходимость покупки нового генератора. Замена подшипников является самым популярным видом ремонта генераторов на всех наших сервисных центрах.

Вопрос: Есть подозрение, что у меня на машине периодически появляется перезаряд аккумулятора. Может ли генератор давать перезаряд?

К сожалению, в простейших схемотехнических решениях, до сих пор применяемых в подавляющем числе популярных автомобилей, индикатор заряда АКБ на панели приборов не будет гореть при перезаряде аккумулятора. Если контрольная панель автомобиля не
оснащена вольтметром бортовой сети, то о неприятности с перезарядом аккумулятора можно узнать слишком поздно, а именно, по кислотному запаху из батареи, поскольку при перезаряде происходит активное выкипание электролита. Неисправный генератор с
«пробитым» реле-регулятором или диодным мостом, как правило, и является источником такой проблемы, но в этом случае перезаряд будет постоянным и никак не периодическим. Однако достаточно часто, особенно на генераторах японских и
корейских производителей, применяют схемные решения с обратной связью от АКБ, т..е., с дополнительным проводом от батареи к реле-регулятору генератора, что позволяет более точно поддерживать требуемое напряжение зарядки АКБ. Но вот в случае
обрыва этого провода или плохого его контакта в соединительной фишке вполне исправный генератор автоматически «уходит в перезаряд». Скорее всего, именно отсутствие надежного контакта может быть причиной периодического перезаряда АКБ.
На любом нашем сервисном центре достаточно квалифицированных мастеров, которые могут выявить и устранить причину перезаряда на любом автомобиле.

Вопрос: Заметил, что генератор на моей машине сильно греется, рукой не дотронуться. Не опасно ли это? Может ли генератор воспламениться?

Любой генератор на любой машине должен нагревается при работе. Наибольшему нагреву подвергается диодный мост, реле-регулятор, статор генератора. Рабочая температура полностью нагруженного генератора может достигать +90 С, а на автомобилях с
дизельным двигателем и того больше. Так что «щупать» генератор голыми руками не только бесполезное занятие, но и опасное. На нагрев генератора влияют его месторасположение на двигателе, суммарная мощность подключенных потребителей,
особенности вентиляции подкапотного пространства, а также температура окружающей среды. Известные случаи воспламенения генераторов на автомобиле обычно связаны с перегревом места присоединения клеммы силового провода к плюсовому болту генератора
из-за плохого контакта — не затянутой гайки, сильным окислением или коррозией и т. д. Как раз в этом месте и может произойти локальный разогрев выше всех допустимых пределов. Причем воспламениться в первую очередь может именно сам силовой
провод, и только во-вторую очередь возможно воспламенение пластиковой задней крышки генератора, которые, кстати, встречаются далеко не на всех автомобильных генераторах. Также существует опасность воспламенения генератора в случаях нарушения
правил его эксплуатации «переплюсовка» АКБ, короткое замыкание в электроцепи автомобиля, работа генератора сверх номинальной нагрузки и т.д.

Причины поломки генератора

Системы и методы управления возбуждением генератора

Содержание

Системы возбуждения

Системы возбуждения могут быть охарактеризованы как системы, которые придают ток возбуждения скручиванию ротора генератора. Всесторонне продуманные схемы возбуждения обеспечивают неизменное качество работы, безопасность и быструю переходную реакцию.

К четырем основным методам возбуждения относятся:

• Метод шунтирования или система возбуждения с самовозбуждением
• Система усиления возбуждения (EBS)
• Генератор с постоянными магнитами (PMG)
• Вспомогательная обмотка (AUX).

Каждая техника имеет свои индивидуальные фокусы. Во всех методах используется автоматический регулятор напряжения (AVR) для подачи постоянного тока на статор возбудителя. Выходная мощность переменного тока ротора возбудителя компенсируется вкладом постоянного тока для основного ротора генератора. Дальнейшие разработки фреймворков используют дополнительный вклад в AVR.

В этой статье исследуется разработка, возможности и применение каждой техники, а также схемы и схемы для каждой из них.

Автоматический регулятор напряжения (АРН)

Конструкция АРН отличается от используемого возбуждения. Все получают взносы от статора генератора , когда он вращается. AVR, способные мгновенно уменьшать или стирать внутреннюю музыку, вызванную входными сигналами стека, используются для приложений с непрямой загрузкой. Обычно используются два типа:

Силиконовый управляемый выпрямитель (SCR) – измеряет уровень мощности статора и определяет его оконечную нагрузку для напряжения возбудителя. Может вызывать неудобства при использовании с непрямыми грузами.

Читайте также: Советы по покупке бывшего в употреблении дизельного генератора

Полевой транзистор (FET) — измеряет уровень мощности от статора и переводит его во флаг широтно-импульсной модуляции (ШИМ) для возбудителя. Этот стиль AVR, также называемый миганием поля, может использоваться для стратегий возбуждения. Непрямолинейные нагрузки не вызывают входных данных о сбоях возбуждения.

Шунт или система возбуждения с автономным питанием

Стратегия шунтирования представляет собой простой и практичный план подачи питания на АРН. Этот метод не требует дополнительных сегментов или проводки. В тот момент, когда возникают проблемы, расследование перестраивается с меньшим количеством сегментов и проводки для утверждения.

Когда генератор поворачивается, статор подает входное напряжение на АРН. Более того, в АРН есть датчики, контролирующие выход статора.

АРН действует как стабилизатор энергосистемы. Он подает питание на возбудитель, который преобразуется в постоянный ток. Затем ток подается на статор для выхода стека.

Самым большим недостатком этой статической системы возбуждения является то, что АРН зависит от кучи, питаемой генератором. В момент, когда куча строится, напряжение начинает уменьшаться, и АРН должен дать больше энергии возбудителю, чтобы помочь запросу.

Это толкает AVR как можно дальше. Если АРН проталкивается, он сдерживает пробой поля возбуждения. Выходное напряжение уменьшается до небольшой суммы.

В случае короткого замыкания в цепи питания АРН генератор не будет иметь источника возбуждения. Это приводит к потере выходной мощности генератора.

Генераторы с параллельным питанием или автономным питанием могут использоваться при прямой нагрузке (постоянная нагрузка). Генераторы с этим методом возбуждения не рекомендуются для приложений с непрямолинейными нагрузками (разной нагрузкой). Звуки, связанные с непрямолинейными нагрузками, могут вызывать нарушения поля возбуждения.

Система форсирования возбуждения (EBS)

Структура EBS содержит аналогичные важные части, обеспечивающие вклад и получение выходных данных от AVR. Дополнительные сегменты в этой структуре:

• Модуль управления форсированием возбуждения (EBC)
• Генератор форсирования возбуждения (EBG).

EBG устанавливается на определенном конце генератора. Внешний вид такой же, как у неизменного магнита. EBG подает питание на контроллер, когда вал генератора вращается.

Модуль управления EBC подключен параллельно регулятору напряжения (АРН) и возбудителю. EBC получает движение от AVR. В момент, когда это необходимо, контроллер подает на возбудитель изменяющиеся уровни тока возбуждения на уровнях, которые зависят от потребностей каркаса.

Дополнительная мощность, поддерживаемая каркасом возбуждения, отвечает требованиям стека. Это позволяет генератору запуститься и компенсировать напряжение возбуждения.

Эта система возбуждения не предназначена для приложений непрерывного питания. Он предлагается для применения в условиях кризиса или снижения мощности. В момент запуска генератора каркас EBS отделяется до момента, когда достигается рабочая скорость. EBG все еще вырабатывает энергию, но контроллер не управляет ею.

Каркас учитывает динамическую реакцию, является более доступным и отвечает требованиям для обеспечения 300% тока короткого замыкания. Непрямые нагрузки, например запуск двигателя, усиливаются по сравнению со стратегией шунтирования или самовозбуждения.

Генератор с постоянными магнитами (PMG)

Синхронные генераторы, оснащенные постоянными магнитами без замены, относятся к числу наиболее известных стратегий с независимым питанием. На определенном конце вала генератора установлен вечный магнит.

Современные системы возбуждения, такие как PMG, обеспечивают раздельную подачу питания на AVR, когда вал генератора вращается. АРН обеспечивает питание, используя дополнительную мощность при обеспечении непрямых нагрузок, например, запуск двигателей.

При вращении вала генератора создается безупречный, незацепленный, непрерывный трехступенчатый сигнал.

Некоторые из наиболее заметных преимуществ использования генераторов, оснащенных технологией возбуждения PMG:

• Поле возбуждения не сминается благодаря регулируемому отключению для очистки.
• Изменение нагрузки не влияет на поле возбуждения.
• Напряжение производится при вводном запуске и не зависит от выдающихся результатов в полевых условиях.
• При пуске двигателя поле возбуждения не падает ввиду отсутствия питания АРН.

Система PMG увеличивает вес и размер со стороны генератора. Это наиболее часто используемый метод возбуждения для приложений, использующих двигатели, которые запускаются и останавливаются, и другие непрямолинейные нагрузки.

Вспомогательная обмотка (AUX)

Стратегия вспомогательной обмотки используется уже довольно давно. Использования идут от морского до промышленного применения и более функциональны в более крупных учреждениях.

Эта стратегия имеет другое поле возбуждения, но не использует сегмент, связанный с определенным концом полюса генератора. В этих методах используется вращение вала и вечный магнит или генератор для дополнительного возбуждения.

В статор введена дополнительная одноступенчатая обмотка. По мере вращения вала генератора основные обмотки статора подают напряжение на АРН, как и во всех ранее упомянутых методах.

Дополнительные одноступенчатые обмотки подают напряжение на АРН. Это делает необходимым дополнительное напряжение возбуждения при работе с непрямолинейными нагрузками.

Для приложений с прямой нагрузкой могут использоваться стратегии шунтирования, EBS, PMG и AUX. Возбуждение шунта является самой разумной стратегией.

Для приложений с непрямой нагрузкой можно использовать стратегии возбуждения EBS, PMG и AUX. Возбуждение PMG является наиболее известным и широко используемым.

Ознакомьтесь с нашим каталогом генераторов

Часто задаваемые вопросы о возбуждении в генераторе :

Что такое возбудитель?

Возбудитель помогает в создании магнитного поля, подавая электрический ток, который может быть в форме батареи или генератора.

Зачем генераторам возбуждение?

Механическая энергия превращается в электрическую путем перемещения электрических проводников в магнитном поле с помощью генераторов. Возбуждение создает это электромагнитное поле, которое инициирует преобразование.

Что происходит, когда генератор теряет возбуждение?

Когда генератор теряет возбуждение, ток в роторе постепенно уменьшается, а напряжение поля также уменьшается на постоянную времени поля. В таком случае генератор и потребляет реактивную мощность, действуя как асинхронный генератор, из энергосистемы, а не генерирует реактивную мощность.

Что такое система возбуждения?

ЧТО ТАКОЕ СИСТЕМА ВОЗБУЖДЕНИЯ?

ВВЕДЕНИЕ

1. ОСНОВНАЯ ФУНКЦИЯ

Основной функцией системы возбуждения является подача постоянного (постоянного) тока на обмотку возбуждения синхронной машины. Это достигается за счет использования управления с обратной связью (или управления с обратной связью). Современные системы возбуждения также включают в себя функции диагностики для упрощения поиска и устранения неисправностей, протоколы связи для интеграции SCADA и функции ограничения/защиты, гарантирующие, что синхронная машина работает в пределах своей кривой возможностей.

2. ЦЕЛЬ

Назначение системы возбуждения зависит от применения:

• Для синхронных генераторов она отвечает за поддержание постоянного напряжения на клеммах .
• Для синхронных двигателей отвечает за поддержание постоянного коэффициента мощности .

3. ПРИНЦИП РАБОТЫ

Синхронная машина, состоящая из ротора и статора, производит переменный ток, используя принцип электромагнитной индукции. Постоянный ток, проходящий через обмотку возбуждения ротора, создает статическое магнитное поле. Поскольку ротор вращается первичным двигателем (например, гидро- или паровой турбиной), магнитное поле также вращается. Поскольку ротор находится внутри статора, вращающееся магнитное поле создает переменный магнитный поток, пересекая обмотки статора. Этот переменный магнитный поток индуцирует переменные токи в обмотках статора синхронной машины. Система возбуждения необходима, так как без тока возбуждения машина работает без тока возбуждения и, следовательно, в обмотках статора машины не генерируется (индуцируется) напряжение.

ПОНЯТИЯ СИСТЕМЫ ВОЗБУЖДЕНИЯ

1. УПРАВЛЕНИЕ С ЗАМКНУТЫМ КОНТУРОМ

Системы возбуждения используют управление с обратной связью или обратной связью для регулирования производительности машины. При управлении с обратной связью выходной сигнал машины направляется обратно в контроллер и сравнивается с заданным значением, а ошибка между заданным значением и выходным сигналом используется для вычисления реакции системы. Контроллер обычно моделируется как ПИД-, ПИ-регулятор или регулятор опережения-запаздывания.

Контур управления Reivax совместим с Модель ST4C , определенная в IEEE 421.5. Упрощенная версия этого контура управления показана на экране ЧМИ Reivax:

Параметры настройки, связанные с контуром управления, можно легко изменить непосредственно с ЧМИ. Три (3) набора параметров настройки позволяют настроить оптимальную реакцию для случая, когда генератор не подключен к сети, и для режима подключения к сети в зависимости от того, активен или нет стабилизатор энергосистемы (PSS):

Пример схемы полного контура управления показано ниже:

2. ОГРАНИЧИТЕЛИ И ЗАЩИТЫ

Современные системы возбуждения отвечают за защиту синхронной машины, самой системы возбуждения и других устройств. Ограничители (OEL, UEL, VHz, SCL) и защиты (24, 27, 32, 37F, 40/32Q, 50/51, 59, 59F, 76F, 81O/U) — это программные функции, предназначенные для ограничения работы машины в нежелательных условиях. условиях и реализованы как дополнения к контуру управления AVR. Ограничители обеспечивают постоянную работу машины в пределах возможностей машины, а функции защиты защищают машину, инициируя отключение. Защитные функции возбуждения обычно дублируются в отдельном блоке реле защиты. Можно отключить функции защиты возбуждения и полагаться только на реле защиты агрегата или можно использовать обе функции защиты, и в этом случае необходимо обеспечить координацию между двумя функциями защиты.

Наиболее распространенные ограничители и их функции приведены ниже:

2.1. ОГРАНИЧИТЕЛЬ ПЕРЕВОЗБУЖДЕНИЯ (OEL)

Для систем возбуждения производства Reivax ограничители можно легко настроить с помощью ЧМИ. Упрощенная функция передачи и экран конфигурации для OEL, показанные ниже, соответствуют IEEE 421.5 OEL2C. OEL сконфигурирован как кривая обратной зависимости от времени в соответствии с IEEE/ANSI C50.13.

2.2. ОГРАНИЧИТЕЛЬ ПРИ ВОЗБУЖДЕНИИ (ОПВ)

Упрощенная функция передачи и экран конфигурации для UEL показаны ниже. UEL настраивается как кусочно-линейная характеристика в области недовозбуждения (отрицательная реактивная мощность) кривой производительности согласно IEEE 421.5 UEL2C.

3. КООРДИНАЦИЯ ЗАЩИТЫ

Координация между ограничителями, ограничителями оборудования и внешними реле защиты является важным аспектом правильной интеграции системы возбуждения. Как правило, согласование выполняется в рамках исследования защиты или проверки модели, при этом настройки проверяются во время ввода оборудования в эксплуатацию.

Во время ввода в эксплуатацию OEL рисуется таким образом, чтобы он перекрывал тепловой предел ротора IEEE/ANSI C50.13.

4. КРИВАЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ

Кривая производительности синхронной машины представляет собой графическое представление рабочих пределов машины. Кривая производительности представляет собой график зависимости активной мощности машины (МВт) от реактивной мощности (МВар). Обычно представлены следующие физические пределы эксплуатации:

• Тепловой предел ротора
• Предел турбины
• Практический предел устойчивости
• Ограничение асинхронного хода

Кроме того, обычно представлены следующие ограничители:

• Ограничитель перевозбуждения (OEL)
• Ограничитель пониженного возбуждения (UEL)

Системы возбуждения производства Reivax включают кривую динамической производительности, которую можно использовать для мониторинга рабочих условий в режиме реального времени. Пример такой кривой возможностей показан ниже.

Кривая возможностей показывает безопасную рабочую область машины, обозначенную зеленым цветом, ограниченную ограничителями и физическими пределами машины. Он также показывает рабочую точку машины с точки зрения активной и реактивной мощности (обе величины показаны в pu).

5. СТАБИЛИЗАТОР СИСТЕМЫ ПИТАНИЯ (PSS)

Стабилизатор системы питания (PSS) является дополнением к контуру управления системы возбуждения, которое повышает устойчивость системы за счет компенсации низкочастотных (0-5 Гц) колебаний. в системе питания. Это приводит к более стабильной выходной мощности генератора, что может привести к значительной экономии за счет снижения потерь мощности. Стабилизаторы энергосистем обеспечивают превосходную экономическую эффективность и, как было установлено, приносят миллионы долларов ежегодной выгоды для крупных коммунальных предприятий.

Выход PSS добавлен в контур управления AVR. На изображении ниже показан суммирующий переход PSS в том виде, в котором он появляется в передаточной функции системы возбуждения Reivax.

На приведенном ниже графике показана реакция генератора коммунального масштаба мощностью 32,5 МВт с PSS и без него. Возмущение вводится на 2-й и 12-й секундных отметках. Заметно улучшена переходная и стационарная стабильность. Без ФПС колебания продолжаются около 10 секунд после возмущения, тогда как при включении ФПС они практически сразу затухают.

Reivax PSS совместим с моделями IEEE PSS2A и PSS2B .

ТИПЫ СИСТЕМ ВОЗБУЖДЕНИЯ

За прошедшие годы в электроэнергетике появились различные типы систем возбуждения. Они подразделяются на две основные категории в зависимости от источника питания: вращающиеся возбудители и статические возбудители.

1. ВРАЩАЮЩИЕСЯ СИСТЕМЫ ВОЗБУЖДЕНИЯ

В вращающихся системах возбуждения используются два возбудителя: основной возбудитель и вспомогательный возбудитель. Главный возбудитель питает пилотный возбудитель, а пилотный возбудитель, в свою очередь, напрямую питает синхронную машину. Существует две подкатегории вращающихся систем возбуждения: переменного и постоянного тока.

1.1. БЕСЩЕТОЧНЫЙ ВОЗБУЖДАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

В системе возбуждения переменного тока основной силовой выпрямитель питает промежуточный возбудитель переменного тока. Этот возбудитель переменного тока содержит внутренний силовой выпрямитель, который питает обмотку возбуждения синхронной машины.

Ниже показана однолинейная схема вращающегося возбудителя переменного тока.

1.2. ВОЗБУДИТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА

В системе возбуждения постоянного тока силовой выпрямитель питает промежуточный возбудитель постоянного тока, который, в свою очередь, питает обмотку возбуждения синхронной машины.

Ниже показана однолинейная схема вращающегося возбудителя постоянного тока.

2. СТАТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ВОЗБУЖДЕНИЯ – ТЕРМИНАЛ-ФЭД

В статических системах возбуждения силовой выпрямитель напрямую питает обмотку возбуждения синхронной машины. Пилотного возбудителя нет.

Система статического возбуждения питается от терминала (также называемого питанием от шины), когда питание берется от самой машины через силовой трансформатор напряжения (PPT). Первичная часть PPT подключена к статору машины, а вторичная подает питание на выпрямитель.

Системы статического возбуждения не являются самовозбуждающимися по своей природе, поэтому им требуется внешнее питание для запуска процесса возбуждения и создания достаточного магнитного потока. Этот процесс называется миганием поля .

2.1. ПРЕИМУЩЕСТВА СТАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ВОЗБУЖДЕНИЯ

Статические системы возбуждения обладают рядом преимуществ, которые делают их привлекательным вариантом для управления синхронными машинами:

• Простая, надежная и экономичная конструкция
• Минимальные требования к обслуживанию
• Высокая производительность и быстрый отклик

2. 2. ОСНОВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ

Основные компоненты системы статического возбуждения перечислены ниже:

2.2.1. АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ (АРН)

Автоматический регулятор напряжения (АРН), широко известный просто как регулятор напряжения, выполняет все функции управления системой, включая следующие:

• Выключатели
• Отправка импульсов запуска на мосты
• Реагирование на команды оператора или нарушения сети
• Мониторинг операций ввода-вывода системы и принятие соответствующих мер в ответ на них
• Поддержание системы возбуждения в пределах безопасности и стабильности за счет использования ограничителей и защит
• Выдача уведомлений в систему SCADA завода при возникновении аномальных условий
• Отключение системы возбуждения при возникновении критического отказа или опасного состояния

Основные элементы АРН:

• Контур управления
• Ограничители
• Стабилизатор системы питания

Решения по управлению с резервированием широко распространены. В резервированной конфигурации имеется два регулятора напряжения, один из которых выполняет функции управления, а другой находится в режиме горячего резерва .

2.2.2. СИЛОВОЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ

В системах статического возбуждения обычно используется силовой выпрямитель, который преобразует переменный ток в постоянный и обеспечивает управляемый ток возбуждения для синхронной машины. Силовые выпрямители обычно используют тиристорную или IGBT-технологию.

Тепловыделение является проблемой для силового выпрямителя. Для мостового охлаждения обычно предоставляются резервные комплекты вентиляторов.

Конфигурации моста с резервированием являются общими. В случае наличия нескольких мостов система возбуждения выполнит выравнивание тока , чтобы сбалансировать выходы моста.

2.2.3. ИНТЕРФЕЙС ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

Интерфейс преобразователя состоит из всех промежуточных устройств между контроллером и силовым выпрямителем. Он преобразует сигнал управления в импульсы запуска и изолирует управляющую электронику от силовой части.