Sinhroni generator

SADRŽAJ

UVOD………………………………………………………………………………………………

1. KONSTRUKCIJA I PRINCIP RADA SINHRONOG GENERATORA…………..…………...

1.1. Stator……………………………………………………………………………………

1.2. Rotor……………………………………………….…………………………...............

1.3. Rotirajuće diode…………………………………………………………….……..........

1.4. Princip rada sinhronog generatora……………………………………………………...

2. POBUDA SINHRONOG GENERATORA…………………………….....................................

2.1. Sinhroni generator sa četkicama i nezavisnom pobudom……………………...............

2.2. Samopobudni sinhroni generator sa čekticama………………………………………...

2.3. Samopobudni bezkontaknti sinhroni generator………………………………………...

2.4. Pobuda sa rotirajućim pobuđivačem…………………………………………………...

2.5. Kompaundna pobuda…………………………………………………………………..

3. PARALELAN RAD SINHRONIH GENERATORA…………………………………………...

3.1. Sinhronizacija generatora na mrežu..…………………………………………………..

3.2 Raspodjela aktivne snage između generatora u paralelnom radu………………………

3.3. Raspodjela reaktivne snage…………………………………………………………….

3.4. Automatska regulacija napona AVR (

Automatic Voltage Regulator

)……....................

3.5. Karakteristike regulacije frekvencije f (P)………….………………………………….

4. ZAŠTITA SINHRONOG GENERATORA……………………………………………………..

5. ODRŽAVANJE I KVAROVI SINHRONIH GENERATORA…………………………..……..

5.1. Održavanje sinhronog generatora……………..………………..…………………........ 26
5.2. Kvarovi na sinhronim generatorima……………………………………………………

ZAKLJUČAK ……………………………………………………………………………………...

LITERATURA…………………………………………………………………………………......
.

UVOD

Sinhrona mašina je električna mašina naizmjenične struje koja radi sinhronom brzinom ili brzinom
koja odgovara frekvenciji naizmjenične struje. Svaka sinhrona mašina može da radi kao motor ili
kao generator.

Na brodu sinhroni generatori predstavljaju osnovni izvor električne energije. Zahvaljujući
savremenom razvoju tehnologije izrade novih materijala, a posebno razvoju energetske elektronike
zadnjih desetak godina došlo je i do primjene sinhronih motora za pogone najvećih prekookeanskih
brodova.

Sinhroni generatori su obrtne električne mašine koje mahaničku energiju transformišu u električnu.
Na brodu se najčešće sinhroni generator pogni dizel motorom. S obzirom da je električn sistem
trofazni koristi se isključivo trofazni samopodni sinhroni generatori. Nominalna snaga sinhronih
generatora je relativno velika pa se pobudni namotaj ugrađuje na rotor jer je lakše preko rotirajućih
dioda dovoditi trofaznu naizmjeničnu struju viskog napona.

Cilj rada je bliže predstavljanje brodskog sinhronog generatora, njegovih principa rada, pobude,
načina održavanja, kvarova i zaštite.

Ovaj   rad   je   koncipiran     kroz     pet   poglavlja.   Konstrukcija   i   princip   rada   sinhronog   generatora
objašnjeno je u prvom, a   princip pobude u drugom poglavlju. Treće poglavlje se odnosi se na
pralelan   rad   sinhronih   generatora.   Zaštita   sinhronog   generatora   predstavljena   je   u   četvrtom
poglavlju,   a   u   petom     poglavlju   su   date   preporuke   koje   se   odnose   na   održavanje   sinhronog
generatora i tabelarni pregled karakterističnih kvarova, njihovi uzroci i potrebni zahvati za njihovo
otklanjanje. Na kraju rada je dat zakaljučak i popis korišćene literature.

1.1. Stator

Kućište statora je vanjski dio sinhrong generatora i služi kao oklop za zaštitu aktivnog dijela
mašine. Kao što se vidi na

slici 2

. stator ujedno služi i kao nosač jezgre i namotaja, a kod manjih

genertora kućište nosi cijeli genertor. U tu svrhu je na donjem dijelu prošireno i ojačano. Stator
brzohodnih genertora ima oblik uzdužnog valjka, tj. dužina mu je puno veća od prečnika. Kod
sporohodnih generatora prečnik statora je veliki u odnosu na njegovu dužinu.

Slika 2. Segment statora

Statorski paket napravljen je od dinamo-limova debljine 0,35 do 0,5 mm. Dinamo limovi se izrađuju
u obliku prstena, tako da na unutrašnjem dijelu imaju nazubljen rub (

slika 3.

)

, koji služi pri

slaganju limova kao utor u koji se slažu namotaji. Mangnetno kolo statora je napravljeno od tankih
međusobno izolovanih limova sa namotajima umetnutim u žljebove na unutrašnjoj strani statora.

Slika 3. Konstrukcija statora

Krajevi statorskog namotaja su izvedeni na priključnu ploču, što se vidi na

slici 4

Slika 4. Priključna pločica generatora

U nekim slučajevima na pločici su izvedena samo tri kraja što znači da se zvjezdište nalazi u
unutrašnjosti namotaja. Glavni izlazni kabal generatora je povezan na priključnu kutiju na
generatoru, odakle se izvodi na glavni generatorski prekidač u glavnoj razvodnoj ploči.

1.2. Rotor

Na rotoru se nalaze magnetni polovi koji obezbjeđuju pobudu sinhronog generatora. Dvije osnovne
vrste rotora su:
- rotor sa istaknutim polovima - za male brzine i
- cilindrični rotor.

U zavisnosti od brzine obrtanja rotora razlikuju se:
- Brzohodni generatori (750, 1000, 1500 ili 3000 ob/min, tj. 8, 6, 4 ili 2 pola),
- Generatori srednje brzine (300 do 600 ob/min, 20 do 10 polova) i
- Sporohodni generatori (manje od 300 ob/min, više od 20 polova).

Kod rotora sa istaknutim polovima

(

slika 5a

)

magnetni polovi su pričvršćeni za tijelo rotora.

Pobudni namotaj je namotan oko svakog pola. Ovaj tip rotora se koristi kod srednjih i malih brzina
obrtanja i predstavlja najčešći tip rotora na brodskim sinhronim generatorima.

Cilindrični tip rotora

(

slika 5b

)

se uglavnom koristi kod generatora većih snaga i većih brzina

obrtanja (1500 o/min i većim) pogonjenih parnim i gasnim turbinama. Pobudni namotaj se nalazi u
željebovima duž rotora. Na nenamotanom dijelu rotora se nalazi magnetna osa.

Ležajevi vratila većih sinhronih generatora su izolovani da bi se spriječila pojava struje. Nejednaki
magnetni fluksevi indukuju elektromotornu silu duž vratila. Ovo dovodi do pojave struje duž vratila
i ležajeva što dovodi do vraničenja na površini ležajeva koje dovodi do degradacije sloja maziva na
ležaju. Da bi se spriječila pojava ovih struja jedan ležaj je električno izolovan tankim slojem
izolacije.

Slika 6. Rotirajuće diode

1- diodno kolo; 2- diode; 3 – savitljivi provodnici

Diode (ima ih 6) montirane su na vratilu i pretvaraju naizmjeničnu struju u jednosmjernu koja se
onda vodi direktno na glavni rotorski namotaj.

Naizmjenični pobuđivač ima na statoru magnetne polove na koje se dovodi jednosmjerna struja, i
stvara se stalno magnetno polje. Na rotoru se nalazi trofazni namotaj naizmjeničnog pobuđivača
gdje se indukuje naizmjeniča struja, koju diode pretvaraju u jednosmjernu. Naizmjenični pobuđivač
ima obrnutu konstrukciju u odnosu na generator (jednosmjerna pobuda na statoru, a indukovanje
naizmjenične struje se odvija na rotoru).

1.4. Princip rada sinhronog generatora

Sinhroni generatori pretvaraju mehaničku energiju dobijenu od pogonske mašine (dizel motora ili
turbine) u električnu energiju koju predaju mreži (potrošačima) i osnovni su izvori električne
energije na brodu. Pobudni namotaji sinhronog generatora smješteni su na rotoru. Kroz njih teče
jednosmejrna struja i tako stvara nepromjenljivo magnetno polje koje se zatvara kroz statorsko
željezo. Pogonska mašina okreće rotor konstantnom brzinom pri čemu se zajedno sa rotorom okreće
i njegovo magnetno polje. Sile polja pri obrtanju sijeku statorske provodnike u kojima se zbog toga
indukuje napon. Statorski namotaj je trofazni. Kako su tri faze statora prostorno pomaknute u njima
se indukuju vremenski pomaknuti naponi. Kada se na njega priključe potrošači, indukovani napon
kroz statorske provodnike generatora potjera struje pa budući da se provodnici nalaze u magnetnom
polju rotora nastane sila, odnosno moment, koji se suprotstavlja njegovom obrtanju (koči ga). Što je
opterećenje generatora veće to je veća i kočna sila pa pogonska mašina (dizel motor) mora dati veću
snagu kako bi se zadržao konstantan broj obrtaja. Napon generatora reguliše se strujom pobude, a
frekvencija brojem obrtaja pogonske mašine (dizel motora).