ГЕНЕРАТОР СИНХРОННЫЙ
SYNCHRONOUS GENERATOR

Изобретение относится к электротехнике, в частности к конструкции генераторов синхронных бесщеточных с самовозбуждением, предназначенных для продолжительной работы в энергетических установках в качестве источника автономного, а также аварийного и/или резервного электроснабжения.
Генераторы синхронные имеют бесщеточную систему возбуждения, регулирования и коррекции и, как опции, встроенные систему параллельной работы, систему защиты и распознания вида аварии и предназначены для продолжительного режима работы в стационарных и передвижных электроустановках в качестве источника трехфазного тока, а также для параллельной работы с промышленной сетью и другими генераторами (электроагрегатами, электростанциями), и/или автономного электроснабжения потребителей, требующих высокого качества электрической энергии, а также быстрого ввода в действие и приема нагрузки.
Из уровня техники известны генераторы синхронные серии БГ и БГО, разработанные специалистами Общества с ограниченной ответственностью «Баранчинский Электромеханический Завод», в которых аппаратура системы возбуждения, регулирования и коррекции, клеммные зажимы и соединители для внешнего управления расположены в коробе управления, закрепленном вверху на корпусе генератора (Каталог ООО «Баранчинский Электромеханический завод»), а возбудитель - статор возбудителя и ротор возбудителя с вращающимися выпрямителями - в заднем торце генератора.
Известен генератор синхронный бесщеточный с самовозбуждением (патент №2230416, МПК Н02Н 7/06, 2004.06.10), содержащий основную обмотку статора, ротор, возбудитель, заключенные в корпус, аппаратуру системы возбуждения, регулирования и коррекции, систему параллельной работы, систему защиты и распознавания вида аварий и клеммные зажимы и соединители управления.
Данная конструкция используется в генераторах синхронных бесщеточных с самовозбуждением производства Открытого акционерного общества «Электроагрегат», г. Курск (каталог ОАО «Электроагрегат»), в котором все указанные выше составные части располагаются в отдельном коробе управления, закрепленном на торце корпуса генератора, а возбудитель - статор возбудителя и ротор возбудителя с вращающимися выпрямителями - также в заднем торце генератора, при этом аппаратура в коробе управления размещена вокруг статора возбудителя.
Такая компоновка, включая ряд дополнительных функций (опций), освобождает место над генератором для аппаратуры электроагрегата и электростанции и позволяет вести обслуживание только с торца, что облегчает электромонтаж и эксплуатацию (техническое обслуживание, диагностику, поиск неисправностей), однако такая конструкция имеет ряд недостатков, а именно: относительно высокий уровень вибрации на верхних составных частях короба управления и, в частности, на плате системы возбуждения, регулирования и коррекции и системы защиты и распознавания вида аварий, а также недостаточно эстетичный вид генератора с торцевым размещением короба управления.
Известен наиболее близкий по совокупности существенных признаков к заявляемому техническому решению генератор синхронный, содержащий корпус и установленный на верхней части корпуса генератора короб управления, содержащий основание с, по меньшей мере, одной установочной площадкой для крепления, по меньшей мере, одного электронного блока и, по меньшей мере, одним выводом для подключения внешнего источника (патент WO 2014/002071, МПК Н02К 5/22, Н02К, 11/00, 2014.01.03). Согласно изобретению установочные площадки для крепления электронных блоков и выводов для подключения внешнего источника установлены в коробе управления, который может быть расположен, например, вверху на корпусе генератора синхронного, на одной или нескольких его сторонах, или на задней части. Принимаем его за ближайший аналог.
К недостаткам данного устройства можно отнести следующее:
- каким бы ни было положение короба управления в известных решениях, доступ к аппаратуре, установленной внутри него, должен быть возможным с максимальной легкостью, чтобы осуществлять регулировку электронных блоков, быстрый поиск неисправностей, замену, при необходимости, любого элемента. Однако вышеприведенная конструкция такой легкости доступа не обеспечивает. Кроме того, в известном техническом решении не предусмотрено размещение внутри короба управления указанных выше опций: системы параллельной работы и системы защиты и распознавания вида аварий. При необходимости система параллельной работы и система защиты и распознавания вида аварий устанавливаются в щите управления электроагрегата или электростанции.
При разработке предлагаемой конструкции генератора синхронного ставилась задача создания унифицированной конструкции, обеспечивающей легкость монтажа и демонтажа, удобство проверки и регулировки, увеличения функциональных возможностей и снижение материальных и трудовых затрат.
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, - повышение компактности, удобств эксплуатации, ремонтопригодности и сокращение габаритов и массы генератора синхронного.
Для решения данной задачи предлагается генератор синхронный, содержащий статор с обмоткой, ротор, возбудитель, заключенные в корпус, и электрически соединенные с генератором аппаратуру системы возбуждения, регулирования и коррекции, клеммные зажимы и соединитель для подключения внешних устройств управления генератором, в котором аппаратура системы возбуждения, регулирования и коррекции, клеммные зажимы и соединитель установлены под съемным защитным кожухом на шасси, закрепленном на статоре возбудителя и выполненном П-образной формой с образованием отдельных площадок для их установки.
По второму варианту формулы, по меньшей мере, на одной из площадок шасси может быть размещена система параллельной работы и/или система защиты и распознавания вида аварий.
Изобретение промышленно применимо, так как основано на оригинальном компоновочном решении, не требующем сложной технологии изготовления.
Предлагаемый генератор синхронный отличает более высокий уровень качества, т.к. встроенные в генератор системы (опции) более эффективны, чем системы той же функциональной направленности, установленные в шкафах с аппаратурой электроустановок. Так система параллельной работы, главной составной частью которого является трансформатор параллельной работы, встраивается для генераторов малой и средней мощности непосредственно в систему выводов генератора, а для генераторов большой мощности (от 200 кВт) в одну из параллельных ветвей (соединений) выводов, что уменьшает габариты трансформатора параллельной работы. Система защиты построена с минимальными длинами проводов от датчиков до электронного блока системы и отсутствием дополнительных соединителей в их цепях. Система защиты исключает применение громоздких и малоэффективных устройств релейно-контакторной системы защиты и микропроцессорной защиты с применением различных датчиков тока с прохождением через эти устройства номинального тока или тока КЗ.
Изобретение поясняется следующими чертежами.
На фиг. 1 показан общий вид генератора синхронного с вырезом.
На фиг. 2 показан общий вид генератора синхронного без съемного кожуха.
На фиг. 3 показан общий вид генератора синхронного со съемным кожухом.
Генератор синхронный (см. фиг. 1) содержит заключенные в корпус 1 статор 2 с обмоткой, ротор 3, статор возбудителя 4, ротор возбудителя 5, электрически соединенные с генератором синхронным: аппаратуру системы возбуждения, регулирования и коррекции 6, клеммные зажимы 7 и соединитель 8 для подключения внешних устройств управления генератором. Аппаратура системы возбуждения, регулирования и коррекции 6, клеммные зажимы 7 и соединитель 8 установлены на шасси 9, закрепленном на статоре возбудителя 4 (см. фиг. 1 и 2). Шасси 9 выполнено П-образной формой с образованием отдельных площадок 10 (см. фиг. 1 и 2) и закрыто съемным защитным кожухом 11 (см. фиг. 1 и 3).
В одном из вариантов выполнения изобретения, по меньшей мере, на одной из площадок 10 шасси 9 могут быть размещены система параллельной работы 12 и/или система защиты и распознавания вида аварий 13 (см фиг. 2).
Генератор синхронный работает следующим образом.
Работа генератора синхронного осуществляется по принципу электромагнитной индукции. Генератор синхронный состоит из двух основных частей: неподвижного статора и ротора, вращающегося внутри статора. Обмотка ротора генератора синхронного питается от выпрямителя, вращающегося вместе с ротором. Выпрямитель, в свою очередь, получает питание от ротора возбудителя, имеющего трехфазную обмотку, возбуждаемую от статора возбудителя, ток возбуждения которого регулируется автоматизированно системой возбуждения, регулирования и коррекции.
Электронная система защиты и распознания вида аварий обеспечивает защиту потребителя и самого генератора от аварийных режимов его работы, дистанционное отключение автоматического выключателя нагрузки и распознавание и индикацию вида аварии, по которой произошло отключение возбуждения генератора. Аппаратура системы возбуждения, регулирования и коррекции расположена на шасси. Шасси, выполненное П-образной формой с образованием отдельных площадок, установлено на статоре возбудителя и закрыто кожухом. Для выполнения монтажа и демонтажа устанавливаемого оборудования, а также обслуживания в процессе эксплуатации (проверку и регулировку) кожух снимается и потребитель (оператор) легко получает доступ ко всей аппаратуре управления, чтобы, например, осуществить регулировку регулятора напряжения, быстрый поиск неисправностей и прочие работы, что, в свою очередь, существенно повышает ремонтопригодность, диагностику и поиск неисправностей.
В одном из вариантов выполнения генератора синхронного, по меньшей мере, на одной из площадок шасси размещены система защиты параллельной работы и система защиты и распознавания вида аварий, которые, как правило, устанавливаются в щите управления электроагрегата или электростанции.
Конструкция заявляемого генератора синхронного по сравнению с конструкцией прототипа позволяет, не увеличивая габарит по осевой длине, уменьшить габарит по высоте, что, в свою очередь, дает возможность для встраивания генератора синхронного (в составе дизельгенератора) в различные системы, станции, комплексы. Встраиваемые в генератор дополнительные опции позволяют получить большую эффективность управления при снижении габаритов, массы и стоимости этих систем.
Заявляемое устройство экспериментально подтвердило возможность получения предлагаемого результата.