Схема генератора автомобиля: устройство, принцип работы, подключение

Как устроен генератор автомобиля. Какие основные элементы входят в его конструкцию. По какому принципу работает автомобильный генератор. Как правильно подключить генератор в автомобиле. Какие бывают схемы подключения генератора.

Устройство автомобильного генератора

Генератор является важнейшим элементом электрооборудования автомобиля, обеспечивающим питание бортовой сети и зарядку аккумуляторной батареи. Основными компонентами генератора являются:

• Статор — неподвижная часть с обмотками
• Ротор — вращающаяся часть с обмоткой возбуждения
• Выпрямительный блок — преобразует переменный ток в постоянный
• Регулятор напряжения — стабилизирует выходное напряжение
• Шкив — передает вращение от двигателя
• Вентилятор — обеспечивает охлаждение

Статор и ротор образуют электромагнитную систему генератора. При вращении ротора в обмотках статора индуцируется переменный ток, который затем выпрямляется.

Принцип работы автомобильного генератора

Принцип работы автомобильного генератора основан на явлении электромагнитной индукции. Рассмотрим основные этапы:

1. Ротор вращается от коленвала двигателя через ременную передачу
2. В обмотке ротора создается магнитное поле
3. При вращении ротора магнитный поток пересекает обмотки статора
4. В обмотках статора индуцируется переменный ток
5. Переменный ток выпрямляется диодным мостом
6. Регулятор напряжения стабилизирует выходное напряжение

Таким образом, механическая энергия вращения преобразуется в электрическую энергию постоянного тока для питания бортовой сети автомобиля.

Схема подключения генератора в автомобиле

Правильное подключение генератора очень важно для его нормальной работы. Типовая схема подключения включает следующие соединения:

• Плюсовой вывод генератора — на плюсовую клемму аккумулятора
• Минусовой вывод — на массу кузова автомобиля
• Вывод управления — на замок зажигания
• Вывод обмотки возбуждения — на регулятор напряжения

При подключении важно использовать провода нужного сечения и надежно изолировать все соединения. Неправильное подключение может привести к выходу генератора из строя.

Основные неисправности генератора автомобиля

Генератор является достаточно надежным узлом, но со временем могут возникать различные неисправности. Наиболее распространенные из них:

• Износ щеток и контактных колец
• Пробой диодов выпрямительного блока
• Обрыв или межвитковое замыкание в обмотках статора
• Выход из строя регулятора напряжения
• Износ подшипников
• Повреждение ременной передачи

При появлении признаков неисправности генератора (разряд аккумулятора, шум, вибрация) необходимо провести диагностику и устранить неисправность. В некоторых случаях может потребоваться замена генератора.

Диагностика работоспособности генератора

Для проверки исправности генератора можно выполнить следующие действия:

1. Измерить напряжение на клеммах аккумулятора на заглушенном двигателе
2. Запустить двигатель и измерить напряжение на средних оборотах
3. Включить мощные потребители и проверить напряжение
4. Провести нагрузочное тестирование на высоких оборотах

Нормальное напряжение генератора должно составлять 13.8-14.4 В. Падение напряжения при нагрузке более чем на 0.5 В говорит о проблемах в работе генератора. Также следует проверить ток зарядки и пульсации выходного напряжения.

Как продлить срок службы генератора автомобиля

Для обеспечения длительной и безотказной работы генератора рекомендуется соблюдать следующие правила:

• Своевременно проводить техническое обслуживание
• Следить за состоянием и натяжением приводного ремня
• Не допускать перегрузки генератора мощными потребителями
• Избегать попадания влаги и грязи внутрь генератора
• Своевременно заменять изношенные подшипники и щетки
• Не допускать работы генератора без аккумулятора

При бережном отношении и своевременном обслуживании современные автомобильные генераторы способны надежно работать более 200 тыс. км пробега.

Выбор нового генератора для автомобиля

При необходимости замены вышедшего из строя генератора следует учитывать следующие факторы:

• Соответствие параметров (напряжение, ток) требованиям автомобиля
• Совместимость по габаритам и способу крепления
• Надежность производителя и качество исполнения
• Наличие дополнительных функций (например, встроенного регулятора)
• Стоимость генератора и его обслуживания

Рекомендуется выбирать генераторы проверенных брендов, соответствующие оригинальным спецификациям автопроизводителя. Это обеспечит оптимальную совместимость и надежность работы.

Индукционный метод поиска. Способы подключения генератора при поиске трассы КЛ :: Ангстрем

В продолжении статьи: «Индукционный метод поиска. Общий принцип обследования местности.» мы подробно рассмотрели наиболее часто используемые способы подключения генератора к коммуникациям при поиске трассы кабельной линии.

Подключение генератора по схеме «жила — земля»

При этом способе подключения конец неповрежденной жилы кабеля присоединяют к одной из выходных клемм генератора. Вторую клемму генератора соединяют с заземлителем, которым может служить: специальный заземляющий наконечник (металлический стержень длиной 0,5 м. с подключенным к нему проводом), вбитый в землю на расстоянии 8-15 м. от кабеля, водопроводная сеть или металлическая опора линии электропередачи. Второй конец неповрежденной жилы также заземляют. На рисунке приведена схема подключения «неповрежденная жила — земля»

Непосредственное подключение генератора по схеме «неповрежденная жила — земля»

Выходной ток генератора протекает в основном через присоеди­ненную неповрежденную жилу кабельной линии и замыкается через землю. Вокруг кабеля возникает поле, интенсивность кото­рого слабо зависит от удаления от начала кабеля. Это поле можно прослушивать на протяжении всей линии и тем самым определять ее местонахождение. Однако некоторая часть обратного тока мо­жет протекать не через землю, а через броню или экран кабеля. Это приводит к некоторому общему ослаблению интенсивности поля. Причина ослабления поля в том, что направления токов в жиле и оболочке кабельной линии противоположны и поля от них частично компенсируются. Кроме того, происходит постепенное ослабление интенсивности поля вдоль кабельной линии. Это обусловлено емкостным током, величина которого уменьшается при удалении от начала кабеля. На рисунке показана интенсивность магнитного поля над кабелем при подключении генератора по схе­ме «неповрежденная жила — земля».

Интенсивность магнитного поля над кабелем при подключении генератора по схеме «неповрежденная жила-земля»

Подключение генератора по схеме «жила — броня»

При этом способе неповрежденную жилу подключают к одной из выходных клемм генератора, а другую клемму соединяют с броней (экраном) кабельной линии. На другом конце кабельной линии неповрежденную жилу также соединяют с броней (экраном) кабельной линии. Подключение генератора к кабельной линии по схеме «неповрежденная жила — броня»

Непосредственное подключение генератора по схеме «неповрежденная жила — броня»

Выходной ток генератора протекает по неповрежденной жиле и возвращается по броне (экрану) кабеля. Токи в жиле и броне про­текают в противоположных направлениях, поэтому интенсив­ность результирующего магнитного поля вокруг кабеля уменьша­ется.

Непосредственное подключение генератора с использованием неповрежденной жилы и брони удобно использовать для опреде­ления местоположения кабельной линии на местности. В случае полного обрыва кабеля или короткого замыкания (между жилами или между жилами и броней) в кабеле все соединения на противо­положном конце кабеля не имеют смысла.

Подключение генератора к работающей кабельной линии через фильтр присоединения

Поиск трассы кабеля активным методом (с использованием гене­ратора) возможен не только для обесточенного кабеля, но и для ка­беля находящегося под нагрузкой, без отключения от питающего напряжения. Это становится возможным из-за большой разницы между рабочей частотой кабеля и частотой поискового генерато­ра (обычно более 1кГц). Для реализации указанных возможностей индукционный генератор подключают к работающей кабельной линии через так называемый фильтр присоединения.

Схема подключения генератора к кабельной линии через фильтр присоединения показана на рисунке:

Подключение генератора через фильтр присоединения

Амплитудно-частотная характеристика фильтра присоединения показана на следующем рисунке. Из этого рисунка видно, что фильтр присое­динения представляет собой фильтр верхних частот. Он свободно пропускает в кабельную линию ток от индукционного генератора и предотвращает попадание рабочего напряжения кабеля на гене­ратор.

Амплитудно-частотная характеристика фильтра присоединения

После подключения к работающей кабельной линии индукцион­ного генератора в ней протекают одновременно токи двух частот: 50 Гц и рабочей частоты генератора, например 9796 Гц. Принимая индукционным приемником сигналы на частоте 9796 кГц, можно определить точное местонахождение трассы работающей кабельной линии, в том числе при наличии других работающих кабельных линий.

Индуктивная связь генератора с кабельной линией или металлическим трубопроводом

Индуктивная связь используется в тех случаях, когда необходимо исследовать определенную местность на наличие кабельных ли­ний, металлических трубопроводов или иных электропроводных коммуникаций, например перед проведением земляных работ, или когда невозможно непосредственно подключить генератор к коммуникации.

Сигнал в коммуникации наводится с помощью подключенной к выходу генератора индукционной катушки (рамки). Индукцион­ную катушку, подключенную к генератору, располагают на поверх­ности земли над предполагаемым местом нахождения кабельной линии или иной коммуникации. Принцип индуктивной связи ге­нератора с кабельной линией показан на рисунке:

Принцип индуктивной связи генератора с кабельной линией

Выходной ток генератора протекает по виткам индукционной рамки и вызывает появление магнитного поля, проходящего через окно рамки. Это поле проникает через землю и охватывает кабель­ную линию или трубопровод.

В кабеле или трубопроводе начинает протекать индуцированный ток. Этот ток в свою очередь вызыва­ет появление магнитного поля, которое опоясывает кабель (тру­бопровод) и может быть принято индукционным приемником. Таким образом, появляется возможность обнаружить кабельную линию (трубопровод) без непосредственного подключения к ним генератора.

Рассмотрим некоторые особенности определения местонахожде­ния кабельных линий или металлических трубопроводов при ин­дуктивной связи с ними генератора звуковых частот. На рисунке ниже изображено положение рамки, при котором эффективность ин­дуктивной связи генератора с кабельной линией будет наиболь­шей. Методика определения местонахождения кабельной линии или трубопровода при индуктивной связи с ними генератора зву­ковых частот поясняется на рисунке:

Определение местонахождения кабельной линии или металлического трубопровода при индуктивной связи с генератором

Согласно рисунку можно рекомендовать следующую методику определения местонахождения кабельной линии или трубопрово­да:

• Расположить индукционный приемник на местности в зоне предполагаемого местонахождения кабельной линии или трубо­провода. Поисковая катушка должна находиться в центре обсле­дуемой зоны.
• К выходу генератора, имеющего автономное питание, под­ключить индукционную рамку.
• Исключить возможность прямой связи индукционной рамки генератора с индукционным приемником. Для этого от­нести генератор от приемника на расстояние не менее 15 метров. Установить плоскость индукционной рамки генератора перпенди­кулярно поверхности земли по направлению на приемник.
• С включенным генератором начать обход местности во­круг приемника по окружности, сохраняя ориентировку плоско­сти рамки генератора перпендикулярно поверхности земли и по направлению на приемник.
• При пересечении места прохождения кабельной линии или металлического трубопровода приемником будет зафиксирован максимальный сигнал. Отметить указанное местонахождение ге­нератора и продолжать обход местности до завершения окружно­сти. Отметить другое место пересечения трассы на местности.
• Обойти указанную местность еще раз и проверить найден­ные ранее точки пересечения.
• Расположить генератор непосредственно над обнаружен­ной кабельной линией и определить точное место прохождения трассы, проходя с приемником по обследуемой местности, от од­ной отмеченной точки до другой.

Принципиальная схема генератора

Несмотря на различные типы индукционных генераторных устройств, общая принципиальная схема генератора является неизменной. То есть, в состав любого генератора входят одни и те же основные части и детали. Для того, чтобы создать магнитное поле, необходимо применение постоянных магнитов или электромагнитов, а для индуцирования переменной электродвижущей силы применяется обмотка. На демонстрационной модели она представляет собой вращающуюся рамку.

Содержание

Классическая конструкция генератора

Все витки в катушке имеют последовательное соединение, благодаря чему происходит сложение между собой всех электродвижущих сил.

Наиболее распространенным является генератор переменного тока, принцип действия которого заключается во взаимном влиянии статора и ротора. Статором называется неподвижный сердечник с обмоткой, внутри которой, вокруг оси происходит вращение подвижной обмотки, называемой ротором. Зазор между ними должен иметь минимальное значение, за счет чего поток магнитной индукции значительно увеличивается.

В классической схеме происходит вращение рамки внутри неподвижного постоянного магнита. Однако, в больших генераторных установках промышленного назначения происходит вращение электромагнита, в то время, как обмотки, наводящие электродвижущие силы, исполняют роль статора и остаются неподвижными. Для отведения тока во внешнюю цепь, применяются контактные кольца, присоединенные к концам обмотки.

Принцип работы генератора

Обмотка ротора связывается с внешней цепью с помощью неподвижных пластин, называемых щетками, которые прижимаются к кольцам. Электромагнит, создающий магнитное поле, имеет в своих обмотках силу тока, значительно меньшую, чем та, которая отдается во внешнюю цепь. В связи с этим, принципиальная схема генератора предполагает более удобным снятие генерируемого тока с неподвижных обмоток, а слабый ток через скользящие контакты подводится к электромагниту. Слабый ток вырабатывается отдельным генератором постоянного тока или подводится через выпрямитель.

В генераторах малой мощности создание магнитного поля происходит с помощью вращающегося постоянного магнита. При такой конструкции, необходимость в щетках и кольцах отпадает. Электродвижущие силы появляются в обмотках статора, являющихся неподвижными, за счет образования вихревых электрических полей, получаемых вследствие изменения магнитного потока во время вращения ротора.

Таким образом, современные генераторы представляют собой достаточно сложные электротехнические конструкции, включающие в свое устройство самые различные материалы. Их производство требует высокой точности и передовых технологий.

Схема подключения генератора для дома

Генераторные автоматические выключатели | Системы | Сименс Глобальный

Генераторные автоматические выключатели (GCB) являются ключевыми компонентами для повышения надежности и защиты вашего основного оборудования силовой установки, такого как генераторы и повышающие трансформаторы. Их установка приводит к повышению селективности электростанции, повышению эксплуатационной готовности, а также упрощению эксплуатационных процедур и снижению общих затрат.

Вместе с Siemens ваши проекты модернизации и строительства новых электростанций будут поддерживаться одним из самых опытных партнеров в области генераторных автоматических выключателей.

Стремясь предоставить долговечное и надежное решение, компания «Сименс» систематически совершенствует распределительные устройства генераторов с технологией вакуумного переключения, предоставляя нашим клиентам проверенную вакуумную технологию, не требующую обслуживания с элегазом.

 

Электростанции, работающие на отходах

Электростанции, работающие на отходах, преобразуют источники отходов в тепло. Операторы используют тепло, вырабатываемое в процессе сжигания, для производства электроэнергии и централизованного теплоснабжения. Необходима высокая избирательность силовой установки!

Геотермальная электростанция

Геотермальные электростанции используют гидротермальные ресурсы из недр земли. Горячая вода или пар приводят в действие турбину для производства возобновляемой электроэнергии. Для этого требуются мощные и надежные компоненты, бесшовно интегрированные и с оптимальной доступностью

Электростанция с комбинированным циклом

На электростанциях с комбинированным циклом (CCPP) газотурбинный генератор вырабатывает электроэнергию, а отработанное тепло газовой турбины используется для производства пара для вырабатывать дополнительную электроэнергию с помощью паровой турбины.

Новейшие технологии обеспечивают беспрецедентный уровень эффективности более 60 процентов.

Гидроэлектростанция

Гидроэлектростанции используют энергию воды для привода турбины и должны быть устойчивыми для защиты окружающей среды.

Они должны быть эффективными и доступными в течение длительного времени до ремонта.

Синхронный конденсатор

Синхронные конденсаторы представляют собой машины, предназначенные для обеспечения инерции и мощности короткого замыкания с помощью вращающейся массы, а также обеспечения или поглощения реактивной мощности для динамических нагрузок.
 

С ростом распространения несинхронных генераторов (ветряных турбин, фотогальваники и аккумуляторных батарей) проверенным решением для стабилизации сети являются синхронные конденсаторы.

Преимущества

Наши ПЦГ рассчитаны на многократное срабатывание в день с высочайшей надежностью благодаря полнопружинному рабочему механизму со сроком службы до 20 000 переключений CO.

 

• за вычетом эксплуатационных расходов
• за вычетом затрат на техническое обслуживание
• за вычетом простоев
 

— решение для аккумулирования

Преимущества

Наши ПЦГ разработаны с учетом индивидуальных требований и обеспечивают самый надежный полнопружинный рабочий механизм для стабилизации сети
 

• Высокая надежность

• Сокращение выбросов углекислого газа благодаря вакуумной технологии

• меньше усилий по техническому обслуживанию

 

— HB3

 

Преимущества

Установка ПЦГ повышает селективность электростанции, повышает эксплуатационную готовность и упрощает эксплуатационные процедуры.

• Высокая надежность

• Повышенная непрерывность обслуживания

• Меньше усилий по обслуживанию

-VB1 -D
-VB1
-HB1
-HB3

. температуры. Они экономичны, так как не требуют дополнительного строительства.
 

• Готов к H ₂ Южная и арктическая среда
• Минимальные затраты на установку
• Низкое энергопотребление

 

— HB1
— HB3

Преимущества

Установка ПЦГ повышает селективность электростанции, повышает эксплуатационную готовность и упрощает рабочие процедуры.
 

• Повышение непрерывности обслуживания
• Уменьшение углеродного следа благодаря технологии, не содержащей фторсодержащих газов

 

— VB1-D
— VB1
— HB3

Преимущества

Наши вакуумные ГХБ не помогают сохранить газы FCB и не использовать их окружающую среду, повышая эксплуатационную готовность вашей электростанции.

• Уменьшенный углеродный след
• Повышенная рентабельность и непрерывность обслуживания
• Минимальные затраты на установку и техническое обслуживание станции (ГАЭС) являются проверенными методами, доступными для хранения энергии в масштабе сети. Они необходимы в районах с высокой установленной мощностью ветряных электростанций и солнечных электростанций, чтобы значительно повысить надежность сети. С этой целью доступность электростанции должна быть высокой, чтобы обеспечить электроэнергию во время пикового спроса.

Преимущества

Наши ПЦГ являются ключевыми элементами для повышения надежности и защиты генератора и повышающего трансформатора при одновременном снижении углеродного следа производства возобновляемой энергии.

• Повышенная экономичность и непрерывность обслуживания
• Минимальные затраты на техническое обслуживание

 

— HB1
— HB3

Преимущества

Установка ПЦГ повышает селективность электростанции, повышает эксплуатационную готовность и упрощает эксплуатационные процедуры.
 

• Высокая надежность

• Повышенная непрерывность работы

• Меньшие затраты на техническое обслуживание

 

— HB1
— HB3

Концентрированные солнечные электростанции (солнечно-тепловые электростанции)

в тепло и электричество. Они должны поддерживать меньший углеродный след.

Тепловая электростанция

На тепловых электростанциях отработанное тепло, производимое на заводе, используется в других промышленных процессах, извлекается для покрытия потребности в тепле отдельных зданий или распределяется в систему централизованного теплоснабжения.

Электростанция, работающая на отходах

Дополнительная информация

Электростанции, работающие на отходах, преобразуют источники отходов в тепло. Операторы используют тепло, вырабатываемое в процессе сжигания, для производства электроэнергии и централизованного теплоснабжения. Необходима высокая избирательность силовой установки!

Геотермальная электростанция

Получить дополнительную информацию

Геотермальные электростанции используют гидротермальные ресурсы из недр земли. Горячая вода или пар приводят в действие турбину для производства возобновляемой электроэнергии. Для этого требуются мощные и надежные компоненты, полностью интегрированные и с оптимальной доступностью

Электростанция с комбинированным циклом

Получить дополнительную информацию

На электростанциях с комбинированным циклом (CCPP) газотурбинный генератор вырабатывает электроэнергию, а отработанное тепло газовой турбины используется для производства пара для выработки дополнительной электроэнергии с помощью паровой турбины.

Новейшие технологии обеспечивают беспрецедентный уровень эффективности более 60 процентов.

Гидроэлектростанция

Получить дополнительную информацию

Гидроэлектростанции используют энергию воды для привода турбины и должны быть устойчивыми для защиты окружающей среды.

Они должны быть эффективными и доступными в течение длительного времени до ремонта.

Синхронный конденсатор

Получить дополнительную информацию

Синхронные конденсаторы представляют собой машины, предназначенные для обеспечения инерции и мощности короткого замыкания посредством вращающейся массы, а также обеспечения или поглощения реактивной мощности для динамических нагрузок.
 

С ростом распространения асинхронных генераторов (ветряных турбин, фотогальваники и аккумуляторных батарей) проверенным решением для стабилизации сети являются синхронные конденсаторы.

Преимущества

Получить дополнительную информацию

Наши ПЦГ рассчитаны на многократное срабатывание в день с максимальной надежностью благодаря полнопружинному рабочему механизму со сроком службы до 20 000 переключений CO.

 

• меньше эксплуатационных расходов
• меньше затрат на техническое обслуживание
• меньше простоев
 

— решение для гидроаккумулирования

Преимущества

Получите дополнительную информацию

Получите больше информации

Наши GCB наиболее надежны и соответствуют индивидуальным требованиям. пружинный рабочий механизм для стабилизации сетки

• Высокая надежность

• Снижение углеродного следа с помощью вакуумной технологии

• Меньше усилий по обслуживанию

-HB3

Преимущества

Получите дополнительную информацию

. Установка GCBS Leads Leads на более высокую электроэнергию. , повышая доступность и упрощая рабочие процедуры.

 

• Высокая надежность

• Повышенная непрерывность обслуживания

• Меньшие затраты на техническое обслуживание

 

— VB1-D
— VB1
— HB1
— HB3

Преимущества

Получить дополнительную информацию

Наши ПЦТ способны выдерживать высокие и низкие температуры. Они экономичны, так как не требуют дополнительного строительства.
 

• Готов к H ₂ Северная и арктическая среда
• Минимальные затраты на установку
• Низкое энергопотребление

 

— HB1
— HB3

2 Подробнее о преимуществах

0003

Установка ПЦГ повышает селективность электростанции, повышает доступность и упрощает рабочие процедуры.
 

• Повышение непрерывности обслуживания
• Уменьшение углеродного следа благодаря технологии без использования фторсодержащих газов

 

— VB1-D
— VB1
— HB3

Преимущества

Мы не используем пылесос F G

газ и помочь сохранить окружающую среду, повышая эксплуатационную готовность вашей электростанции.

• Уменьшенный углеродный след
• Повышенная экономичность и непрерывность обслуживания
• Минимальные затраты на установку и техническое обслуживание

Гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС) — это проверенные методы, доступные для хранения энергии в масштабе сети. Они необходимы в районах с высокой установленной мощностью ветряных электростанций и солнечных электростанций, чтобы значительно повысить надежность сети. С этой целью доступность электростанции должна быть высокой, чтобы обеспечить электроэнергию во время пикового спроса.

Преимущества

Получить дополнительную информацию

Наши ПЦГ являются ключевыми элементами для повышения надежности и защиты генератора и повышающего трансформатора при одновременном снижении углеродного следа производства возобновляемой энергии.

• Повышенная экономичность и непрерывность обслуживания
• Минимальные затраты на техническое обслуживание

 

— HB1
— HB3

Преимущества

Получить дополнительную информацию оперативные процедуры.

• Высокая надежность

• Повышенная непрерывность обслуживания

• Менее усилия по обслуживанию

-HB1
-HB3

Концентрированная солнечная электростанция

Получите дополнительную информацию

Концентрированные солнечные электростанции (или солнечная энергия. растения) преобразуют солнечную радиацию в тепло и электричество. Они должны поддерживать меньший углеродный след.

Тепловая электростанция

Получить дополнительную информацию

На тепловых электростанциях отработанное тепло, производимое на заводе, используется в других промышленных процессах, извлекается для покрытия потребности в тепле отдельных зданий или распределяется в систему централизованного теплоснабжения.

Приложение React

Для запуска этого приложения необходимо включить JavaScript.

Событие клиента

Генераторные автоматические выключатели

являются ключевыми компонентами для повышения надежности и защиты электростанции. Благодаря использованию элегаза и вакуумной технологии, не требующей технического обслуживания, они сокращают выбросы CO2 и эксплуатационные расходы вашей электростанции!

HB3 на 63–110 кА

Все наши распределительные устройства для генераторов оснащены вакуумными выключателями, проверенной и надежной коммутационной технологией Siemens без обработки газа! Конструкция с воздушной изоляцией и металлическим корпусом состоит из материалов, полностью пригодных для вторичной переработки.

 

Siemens HB3 — первый и единственный в мире автоматический выключатель с вакуумным генератором для электростанций мощностью более 150 МВт. Он использует непревзойденную технологию для оптимизации / сокращения углеродного следа и эксплуатационных расходов вашей электростанции.

Проверенное решение HB3 принадлежит к «голубому» портфолио Siemens в области энергетики и защиты окружающей среды.

• больше информации о HB3

Загрузки и услуги (обучение) Здесь вы найдете важную информацию, документы и обучение:

Преимущество генераторных автоматических выключателей для владельцев электростанций

Подробно

1. Дом
2. Надежность и стабильность сети
3. Генераторные автоматические выключатели приносят пользу владельцам электростанций
4. Генераторные автоматические выключатели приносят пользу владельцам электростанций

На пути к большей гибкости и эффективности

03. 06.2012 — 17:20

• Автоматические выключатели
• Надежность и эффективность сети
• Электростанция

Генераторные автоматические выключатели (GCB) не только играют важную роль в защите электростанций, но и обеспечивают большую гибкость при эксплуатации станции и позволяют внедрять эффективные решения для снижения инвестиционных затрат. . Техническое обслуживание, энергоэффективность и углеродный след теперь также улучшены благодаря оптимизации архитектуры GCB.

Что такое автоматические выключатели генератора (GCB)?
Генераторные автоматические выключатели — это устройства электростанции, расположенные между генератором (вырабатывающим электроэнергию с напряжением около 15–25 кВ) и повышающим трансформатором (увеличивающим это напряжение до напряжения сети — от 200 кВ до 800 кВ). . Они играют ключевую роль в защите трансформатора и генератора в случае неисправности (короткое замыкание в системе электропередачи), и их основная функция при нормальной работе заключается в подключении и отключении генератора от сети с высокой степенью готовности. и надежность. На протяжении десятилетий генераторные автоматические выключатели существовали для генераторов мощностью от 50 МВА до 1400 МВА. Сегодня по всему миру эксплуатируется более 7000 единиц, и они позволили снизить общую стоимость жизненного цикла электростанций за счет эффективной защиты генераторов и трансформаторов и упрощения синхронизации с сетью.

 

1_Генераторные автоматические выключатели: страховой полис

Производитель электроэнергии должен генерировать и поставлять энергию. С автоматическим выключателем генератора производитель может добиться большей гибкости, сделав стратегические соединения завода более безопасными; он также может уменьшить последствия отказа генератора или трансформатора за счет сокращения его продолжительности. «Сегодня оборудование достигло очень низкого уровня отказов, но редкое явление все еще может иметь катастрофические последствия», — говорит Жан-Марк Вильем, старший эксперт Исследовательского центра высоковольтных распределительных устройств GE Renewable Energy Grid Solutions во Франции.

 

• «Автоматические выключатели генератора — это что-то вроде страхового полиса: пока все идет хорошо, они могут рассматриваться как ненужные расходы, но когда что-то идет не так, какое облегчение, когда они есть!»
   
  Финансовое исследование, основанное на стоимости жизненного цикла, сравнило ситуацию на электростанциях с автоматическим выключателем генератора и без него. Анализируя риск отказа, который включает, с одной стороны, стоимость непроизводства, а с другой стороны, стоимость решения с автоматическим выключателем генератора, он утвердил установку автоматических выключателей генератора. «Типичный пример, основанный на электростанции мощностью 400 МВт, демонстрирует, что решение с автоматическим выключателем генератора является экономически эффективным, если в течение 20 лет наличие выключателя позволяет избежать отключения менее чем на 14 часов», — объясняет Вильем. Более того, если принять во внимание некоторое снижение стоимости схем генераторных автоматических выключателей, например, устранение высоковольтных автоматических выключателей и высоковольтных/средних трансформаторов и замена их генераторным автоматическим выключателем и СН/СН трансформатором для питания вспомогательных устройств (см. врезку 2), «экономию можно было определить с самого начала проекта».

2_Постоянно совершенствуемые и модернизируемые автоматические выключатели генераторов

В мире автоматических выключателей отключающая способность является очень важной характеристикой, которую необходимо адекватно указать в случае серьезной неисправности на электростанции. Такой отказ встречается крайне редко, но имеет очень тяжелые последствия, поэтому решающим фактором является конструкция камеры отключения — сердцевины выключателя генератора.

 

Генераторные автоматические выключатели являются чем-то вроде страхового полиса

 

• Grid Solutions постоянно развивает и совершенствует этот механизм. Благодаря технологии термического демпфера можно отключать токи короткого замыкания не менее 160 кА с помощью пружинного механизма. Несколько лет назад проведенное СИГРЭ исследование отказов и дефектов в работе высоковольтных автоматических выключателей показало, что готовность автоматических выключателей зависит главным образом от надежности рабочего механизма, и что на сегодняшний день наиболее надежным механизмом является пружинный механизм. .

• Для генераторных автоматических выключателей последнего поколения компания Grid Solutions оптимизировала и усовершенствовала пружинный механизм, чтобы сделать его проще, сэкономить энергию и уменьшить нагрузки и удары во время работы. В результате повышение надежности и эксплуатационной готовности генераторных выключателей с использованием пружинных механизмов теперь доступно для электростанций до 1400 МВА. Генераторные автоматические выключатели изначально использовали технологию воздушной струи для гашения электрической дуги. В середине 80-х воздушная струя постепенно заменялась гексафторидом серы (SF 9).0096 6 ), где вместо сжатого воздуха используется SF ₆ .

   

3_Поддержание потерь на минимально возможном уровне

Чтобы снизить стоимость жизненного цикла, концепция автоматического выключателя генератора фокусируется на состоянии дугогасительных контактов, которые сильно изнашиваются во время работы и могут рассматриваться как стратегически важные для выключателя. Однако «еще одной важной характеристикой генераторного автоматического выключателя является его способность выдерживать номинальный ток», — говорит Вильем.

 

Самым надежным механизмом на сегодняшний день является пружинный механизм.

 

Хотя это составляет примерно одну десятую отключающей способности, производители должны тщательно проектировать свои выключатели с учетом этой проблемы. «Поскольку спецификация основного тока связана с функцией, которая активна почти на 100 % срока службы генераторного автоматического выключателя, необходима токонесущая способность с минимально возможными потерями». Эта озабоченность подкрепляется тем фактом, что автоматические выключатели традиционно связаны последовательно с линейными разъединителями, роль которых заключается в обеспечении видимой безопасности персонала во время обслуживания. К сожалению, у разъединителей есть и постоянные недостатки: они являются источником потерь на этапах производства энергии; они также увеличивают частоту появления незначительных рисков, таких как механический отказ, и серьезных рисков, таких как тепловой выход контактов из строя; следовательно, они нуждаются в большем обслуживании.
 

Выбор параметров автоматического выключателя и разъединителя для снижения потерь требует полного внимания проектировщика. Это подкрепляется тем фактом, что воздействие электрооборудования на окружающую среду в основном связано с энергией, рассеиваемой в течение всего срока службы выключателя генератора, а не с энергией или материалами, потребляемыми в процессе производства. «Самый эффективный способ избежать потерь энергии в этом оборудовании — уменьшить количество источников энергии», — отмечает Вильем.

 

4_Прорыв в эффективности и экологичности

Классическая компоновка автоматического выключателя SF ₆ не обеспечивает 100-процентного снижения потерь. Поскольку объем под давлением SF ₆ связан с размером контакта, проектировщики должны найти компромисс между уменьшением джоулевых потерь и минимизацией объема SF ₆ . Другим недостатком является то, что главные контакты находятся в той же среде, что и дугогасительные контакты, и, следовательно, подвергаются воздействию потока горячего газа, отключающего ток, а также коррозионного элегаза 9.0096 6 побочные продукты. «Инновационная архитектура — FKGA2 — позволяет избежать этих компромиссов, позволяя полностью изолировать главные контакты от нагретых токоотключающих газов SF ₆ , загрязненных частиц и сопутствующих побочных продуктов внутри камеры прерывателя», — объясняет Вильем. Таким образом, их срок службы не зависит от аварийных событий, происходящих в камере прерывателя. Интеграция главных контактов автоматического выключателя и функции разъединителя в единое устройство особенно эффективно снижает потери: электрическое сопротивление намного меньше по сравнению с классическим решением (автоматический выключатель и разъединитель на линии), поэтому рассеивание тепла уменьшается. в течение всего срока службы оборудования. Дополнительные преимущества включают сокращение общей длины фазы оборудования; следовательно, используется меньше материалов, а производственные процессы сокращаются, что приводит к меньшему воздействию на окружающую среду. Сочетание этих различных факторов, включая снижение SF ₆ , приводит к значительному снижению воздействия оборудования на окружающую среду.

 

Использование мультифизической оптимизации для проектирования автоматических выключателей
Развитие инструментов цифрового моделирования и экспоненциальное увеличение мощности компьютеров позволяют инженерам значительно ускорить проектирование промышленных устройств, таких как высоковольтные выключатели. Они могут предварительно оценить дизайн на компьютерных моделях, чтобы изучить его поведение в различных условиях эксплуатации и, следовательно, оптимизировать продукт до того, как будет построен и испытан первый прототип. В результате продолжительность испытаний и стоимость могут быть существенно сокращены. «Генераторные автоматические выключатели являются экстремальными продуктами из-за очень высоких токов, вызванных их положением в сети», — говорит Гвенаэль Маркезин, менеджер по развитию высоковольтных распределительных устройств. «Оптимизация их конструкции для повышения производительности и эффективности, делая их более надежными и компактными (например, в серии FKG), приводит к решению все более сложных задач, поскольку конструктивные ограничения приближаются к предельным». Следовательно, «мультифизическое моделирование необходимо для лучшего понимания и оценки комбинации физических ограничений и их влияния на поведение, производительность и жизненный цикл гидромолота. ” Помимо сложного моделирования испытаний на размыкание, разработчики генераторных автоматических выключателей полагаются на группы моделирования для распознавания таких эффектов, как электромагнитные силы, создаваемые высокими токами короткого замыкания, джоулевой мощности и связанного с этим повышения температуры из-за высокого номинального тока, сейсмической реакции. оборудования и т. д. Однако, помимо теоретических знаний, эти команды «должны обладать практическими компетенциями, чтобы иметь возможность критически взглянуть на результаты моделирования, их значимость и корреляцию с результатами испытаний». Диэлектрические, тепловые и механические явления, связанные с конструкцией автоматических выключателей, в настоящее время относительно хорошо изучены; другие, такие как сопряженные электромагнитный и жидкостный подходы, очень сложны и требуют особого внимания.

 

• Эта станция является одной из самых эффективных электростанций в мире с низким уровнем выбросов NO _x , SO ₂ и CO ₂ . Он отличается высокой эксплуатационной гибкостью, так как может работать с базовой и частичной загрузками, а также в двухсменном режиме работы. Он спроектирован на основе двух модулей комбинированного цикла GT26 мощностью 435 МВт каждый с общей мощностью 870 МВт при 59% эффективность.

   

5_Легкий осмотр главных контактов

Помимо экологических соображений, владельцы электростанций обеспокоены надежностью и коэффициентом готовности своей электростанции, а также непосредственными негативными последствиями отказа. По этой причине крайне важно обнаруживать прогнозные признаки будущих отказов на самой ранней стадии. Поскольку главные контакты вносят основной вклад в передачу энергии, вырабатываемой электростанцией, большим преимуществом является возможность легко наблюдать за главными контактами в течение всего срока службы оборудования, чтобы обнаружить любые следы ненормального износа контакта. поверхность. Ценность наличия доступа к основным контактам повышается за счет того факта, что измерение контактного сопротивления само по себе не может рассматриваться как надежное свидетельство повышения температуры. Кроме того, новый совместный проект стандарта IEEE-IEC GCB рекомендует визуальную проверку главных контактов как эффективную «проверку способности автоматического выключателя генератора выдерживать номинальный нормальный ток».

 

Тепловыделение снижается в течение всего срока службы оборудования.

 

Проверка контактов занимает большую часть времени обслуживания при классической архитектуре выключателя, где главные контакты скрыты в герметичной оболочке, содержащей газ SF ₆ под давлением и подвергающийся воздействию потока горячего газа; в настоящее время осмотр контактов возможен только во время полного капитального ремонта продолжительностью в несколько недель. Отделением главных контактов от размыкающего SF ₆ газ, новый FKGA2 обеспечивает простой доступ снаружи выключателя во время непродолжительного обычного отключения электростанции. Проверка главного контакта значительно проще, чем в традиционной архитектуре ПЦР, а при необходимости замена деталей также значительно менее обременительна.

 

Генераторные автоматические выключатели – более дешевые, гибкие и с большей защитой  
Существует 2 основных варианта проектирования однолинейной электрической схемы электростанции:

• блок-схема схема : выход генератора напрямую подключен к повышающему трансформатору генератора (GSUT), а подключение агрегата к сети осуществляется через высоковольтный выключатель; для этой схемы требуется трансформатор станции (SST) для питания вспомогательных устройств агрегата, когда генератор не подключен к сети;
• схема генераторного выключателя : высоковольтный выключатель всегда остается замкнутым, а собственные нужды блока постоянно запитываются через GSUT и трансформатор собственных нужд (UAT).