Системы регулирования частоты вращения генераторных агрегатов

метки: Генератор, Работа, Скоростной, Напряжение, Нагрузка, Частота, Обмотка, Изменение

1. Системы регулирования частоты вращения ГА

1.1 Необходимость использования АРЧ

Изменение нагрузки СЭС, например, включение мощных приемников электроэнергии (пожарного насоса, компрессора пускового воздуха, работа грузовых лебедок и т.п.) вызывает изменение величины тормозного электромагнитного момента генераторов и, как следствие, изменение частоты вращения приводных двигателей генераторов.

В свою очередь, это приводит к изменению частоты тока и напряжения синхронных генераторов, что неблагоприятно сказывается на работе приемников электроэнергии.

Особенно чувствительны к провалам напряжения 3-фазные асинхронные двигатели, у которых вращающий электромагнитный момент прямо пропорционален квадрату напряжения. Поэтому провалы напряжения могут привести к остановке (насосы, вентиляторы) и даже реверсу (грузовые лебедки, краны, брашпили) электродвигателей.

Провалы напряжения неблагоприятно сказываются на работе люминисцентных светильников, которые при этом гаснут. В то же время для восстановления нормального свечения им необходимо несколько десятков секунд или даже минут (в зависимости от типа лампы).

Поэтому приводные двигатели генераторов — дизели и турбины, обязательно снабжают автоматическими регуляторами частоты вращения.

1.2 Основные характеристики АРЧ

Основное требование к ПД генераторных агрегатов любого типа — сохранение частоты вращения вала ПД, что необходимо для стабилизации частоты тока генераторов.

Поэтому ГА снабжают АРЧ, для которых регулирующим воздействием является изменение подачи топлива (пара), а регулирующим органом — топливная рейка у дизелей и паровпускной клапан у турбин.

К основным характеристикам АРЧ относятся регуляторные и скоростные.

1.3 Регуляторные характеристики АРЧ

Регуляторная характеристика представляет собой зависимость частоты вращения n приводного двигателя от мощности Р генератора при фиксированном положении регулирующего органа — рейки топливного насоса (рис. 1).

Рис. 1. Астатическая (1) и статическая (2) регуляторная характеристики приводных двигателей генераторных агрегатов

Основным параметром регуляторной характеристики является наклон или статизм в (%)

д = [(n- n ) / n]100,

где n и n — частоты вращения соответственно холостого хода и номинальная, об/мин.

Для астатической характеристики д = 0, т. е. частота вращения приводного двигателя ГА не зависит от нагрузки генератора. Иначе говоря, определенному значению частоты вращения ПД соответствует множество значений мощности генератора. Это не позволяет обеспечить пропорциональное распределение активных нагрузок параллельно работающих синхронных генераторов.

Регулирование скорости (частоты вращения) асинхронного двигателя

... регулирования скорости: изменение частоты питающего напряжения посредством преобразователей частоты, включаемых в цепь статора двигателя (частотное регулирование), и путем изменения числа пар полюсов двигателя. Регулирование скольжения двигателя при постоянной скорости вращения поля статора для короткозамкнутых асинхронных двигателей возможно путем изменения величины напряжения ...

Иначе говоря, ПД с астатической регуляторной характеристикой нужно применять только при одиночной работе ГА с целью идеальной стабилизации частоты вращения ПД.

При параллельной работе ПД должны иметь статическую регуляторную характеристику.

1.4 Скоростные характеристики АРЧ

К скоростным характеристикам АРЧ относятся внешние и частичные (ограничительные).

Внешней характеристикой называется зависимость мощности ДВС Nот частоты вращения вала n при подаче топлива, соответствующей номинальной мощности дизеля.

На рис. 1, а при частоте вращения n = n(т.е. при n= 100%) мощность дизеля N= 100%.

При уменьшении частоты вращения (но неизменной подаче топлива) мощность дизеля уменьшается. На рис. 3.1, а при работе дизеля на внешней характеристике 1 и уменьшении частоты вращения до минимально допустимого значения n= 25% n мощность дизеля N? 45%.

Поскольку работа двигателя по внешней характеристике сопровождается дымным выпуском, высоким расходом топлива, высокой температурой выпускных газов и нарушением теплового равновесия двигателя, в эксплуатации работа на внешней предельной характеристике или даже на отдельных точках этой характеристики не допускается

Частичной характеристикой называется зависимость мощности ДВС Nот частоты вращения вала n при подаче топлива, соответствующей меньшим номинальной значениям мощности дизеля.

Частичная характеристика лежит ниже внешней и определяет верхний предел поля допустимых наибольших мощностей при длительной работе двигателя и без дымления.

Обычно параметры внешних и частичных характеристик выражают в процентах (рис. 2, 3) или относительных единицах.

Поле возможных режимов работы ДВС совместно с генератором электрической энергии (рис. 2) расположено в интервале n’—n» допустимого отклонения частоты вращения генератора от номинального значения (на рис. 2 заштриховано).

Рис. 2. Характеристики ДВС

Рис. 3. Совмещенные характеристики ДВС и генератора: работающего совместно с генератором

Из рис. 2 видно, что при уменьшении электрической нагрузки до значения N 2 или N3 двигатель должен перейти на частичные внешние характеристики 2 или 3, для чего надо уменьшить подачу топлива.

Для оценки работы двигателя с генератором обычно рассматривают их совмещенные характеристики (рис. 3).

Если принять, что точка А пересечения внешней характеристики 1 ДВС и нагрузочной характеристики 4 генератора представляет номинальный режим работы, a Дn — допустимое изменение частоты вращения, то очевидно, что даже незначительное уменьшение нагрузки генератора (характеристика 3) повлечет за собой изменение частоты вращения, выходящее за намеченную границу (новый режим работы устанавливается в точке В).

Для обеспечения заданного диапазона частоты вращения нужно при новой нагрузке генератора перейти на новую частичную характеристику 2 двигателя, тогда новый режим работы установится в точке С.

Для перехода на частичную характеристику 2 при незначительном уменьшении нагрузки и увеличении частоты вращения следует воздействовать на рейку топливных насосов в сторону уменьшения подачи, а при увеличении нагрузки на генератор и понижении частоты вращения — в сторону увеличения подачи топлива.

Для этой цели на приводной двигатель, работающий совместно с генератором, устанавливают регулятор, который может поддерживать один скоростной режим в пределах допустимого изменения частоты вращения Дn.

Дизель-генератор и регулятор частоты вращения образуют замкнутую систему автоматического регулирования, которая обеспечивает автоматическое поддержание частоты вращения коленчатого вала двигателя с заданной степенью точности.

По классификационным признакам и назначению существуют различные типы регуляторов (табл. 1).

1.5 Классификация АРЧ

В настоящее время принята следующая классификация АРЧ (таблица 1.).

Таблица 1. Классификация регуляторов частоты вращений вала приводных двигателей ГА

Тип регулятора	Выполняемые функции
По назначению и режимности работы
Однорежимный	Поддерживает один скоростной режим
Двухрежимный	Поддерживает два скоростных режима (минимально устойчивой и номинальной частоты вращения)
Всережимный	Поддерживает любой скоростной заданный режим двигателя (выше минимально устойчивой частоты вращения)
Предельный	Включается в работу только в случае превышения номинальной частоты вращения
По типу измерительной части регулятора
Механический	Входной сигнал (частота вращения) преобразуется измерителем регулятора в механическое перемещение
Гидравлический	Входной сигнал (частота вращения) преобразуется в энергию давления масла
Электрический	Входной сигнал (частота вращения) преобразуется в электрическую величину (напряжение или ток) и механическое перемещение
По способу воздействия измерительного устройства на регулирующий орган
Прямого действия	Перемещение рейки ТНВД происходит только за счет энергии, сообщаемой ей измерительной частью регулятора
Непрямого действия	Выходной сигнал измерительной части регулятора передается на топливную рейку усиленным (через усилитель)
По количеству входных сигналов
Одноимпульсные	Работает по отклонению только одной величины (частоты вращения)
Двухимпульсные	Работает по отклонению двух величин (частоты вращения и Активной нагрузки генератора)
По виду регуляторной характеристики
Астатический	Поддерживает частоту вращения постоянной при любых нагрузках
Статический	Поддерживает частоту вращения коленчатого вала дизеля в установленных пределах Дn при изменении нагрузки
Комбинированный	В зависимости от настройки может работать как по статической, так и по астатической характеристике
По осуществляемому закону регулирования
Интегральный (И — регулятор)	Отклонение частоты вращения влияет только на скорость перемещения рейки ТНВД
Пропорциональный (П — регулятор)	Отклонение частоты вращения влияет только на величину перемещения рейки топливных насосов
Пропорционально-интегральный (ПИ- регулятор)	Отклонение частоты вращения влияет на величину и скорость перемещения рейки топливных насосов
По типу обратных связей
С жесткой обратной связью	Осуществляет пропорциональный закон регулирования (П — регулятор). Регуляторная характеристика статическая
С гибкой обратной связью	Осуществляет пропорционально-интегральный закон регулирования (ПИ — регулятор), Регуляторная характеристика астатическая.

1.6 Применение разных типов АРЧ

Применение того или иного вида АРЧ зависит от условий работы ГА (одиночная, параллельная работа) и от требований, предъявляемых к точности регулирования частоты вращения ГА.

Например, АРЧ, обеспечивающие работу приводных двигателей ГА по астатическим характеристикам, применяют только при одиночной работе ГА и называют астатическими. Такие регуляторы называют также интегральными, или регуляторами И-типа. У них отклонение частоты вращения влияет только на скорость перемещения рейки ТНВД.

АРЧ, предназначенные для обеспечения параллельной работы ГА, должны работать только по статическим характеристикам. Для статической характеристики д > 0, т. е. частота вращения ПД уменьшается с увеличением нагрузки генератора (см. рис. 1, характеристика 2).

Такие регуляторы называют статическими, а также пропорциональными или регуляторами П-типа. У них отклонение частоты вращения влияет только на величину перемещения рейки топливных насосов.

Регуляторы, обеспечивающие работу ПД по астатической и статической характеристикам, называют универсально-статическими. Такие регуляторы называют также пропорционально-интегральными или регуляторами ПИ-типа. У них отклонение частоты вращения влияет как на величину, так и на скорость перемещения рейки топливных насосов.

В зависимости от изменяемых величин различают АРЧ одно- и двухимпульсные. Одноимпульсные АРЧ изменяют подачу топлива при изменении частоты и потому снабжаются центробежными (частоты вращения вала) или электрическими (частоты тока) датчиками.

Двухимпульсные АРЧ дополнительно снабжены датчиком активного тока, поэтому у них подача топлива зависит как от частоты вращения (тока), так и от активной нагрузки. Точность стабилизации частоты вращения у них лучше, чем у одноимпульсных, но при этом усложняется схема управления АРЧ.

В зависимости от наличия усиления различают АРЧ прямого и непрямого действия. В АРЧ прямого действия датчик частоты вращения воздействует на регулирующий орган непосредственно, а в АРЧ непрямого действия — через усилитель (сервомотор).

АРЧ прямого действия применяются для ГА небольшой мощности. На большинстве современных судов применяются двухимпульсные ГА.

Более подробная классификация АРЧ приведена в таблице 1.

1.7 Изменение положения регуляторных характеристик АРЧ

Для равномерного распределения активных нагрузок при параллельной работе СГ необходимо иметь возможность:

1. изменять наклон (статизм) регуляторных характеристик;

2. перемещать характеристики параллельно самим себе.

Наклон (статизм) характеристик устанавливается в процессе настройки АРЧ и в процессе эксплуатации не изменяется.

Параллельное перемещение характеристики обеспечивается установкой регулирующего органа в новое фиксированное положение. Если этому положению соответствует увеличение подачи топлива (пара), регуляторная характеристика перемещается вверх, если уменьшение — вниз.

Таким образом, параллельное перемещение регуляторных характеристик происходит каждый раз после включения генератора на шины с целью последующего перевода или распределения активной нагрузки.

Изменяют положение регулирующего органа с помощью серводвигателя — электрического двигателя постоянного или переменного тока небольшой мощности.

Управление серводвигателем осуществляется вручную (оператором) или автоматически. Для обеспечения устойчивой параллельной работы генераторов и равномерного распределения активной нагрузки статизм регуляторных характеристик дизелей должен быть не менее 3 %.

Регуляторы, имеющие гибкую обратную связь по частоте вращения, совмещают свойства статического и астатического регуляторов, однако не могут применяться при параллельной работе ДГ. В этом случае используют регуляторы, которые имеют жесткую обратную связь с регулируемой степенью статизма. Такие регуляторы являются универсальными.

1.8 Требования правил регистра к ПД ГА

Двигатели, предназначенные для привода генераторов, должны удовлетворять следующим требованиям:

• каждый двигатель, приводящий в действие генератор, должен иметь регулятор;
• частоты вращения, характеристики которого должны удовлетворять следующим требованиям:

1. при мгновенном сбросе 100% нагрузки генератора кратковременное изменение частоты вращения двигателя не должно превышать 10% расчетной частоты вращения;

2. при мгновенном набросе нагрузки от нулевой до 50% расчетной нагрузки генератора, а также при последующем (после достижения установившейся частоты вращения) набросе оставшихся 50%.

Нагрузки генератора кратковременное изменение частоты вращения двигателя не должно превышать 10% расчетной частоты вращения.

3. при параллельной работе генераторов переменного тока в диапазоне от 20 до 100% общей нагрузки распределение ее на каждый генератор должно происходить пропорционально их мощности. И, не должно отличаться более чем на 15% от расчетной нагрузки большего из генераторов, или на 25% от расчетной нагрузки рассматриваемого генератора в зависимости от того, что меньше;

4. при любых нагрузках от нулевой до 100% расчетной нагрузки генератора установившаяся частота вращения двигателя не должна превышать расчетную более чем на 5%;

5. установившаяся частота вращения при сбросах и набросах нагрузки генератора должна достигаться не менее чем за 5с;

6. установившаяся частота вращения не должна колебаться более чем на ±1% частоты вращения, соответствующей конкретной установившейся нагрузке генератора.

Регулятор частоты вращения приводного двигателя аварийного генератора должен иметь характеристики, удовлетворяющие требованиям пункта 1. при сбросе и набросе 100% нагрузки генератора.

Регулятор частоты вращения должен иметь устройство для местного и дистанционного изменения частоты вращения в пределах ± 10%.

В дополнение к регулятору частоты вращения каждый приводной двигатель мощностью 220 кВт и более должен иметь отдельный предельный выключатель, отрегулированный таким образом, чтобы частота вращения двигателя не могла превысить расчетную более чем на 15%.

Предельный выключатель, включая его приводной механизм, должен быть независимым от регулятора частоты вращения.

Генераторы должны рассчитываться на непрерывную работу с учетом снижения мощности при эксплуатации судна.

При коротких замыканиях в судовой сети генераторы должны обеспечивать величину установившегося тока короткого замыкания, достаточную для срабатывания защитных устройств.

У генераторов с независимым приводом должно обеспечиваться регулирование напряжения в пределах, указанных в разделе 9.5 и 9.6 настоящего пособия.

1.9 Требования правил регистра к распределение активной и реактивной нагрузки при параллельной работе генераторов

Основными приемниками электроэнергии СЭС являются асинхронные двигатели.

Они создают для судовых генераторов активно-индуктивную нагрузку. Такую нагрузку можно представить состоящей из активной и индуктивной частей.

Как известно из курса электрических машин, при параллельной работе синхронных генераторов активную нагрузку изменяют изменением подачи топлива приводных двигателей генераторов, а реактивную — изменением тока возбуждения генератора.

Изменение подачи топлива обеспечивают АРЧ дизелей (турбин), изменение тока возбуждения — АРН генераторов, в состав которых входят специально предназначенные для этой цели реактивные компенсаторы (компенсаторы реактивной мощности).

Поэтому Правила Регистра устанавливают требования к распределению как активной, так и реактивной нагрузки.

Требования к распределению активной нагрузки состоят в следующем:

1. при набросе (сбросе) 100 %-ной нагрузки изменение частоты вращения ПД не должно превышать ± 10 % номинального значения, а установившаяся частота вращения не должны отличаться более чем на ± 5 % номинальной. Это требование одинаково для турбин и дизелей, за тем исключением, что у дизелей наброс нагрузки проводится в 2 ступени, по 50 % каждая;

2. колебания частоты вращения (размах) ДГ при нагрузках 25-100 % номинальной должны находиться в пределах ± 1 % номинальной;

3. должна обеспечиваться возможность местного и дистанционного изменения частоты вращения в пределах ± 10 % номинальной.

Требования к распределению реактивной нагрузки такие.

1. генераторы переменного тока, предназначенные для параллельной работы, должны снабжаться такой системой компенсации реактивного падения напряжения, чтобы во время параллельной работы распределение реактивной нагрузки между генераторами не отличалось от пропорциональной их мощности более чем на 10% номинальной реактивной нагрузки наибольшего генератора или не более чем на 25% номинальной мощности наименьшего генератора, если это значение меньше вышеуказанного.

2. при параллельной работе генераторов переменного тока и нагрузке от 20 до100% номинальной мощности могут быть допущены колебания тока в пределах ±15% номинальной величины тока наибольшего генератора.

2. Системы возбуждения и автоматического регулирования напряжения синхронных генераторов

2.1 Причины, влияющие на напряжение судовых синхронных генераторов

На напряжение судовых синхронных генераторов влияют 3 причины:

1. частота вращения ПД (дизеля, турбины);

2. изменение тока нагрузки генератора;

3. нагрев при работе обмоток статора и ротора генератора.

Рассмотрим действие этих причин более подробно.

1. При изменении частоты вращения ПД изменяются сразу два параметра синхронного генератора:

1. частота тока генератора:

f = .

2. ЭДС обмотки статора генератора:

Е = 4,44 f w Ф,

где р — число пар полюсов на роторе генератора (величина постоянная); n — частота вращения приводного двигателя генератора, об / мин; 4,44 — постоянный коэффициент; f — частота переменного тока; w — число витков фазной обмотки (величина постоянная); Ф- магнитный поток возбуждения генератора.

Из приведенных формул следует, что при уменьшении частоты вращения ПД уменьшаются частота тока генератора, его ЭДС, а значит, и напряжение, и наоборот.

2. Основными приемниками ЭЭ на судах являются асинхронные двигатели. Они создают для синхронных генераторов активно-индуктивную нагрузку.

Действие активной и индуктивной составляющих тока нагрузки (тока обмотки статора) проявляется по-разному. Так, при увеличении тока нагрузки:

1. активная составляющая увеличивает тормозной электромагнитный момент генератора, что приведет к уменьшению скорости ПД и снижению напряжения СГ;

2. индуктивная составляющая ослабляет магнитный поток генератора, что также приводит к уменьшению его напряжения.

Таким образом, при набросе нагрузки каждая составляющая тока нагрузки снижает напряжение генератора.

3. При работе генератора его две обмотки — обмотка статора и обмотка возбуждения (на роторе), нагреваются, потому сопротивление обмоток увеличивается. В результате увеличивается падение напряжения на активном сопротивлении обмотки статора, а также и уменьшается ток возбуждения. В обоих случаях напряжение генератора уменьшается.

2.2 Компенсация действия причин, вызывающих изменение напряжения синхронных генераторов

Современные АРЧ и АРН позволяют успешно компенсировать действие причин, вызывающих изменение напряжения генераторов. При этом, в случае, если действие каких-либо причин не в состоянии компенсировать АРЧ, это делает АРН.

Например, если АРЧ дизеля (турбины) работает ненадежно, имеющийся в схеме АРН генератора узел частотной коррекции (см. ниже) изменяет в нужном направлении ток возбуждения генератора, поэтому напряжение получается стабильным.

Так, в случае, если частота вращения приводного двигателя генератора меньше номинальной, что приводит к уменьшению частоты тока и напряжения генератора, этот узел увеличивает ток возбуждения и тем самым восстанавливает напряжение.

Стабилизацию напряжения при изменении тока нагрузки по величине и характеру обеспечивает одновременное действие АРЧ и АРН.

Например, при набросе нагрузки на генератор АРЧ увеличивает подачу топлива, компенсируя увеличение тормозного электромагнитного момента генератора и стабилизируя частоту тока, а АРН увеличивает ток возбуждения генератора, восстанавливая напряжение до номинального.

Стабилизацию напряжения при нагреве генератора обеспечивается при помощи узла температурной компенсации в составе АРН (см. ниже).

При нагреве этот узел автоматически увеличивает ток возбуждения генератора, восстанавливая напряжение до номинального.

2.3 Требования международных и национального классификационных обществ к судовым АРН

Числовые значения показателей качества электроэнергии регламентируются правилами и нормами различных классификационных обществ и организаций.

Соблюдение этих значений гарантирует надежную и экономичную работу потребителей.

Общие требования, предъявляемые к cудовым СГ, первичным двигателям и регуляторам напряжения с целью получения во всех рабочих режимах электроэнергии требуемого качества, заключаются в том, что должна быть обеспечена:

1. заданная степень надежности;

2. требуемая точность поддержания напряжения и частоты при изменении режима нагрузки от холостого хода до номинальной;

3. устойчивость параллельной работы генераторов с различными соотношениями их мощностей.

Приводные двигатели, генераторы и их регуляторы должны обеспечивать необходимые качественные и количественные показатели в переходных процессах (набросы и сбросы нагрузок, короткие замыкания и т. д.).

Надежность работы СЭС достигается выбором элементов СЭУ с высокими показателями надежности, мощностью и числом генераторов.

Правила Регистра требуют, чтобы на каждом судне было предусмотрено не менее двух основных источников энергии (за исключением судов с ограниченным районом плавания при мощности источника тока менее 20 кВт).

Мощность основных источников электрической энергии должна быть такой, чтобы при выходе из строя любого источника оставшиеся обеспечивали питание систем, необходимых для движения и безопасности судна в ходовом или аварийном режиме.

Суммарная мощность и мгновенная перегрузочная способность всех агрегатов переменного тока, питающих судовую сеть, должна быть достаточной для пуска самого мощного электродвигателя с наиболее трудным пуском в случае выхода из строя любого из имеющихся генераторов. При этом не должно быть понижения напряжения и частоты, вызывающего выпадение из синхронизма, остановку приводного двигателя генератора, а также самопроизвольное отключение работающих машин и аппаратов.

В правилах Японского классификационного общества указывается, что мощность и число судовых генераторов должны быть достаточными для обеспечения необходимого режима нагрузки, для движения (безопасности судна даже при невозможности использования одного из генераторов).

Американское бюро судоходства требует, чтобы все океанские суда, использующие электричество для вспомогательных нужд и освещения, должны иметь не менее двух вспомогательных генераторов.

Мощность генератора или генераторов должна быть достаточной для обеспечения необходимого режима нагрузки на ходу в нормальных условиях при любом генераторе, находящемся в резерве.

Требования основных классификационных обществ к точности поддержания напряжения ±Д U (%), наибольшему допустимому провалу (забросу) напряжения в переходном режиме ± Д Umax(%) и времени восстановления напряжения t(с) приведены в таблице 2.

Таблица 2. Требования основных классификационных обществ к качественным показателям электроэнергии

Классификационное общество	Точность поддержания напряжения ±Д U, (%)	Наибольший допустимый провал (заброс) напряжения ± Д Umax, (%)	Время восстановления напряжения t (с)
Регистр России	±2,5% при изменении нагрузки от 0 до номинальной при номинальном cosц	— 15%….+20% при набросе и сбросе нагрузки величиной 60% Iи с cosц = 0,4	1,5 с точностью ± 3% U
Английский Ллойд	±2,5% при изменении нагрузки от 0 до номинальной при номинальном cosц	— 15% при набросе нагрузки величиной 60% Iи с cosц = 0…0,4	1…1,5 с точностью ± 3% U(при набросе нагрузки 35% I)
Американское бюро судоходства	±4% во всем диапазоне изменения нагрузки	*	—
Норвежское бюро Веритас	±2,5% во всем диапазоне изменения нагрузки	— 15%*	—
Французское бюро Веритас	±2,5% при изменении нагрузки от 0 до номинальной	— 15% при набросе 50% нагрузки с cosц не более 0,4	3 с точностью ± 3% U
Японское классификационное общество	±1,5% без компенсации реактивной мощности и ±4% при компенсации и изменении нагрузки от 0 дономинальной величины	*	—
Германский Ллойд	—	— 15% при набросе 50% нагрузки с cosц не более 0,4	3
Итальянский Регистр	—	— 15% при набросе 60% нагрузки с cosц не более 0,4	1…1,5
МЭК (Международная электротехническая комиссия)	±2,5% при изменении нагрузки от 0 до номинальной	— 15% при набросе нагрузки I = 60% I с cosц не более 0,4	1 c точностью ± 3% U
Достигнутые наиболее высокие результаты эксплуатации	±1%	±10% при набросе 100% и сбросе 50% нагрузки	0,3

В правилах оговаривается: в системе не должно быть понижения напряжения при пуске наиболее мощного потребителя, которое могло бы повлечь выпадение из синхронизма, остановку первичного двигателя, а также самопроизвольное отключение работающих машин и аппаратов.

2.4 Требования Правил Регистра к сохранению работоспособности судовых приемников электроэнергии при колебаниях напряжения и частоты тока сети

Правила Регистра предъявляют жесткие требования к качеству электроэнергии (величине напряжения, частоты тока и др.), выполнение которых обеспечивают АРЧ дизелей (турбин) и АРН судовых генераторов.

Однако на практике возможны нарушения этих требований вследствие, например, износа топливных насосов, старения полупроводниковых приборов в составе АРН и т.п.

Поэтому судовые приемники электроэнергии должны сохранять работоспособность даже при отклонениях питающего напряжения и частоты тока от номинальных значений, указанных в табл. 3.3.

Таблица 3. Допускаемые для судовых приемников электроэнергии отклонения (%) напряжения и частоты от номинальных значений

Параметр	Длительное	Кратковременное
Напряжение Частота	+ 6…-10 ± 5	+ 20…-30* ± 10**

Примечание:

• в течение 1,5 с;
• в течение 5 с.

3. Принципы построения систем автоматического регулирования напряжения

3.1 Основные сведения

Основной функцией АРН является стабилизация напряжения СЭС посредством изменения тока возбуждения генератора.

Кроме того, схемы АРН дополняются устройствами, обеспечивающими надежное самовозбуждение СГ на холостом ходу и контурами коррекции напряжения по частоте и температуре генератора.

Все комплектное устройство, обеспечивающее самовозбуждение генератора и стабилизацию его напряжения, будем называть системой возбуждения и автоматического регулирования напряжения (СВАРН).

В СВАРН часть энергии переменного тока отбирается с выводов генератора, регулируется элементами АРН, преобразуется в энергию постоянного тока и подается в обмотку возбуждения генератора.

СВАРН СГ могут быть построены по одному из следующих принципов регулирования тока возбуждения:

1. по отклонению регулируемой величины — напряжению генератора;

2. по возмущающему воздействию — току нагрузки (прямое компаундирование) или току нагрузки и коэффициенту мощности (прямое фазовое компаундирование);

3. по отклонению регулируемой величины и по возмущающему воздействию (комбинированные системы).

3.2 Системы АРН, действующие по возмущению

Для синхронных генераторов под возмущением понимают изменение тока нагрузки по значению и характеру (амплитуде и фазе).

Обязательным признаком таких систем является наличие в составе СВАРН трансформатора (фазового) компаундирования ТК (рис. 3.4, а).

Рис. 4. Система возбуждения и автоматического регулирования напряжения с регулированием по возмущению: а — принципиальная схема; б — векторная диаграмма магнитных потоков ТК при изменении тока нагрузки по значению (амплитуде); в — то же, при изменении тока нагрузки по характеру (фазе)

На общем магнитопроводе ТК расположены первичные обмотки тока wт, напряжения wн и вторичные, суммирующие обмотки wc.

Векторы магнитных потоков обмоток ТК совпадают с векторами токов соответствующих обмоток.

Значение вектора магнитного потока Фт, создаваемого обмотками wт , определяется значением тока нагрузки генератора, а его направление совпадает с направлением вектора полного тока генератора I (рис. 4, б).

Значение и направление вектора Фн не зависят от тока нагрузки генератора и определяются сопротивлением цепи обмоток w н. В данном случае благодаря включению компаундирующего элемента (дроссель L) вектор тока и магнитного потока в обмотках w н отстает от вектора напряжения генератора примерно на угол 90° (рис. 4, б).

Магнитные потоки Фт и Фн создают в совокупности суммарный магнитный поток;

Фс = Фт + Фн,

который пересекает суммирующую обмотку и индуктирует в ней переменную ЭДС.

Эта ЭДС выпрямляется при помощи выпрямительного мостика UZ, вследствие чего через обмотку возбуждения СГ протекает постоянный ток возбуждения.

В соответствии с соотношением Е = сщФ, чем больше ток возбуждения, тем больше магнитный поток Ф и тем больше ЭДС СГ.

На практике изменение тока нагрузки генератора происходит одновременно как по значению, так и характеру.

Для упрощения объяснения рассмотрим изменение тока нагрузки поочередно, сначала по его значению (рис. 4, б) , а затем по характеру (рис. 4, в).

В случае увеличения тока нагрузки СГ без изменения фазы (см. рис. 4, б) (ц = соnst) напряжение генератора может уменьшиться, однако вместе с током нагрузки увеличится магнитный поток обмоток тока до значения Ф’т. Соответственно увеличится магнитный поток суммирующих обмоток Фс до значения Ф’с. Ток возбуждения СГ возрастет, и напряжение восстановится до номинального значения.

Таким образом, в СГ токовые обмотки wт выполняют ту же роль, что последовательная обмотка возбуждения в генераторах постоянного тока смешанного возбуждения, а именно: компенсировать своим магнитным потоком потерю напряжения вследствие увеличения нагрузки. Напомним, что именно благодаря наличию последовательной обмотки возбуждения генераторы постоянного тока смешанного возбуждения не нуждаются в автоматических регуляторах напряжения и поэтому применяются в качестве основных генераторов, предназначенных для производства электроэнергии.

В случае изменения тока нагрузки генератора по фазе при постоянном его значении (рис. 4 в) (I = соnst) изменяется размагничивающее действие продольной составляющей магнитного потока реакции статора. В результате ЭДС генератора также изменит свое значение. На диаграмме в связи с увеличением индуктивной составляющей тока вектор Фт переместится в положение Фт». Суммарный магнитный поток увеличится до значения Фс»> Фс. Ток возбуждения СГ увеличится, а напряжение стабилизируется.

Регулирование тока возбуждения СГ по значению и характеру (амплитуде и фазе) тока нагрузки называется амплитудно-фазовым компаундированием. В переводе с английского глагол to compound означает «смешивать», в данном случае, смешивать магнитные потоки токовых обмоток и обмоток напряжения и получать суммарный магнитный поток, пересекающий витки суммирующих обмоток.

В рассмотренной схеме суммирование воздействий тока нагрузки и напряжения выполнено электромагнитным путем, т.е. суммированием магнитных потоков токовых обмоток Фт и обмоток напряжения Фн при помощи трансформатора компаундирования ТК.

Значительные размеры и масса ТК ухудшают массогабаритные показатели СЭС, кроме того, мощная магнитная система ТК увеличивает время переходных процессов.

Принципиально возможно суммирование воздействий тока нагрузки и напряжения электрическим путем, т.е. суммированием не магнитных потоков, а напряжений, одно из которых пропорционально току нагрузки, а второе — напряжению генератора. Обычно такое суммирование применяют для генераторов небольшой мощности — до нескольких десятков кВт.

3.3 Системы АРН , действующие по отклонению

В АРН под отклонением (регулируемой величины) понимают отклонение напряжения по отношению к номинальному.

В таких системах исключен ТК, а АРН работает как корректор напряжения КН (рис. 5, а).

Принцип действия системы состоит в том, что корректор КН измеряет истинное значение напряжения СГ, и в случае его отклонения вырабатывается управляющий сигнал, который через регулирующий элемент (например, управляемый выпрямитель UZ) изменяет в нужную сторону (корректирует) ток возбуждения СГ.

Рис. 5. Система возбуждения и автоматического регулирования напряжения с управлением по отклонению: а — с корректором напряжения; б — комбинированная.

Кроме того, через КН дополнительно осуществляется коррекция напряжения СГ по температуре и частоте.

Также в КН включается узел (контур) для автоматического распределения реактивных нагрузок при параллельной работе СГ.

Системы, действующие по отклонению напряжения, не имеют в своем составе ТК, что делает их более компактными. Такие системы имеют лучшее быстродействие, чем системы с ТК.

3.4 Комбинированные СВАРН

В схемах этих систем имеются ТК и КН (рис. 5, б).

С помощью ТК регулирование выполняется с недостаточной точностью, обычно ± 3,5 — 4%, а применение КН повышает точность регулирования до ±1,5 — 2%. Поэтому в целом комбинированные СВАРН обладают высокой точностью стабилизации напряжения СГ.

Принцип действия комбинированной системы состоит в том, что ток с выхода КН поступает на обмотку управления w, расположенную на магнитопроводе ТК. Как правило, при отключенном КН напряжение генератора увеличено (примерно на 10 % номинального).

Ток обмотки w размагничивает трансформатор компаундирования, уменьшая результирующий магнитный поток. В случае применения управляемого выпрямителя UZ корректор напряжения может воздействовать непосредственно на его систему управления.

Схемы КН и их элементная база отличаются большим разнообразием: они выполняются на базе магнитных усилителей или с применением полупроводниковых устройств.

Вне зависимости от типа СВАРН, основную часть схемы СВАРН дополняют устройствами, предназначенными для повышения устойчивости параллельной работы и компенсации влияния на напряжение СГ колебаний частоты вращения ПД и нагрева СГ.

К таким устройствам относятся:

1. реактивные компенсаторы или компенсаторы реактивной мощности;

2. контуры частотной коррекции;

3. контуры температурной компенсации.

4. Реактивные компенсаторы

4.1 Основные сведения

Реактивный компенсатор — это электротехническое устройство, предназначенное для автоматического распределения реактивных нагрузок между параллельно работающими синхронными генераторами.

Распределять реактивную нагрузку между параллельно работающими генераторами можно двумя способами:

1. вручную;

2. автоматически.

В первом случае оператор (электромеханик или вахтенный механик) одновременно поворачивает рукоятки реостатов возбуждения обоих генераторов в разные стороны — у нагружаемого генератора по часовой стрелке, у разгружаемого — против часовой стрелки.

При повороте рукоятки по часовой стрелке сопротивление реостата уменьшается, а ток возбуждения увеличивается, что приводит к увеличению реактивной части тока нагрузки, т.е. этот генератор принимает на себя реактивную нагрузку.

При повороте рукоятки против часовой стрелки происходит обратный процесс.

Сами рукоятки реостатов возбуждения выведены на лицевую часть секции каждого генератора (генераторной секции).

Автоматическое распределение реактивной нагрузки, как сказано выше, выполняет сам реактивный компенсатор.

Однако, вне зависимости от того, вручную или автоматически переводится нагрузка, для ее перевода надо увеличить или уменьшить ток возбуждения генератора.

Изменение тока возбуждения приводит к перемещению внешних характеристик генераторов параллельно самим себе — при увеличении тока возбуждения характеристика перемещается вверх, при уменьшении тока возбуждения — вниз.

Основной причиной неравномерного распределения реактивных нагрузок является разный наклон (статизм) внешних характеристик параллельно работающих генераторов, даже если они одного типа.

Напомним, что наклон внешней характеристики, или статизм (%), определяется изменением напряжения при переходе от режима холостого хода к номинальному:

Д U = [(U- U ) / U]*100,

где Uи U — напряжения соответственно холостого хода и номинального.

Рис. 6. Внешние характеристики СГ с разным статизмом

При этом меньшему статизму (наклону) характеристики соответствует больший ток нагрузки I> I, что следует из сравнения внешних характеристик 1 и 2 (рис. 6).

Таким образом, при одинаковом напряжении Uна шинах ГЭРЩ генераторы нагружены по-разному — 1-й перегружен, а 2-й недогружен.

Регулирование реактивных нагрузок может осуществляться двумя способами:

1. вручную;

2. автоматически.

Для ручного распределения реактивных нагрузок надо увеличить ток возбуждения генератора с меньшим током нагрузки и одновременно уменьшить у генератора с большим током нагрузки. При этом внешние характеристики СГ переместятся параллельно самим себе: характеристика 2 вверх, до положения характеристики 2′, а характеристика 1 вниз, до положения характеристики 1′. Изменение токов возбуждения надо прекратить в точке А, в которой реактивные нагрузки обоих генераторов равны.

Автоматическое регулирование реактивных нагрузок обеспечивают специальные устройства — реактивные компенсаторы (компенсаторы реактивной мощности).

Процесс перемещения внешних характеристик 1 и 2 в положение 1′, 2′ одинаков

Как при ручном, так и автоматическом регулировании. Разница состоит лишь в том, что характеристики перемещаются при ручном регулировании характеристики за счет изменения токов возбуждения генераторов вручную, а при автоматическом — путем автоматического изменения токов возбуждения генераторов.

4.2 Схемы реактивных компенсаторов

Реактивные компенсаторы включают только на время параллельной работы СГ, а при одиночной отключают.

Для этого служит переключатель режимов работы генератора, имеющий два положения:

1. одиночная работа генератора;

2. параллельная работа генератора.

Переключатель установлен на каждой генераторной секции ГЭРЩ.

Конструктивно реактивный компенсатор представляет собой часть (блок) автоматического регулятора напряжения синхронного генератора.

Различают два вида реактивных компенсаторов:

1. статический;

2. астатический.

Схемы реактивных компенсаторов показана на рис. 7, а и 7, в.

Рис. 7. Реактивные компенсаторы: а, б) схема статического компенсатора и его векторная диаграмма; в — схема астатического компенсатора

Реактивный статический компенсатор (рис. 7, а) состоит из трансформатора тока ТА в фазе А и компаундирующего резистора R. Падение напряжения Ына этом резисторе прямо пропорционально току I фазы А и совпадает с этим током по фазе. Это напряжение суммируется с линейным напряжением Ы , после чего суммарное напряжение управления:

Ы= Ы + Ы

поступает на вход корректора напряжения КН (векторная диаграмма на рис. 7, б).

С выхода КН выпрямленное напряжение поступает в схему ТФК.

Допустим, индуктивная составляющая тока нагрузки СГ увеличилась, вектор тока фазы А повернулся на угол ц > ц и занимает положение, обозначенное на рис. 7, б вектором I. При этом на такой же угол повернется вектор напряжения Ы , вследствие чего длина вектора напряжения управления увеличится до значения Ы> Ы.

С помощью КН ток возбуждения генератора будет уменьшен.

В то же время в компенсаторе второго параллельно работающего генератора происходит обратный процесс, т.е. его ток возбуждения увеличивается. Этот процесс закончится тогда, когда реактивные токи обоих генераторов станут одинаковыми.

Описанное выше устойчивое распределение реактивных нагрузок возможно при статизме характеристик в 3…4%.

При меньшем статизме устойчивость распределения нагрузок нарушается, тогда применяют уравнительные соединения между обмотками возбуждения СГ, компенсирующие неравенство токов возбуждения (см. ниже).

При перераспределении реактивных нагрузок одновременно изменяется напряжение, ухудшается процесс стабилизации, причем, чем больше статизм характеристик, тем в большей степени изменяется напряжение.

Для устранения этих недостатков применяют астатические компенсаторы с комбинированным управлением (рис. 7, в).

В схемах таких компенсаторов резисторы R2 соединены уравнительным соединением УС.

В режиме одиночной работы СГ вспомогательный контакт QF автоматического выключателя разомкнут, поэтому уравнительное соединение отключено.

На вторичной обмотке трансформатора ТА возникает ЭДС, значение которой пропорционально току нагрузки фазы А. Под действием ЭДС возникают токи i= i, которые по полуобмоткам трансформатора TV текут встречно, не наводя ЭДС во вторичной обмотке трансформатора.

При параллельной работе СГ контакт QF замкнут. Если нагрузки генераторов одинаковы, то в контурах их компенсаторов протекают одинаковые токи i, на резисторах R2 создаются одинаковые падения напряжения Ur, и через уравнительную связь УС ток протекать не будет.

При перегрузке 1-го СГ в контуре его компенсатора значения токов iи i будут больше, чем в контуре компенсатора 2-го СГ. Теперь на резисторе R2 схемы компенсатора 1-го СГ падение напряжения окажется больше, чем на резисторе R2 компенсатора 2-го СГ. Через УС между резисторами R2 компенсаторов потечет уравнительный ток, который на этих резисторах создает дополнительное падение напряжения Д Ur.

В схеме компенсатора 1-го СГ напряжение Д Ur. будет действовать согласно ЭДС трансформатора ТА, что приведет к увеличению тока i. В это же время в компенсаторе 2-го СГ напряжение Д Ur. будет действовать встречно ЭДС трансформатора ТА и ток i уменьшится. Во вторичных обмотках трансформатора TV возникнут ЭДС противоположной фазы, и корректоры напряжения генераторов выработают противоположные управляющие сигналы: в СВАРН 1-го СГ ток возбуждения будет уменьшен (уменьшение реактивной нагрузки), а в СВАРН 2-го СГ увеличен (увеличение реактивной нагрузки).

Если реактивный компенсатор в составе АРН отсутствует, пропорциональное распределение реактивных нагрузок обеспечивают при помощи т.н. уравнительных связей.

5. Контуры коррекции напряжения синхронных генераторов

5.1 Основные сведения

То соrrect (англ.) — исправлять, нейтрализовать (вредное влияние), делать замечание, регулировать, править (корректуру) (англо-русский словарь Мюллера, 9-е издание).

Применительно к системам АРН, следует использовать второе значение этого глагола — нейтрализовать.

Контуром коррекции напряжения называется электротехническое устройство, предназначенное для устранения (нейтрализации) влияния на напряжение генератора двух факторов:

1. колебаний скорости приводных двигателей генераторов (дизелей, турбин);

2. нагрева обмоток статора и ротора самого генератора.

Контуры коррекции изготовляются в виде блока, дополнительного по отношению к самому автоматическому регулятору напряжения.

Корректоры предназначены не для регулирования напряжения — эту задачу выполняет сам автоматический регулятор напряжения, а для повышения точности регулирования напряжения, предварительно отрегулированного автоматическим регулятором.

Если АРН не имеет корректора напряжения, то точность регулирования напряжения (отклонение от номинального) обычно составляет ±3,5% номинального.

Если АРН дополнен корректором, то точность регулирования напряжения составляет ±1,5% номинального.

Характерным признаком неисправности корректора являетя заброс напряжения генератора до 430…450 В (см. ниже «Схема СВАРН генераторов типа МСС»).

5.2 Контуры частотной коррекции

Частота переменного тока СГ определяется выражением:

f = ,

где р — число пар полюсов ротора СГ (величина постоянная); n — частота вращения ротора, об / мин.

Отсюда следует, что любое изменение скорости ПД генератора — дизеля или турбины, автоматически приводит к изменению частоты тока СГ.

В свою очередь, изменение частоты тока вызывает прямо пропорциональное изменение ЭДС СГ (В)

Е = 4,44fwФ,

где 4,44 — постоянный коэффициент; f — частота переменного тока, Гц; w — число витков фазной обмотки статора генератора; Ф — магнитный поток, Вб.

При этом изменяется напряжение на зажимах генератора (В)

U = E — Iz,

где I — ток нагрузки (ток обмотки статора), А; z — полное (кажущееся) сопротивление фазной обмотки статора, Ом.

Чем больше частота тока, тем больше ЭДС и напряжение СГ, и наоборот. Для стабилизации значения ЭДС и напряжения надо при повышении частоты тока уменьшать магнитный поток Ф (и наоборот), тогда ЭДС Е не изменится:

Е = 4,44^fwvФ = const.

Для изменения магнитного потока надо изменять ток возбуждения генератора.

Для этого в схему КН включается контур частотной коррекции (рис. 3.8).

Рис. 8. Принципиальная схема контура частотной коррекции

Обычно это контур типа L — C, настроенный на определенную резонансную частоту, при которой контур имеет минимальное сопротивление. Например, если контур L — C настроен на частоту 80 Гц, то при повышении частоты СГ (при f = 50 Гц) сопротивление контура уменьшится и корректор уменьшит ток возбуждения и напряжение СГ.

5.3 Контуры температурной компенсации

При работе СГ его обмотка статора и обмотка возбуждения нагреваются, их сопротивление увеличивается.

Увеличение активного сопротивления обмотки статора приводит к увеличению полного сопротивления обмотки:

Z = ,

где: R — активное сопротивление обмотки статора, Ом; X- индуктивное сопротивление обмотки статора, Ом.

При этом увеличивается падение напряжения на обмотке статора Iz, что приводит к уменьшению напряжения на зажимах СГ.

Увеличение сопротивления обмотки ротора приводит к уменьшению тока возбуждения:

I= ,

где U- напряжение возбуждения СГ, В; R- сопротивление обмотки возбуждения, Ом.

Уменьшение тока возбуждения приводит к уменьшению магнитного потока Ф, ЭДС и напряжения СГ.

Таким образом, нагрев обмоток статора и возбуждения снижает напряжение синхронных генераторов.

Для температурной компенсации используют полупроводниковые приборы, сопротивление которых зависит от температуры — терморезисторы. Эти приборы встраивают в лобовые части обмотки статора СГ (терморезистор RК на рис. 9).

Рис. 9.Принципиальная схема температурной коррекции

При нагреве обмоток напряжение СГ уменьшается, в то же время нагревается и резистор RК: его сопротивление увеличивается, и на входе КН напряжение уменьшится.

Корректор напряжения СВАРН увеличивает ток возбуждения СГ, в результате напряжение СГ также увеличится.

6. Система возбуждения и автоматического регулирования напряжения синхронных генераторов типа МСС

Генераторы типа МСС установлены на большом количестве судов отечественной постройки. Схема их СВАРН представляет собой комбинированную систему стабилизации напряжения. Она сравнительно проста и показала себя надежной в эксплуатации.

К основным элементам, входящим в систему, относятся (рис. 10):

1. синхронный генератор G;

2. трансформатор компаундирования ТК;

3. блок силовых выпрямителей UZ1, который включен на напряжение суммирующей обмотки w и подает питание на обмотку возбуждения генератора ОВ;

4. генератор начального возбуждения ГНВ с выпрямителем UZ2;

5. управляемый дроссель с рабочими обмотками w и обмоткой управления w(дроссель отбора тока ДОТ);

6. компенсатор реактивной мощности с трансформатором тока ТА, компаундирующим резистором R3 и выключателем SА;

7. резистор термокомпенсации RК;

8. автоматический выключатель QF генератора;

9. выключатель тока возбуждения QS,

10. подстроечные (дополнительные) резисторы R1, R2.

Рассмотрим устройство и принцип действия основных узлов схемы СВАРН.

Трансформатор компаундирования ТК

На каждом стержне магнитопровода ТК размещены 4 обмотки: 2 первичные — токовая wти напряжения wн , и 2 вторичные — суммирующая wc и напряжения w.

Назначение и принцип действия первых трех обмоток — wт, wн и wc объяснены выше, вторичная обмотка w входит в состав узла распределения реактивных нагрузок и, кроме того, обеспечивает коррекцию по напряжению и, вместе с терморезистором RK , коррекцию по температуре.

У стержня, на котором расположена обмотка напряжения w, установлен магнитный шунт, который увеличивает индуктивное сопротивление этих обмоток. Поэтому векторы тока и магнитного потока Фобмоток wотстают от вектора напряжения генератора на угол примерно 90? (рис. 10, б).

Дроссель отбора тока (ДОТ).

Как следует из схемы, пониженное при помощи ТК линейное напряжение Uобмотки w через резисторы R3 и R1 поступает на вход выпрямительного мостика UZ3, с выхода которого выпрямленное напряжение через резистор R2 и терморезистор RK подается на обмотку управления wу дросселя отбора тока ДОТ.

ДОТ представляет собой 3-фазный дроссель с тремя стержнями, на каждом из них находится рабочая обмотка. Эти обмотки соединены в «звезду». Они включены параллельно по отношению к суммирующей обмотке wc, т.е. выполняют роль своеобразного 3-фазного шунта переменного тока.

Как следует из схемы, суммирующая обмотка служит источником питания двух обмоток — обмотки возбуждения генератора через мостик UZ1 и трех рабочих обмоток wр непосредственно.

Принцип действия ДОТ состоит в следующем: при изменении тока в его обмотке управления wу изменяется степень подмагничивания сердечника, что приводит к изменению индуктивного сопротивления его рабочих обмоток wр. Например, при увеличении тока в обмотке управления wу сердечник дросселя дополнительно подмагничивается, что приводит к уменьшению индуктивного сопротивления рабочих обмоток wр, а значит, по закону Ома, к увеличению тока в них.

Увеличенный ток рабочих обмоток протекает через суммирующую обмотку wc и увеличивает падение напряжения на ней. В результате напряжение на выходе суммирующей обмотки уменьшается, что приводит к уменьшению тока возбуждения генератора в обмотке ОВГ и снижению напряжения на зажимах генератора.

Таким образом, при увеличении тока в обмотке управления wу ДОТ напряжение генератора уменьшается, и наоборот.

Рис. 10. Система возбуждения и автоматического регулирования напряжения СГ типа МСС: а — принципиальная схема; б — векторная диаграмма магнитных потоков ТК; в — векторная диаграмма напряжений корректора напряжения.

Самовозбуждение генератора.

Процесс самовозбуждения синхронных генераторов протекает следующим образом.

Полюса ротора СГ имеют небольшой магнитный поток, который называют остаточным Ф.

При пуске ПД ротор СГ начинает вращаться, поэтому вместе с полюсами СГ этот поток вращается, пересекает проводники обмотки статора и индуктирует в ней небольшую, порядка 20…30 В остаточную ЭДС. Эта ЭДС поступает в обмотку напряжения wТК.