Высоковольтные генераторы и электродвигатели

1. Электрические машины напряжением свыше 1000 В

Институт повышения квалификации
Государственного морского университета имени адмирала Ф.Ф.Ушакова
Загурский Евгений
Францевич
Старший электромеханик
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова

2. Высоковольтные генераторы и электродвигатели

НАЗНАЧЕНИЕ
ПРИМЕНЕНИЕ
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова

3. Требования Российского Регистра Судоходства

18.2.2.1 Общие требования.
Каждая часть электрооборудования должна иметь
защитные оболочки, соответствующие расположению
электрооборудования и влиянию на него окружающих
условий. Требования стандарта МЭК 60092-201 могут
рассматриваться как минимальные.
(Электрооборудование судов. Часть 201: Проектирование
систем. Общие положения)
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова

4. Требования Российского Регистра Судоходства

18.2.2.2 Электрические машины.
Степень защиты оболочек электрических машин
должна быть не ниже, чем IP23.
Степень защиты коробок выводов машин должна
быть не ниже, чем IP44.
Для двигателей, устанавливаемых в помещениях,
доступных для неподготовленного персонала,
степень защиты оболочки должна быть не ниже,
чем IP4x для исключения прикосновения к
токонесущим или вращающимся деталям.
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова

5. Степени защиты IP (Ingress Protection)

ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова

6. Степени защиты электромашин

ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова

7. Требования Российского Регистра Судоходства

18.2.4 Устройства защиты.
18.2.4.1 Замыкание на стороне генератора.
Кроме видов защиты, указанных в 8.2, генераторы
должны быть снабжены устройствами защиты
против междуфазного короткого замыкания в
кабеле, соединяющем генератор и ГРЩ, и против
межвитковых замыканий внутри генератора.
При срабатывании этого устройства защиты генератор
должен отключаться от ГРЩ и его возбуждение должно
автоматически сниматься.
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова

8.

Панель генератора на ГРЩ
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова

9. Требования Российского Регистра Судоходства

18.2.4.2 Замыкание на корпус.
18.2.4.2.1 При любых замыканиях на корпус
в системе должна срабатывать звуковая и световая
сигнализация.
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова

10. Требования Российского Регистра Судоходства

18.3.1 Обмотки статоров генераторов.
У статорных обмоток генераторов должны
быть доступными как фазные выводы, так и
нулевые для возможности установки
дифференциальной защиты.
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова

11.

Контрольные цепи генератора
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова

12. Требования Российского Регистра Судоходства

18.3.2 Датчики температуры.
Электрические машины должны быть оборудованы
встроенными датчиками температуры статорных
обмоток, обеспечивающими звуковую и световую
сигнализацию при превышении температуры сверх
допустимых пределов.
Для встроенных датчиков температуры должны быть
предусмотрены средства (устройства)защиты от
попадания высокого напряжения в измерительные цепи.
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова

13.

Датчики температуры
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова

14. Требования Российского Регистра Судоходства

18.3.4 Конструкция электрических машин
18.3.4.1 Корпус машины, подшипниковые щиты,
защитные ограждения воздухозаборных и выпускных
отверстий должны быть изготовлены из стальных
сплавов. Алюминиевые сплавы для указанных деталей
машин не допускаются.
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова

15.

Совместимость металлов
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова

16. Требования Российского Регистра Судоходства

18.3.4.2 Для отвода конденсата в нижней части корпуса
машины должно быть предусмотрено легко доступное для
обслуживания спускное устройство.
На двигателях вертикального исполнения сверху
должен быть предусмотрен жестко закрепляемый
козырек, защищающий от попадания внутрь машины
воды и посторонних предметов. Нижний торцевой щит
должен иметь форму, предотвращающую скопление воды
в районе подшипника.
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова

17.

Конструкция асинхронного двигателя
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова

18. Требования Российского Регистра Судоходства

18.3.4.3 Коробки выводов машин должны иметь такие
размеры, чтобы обеспечивать:
необходимые изоляционные расстояния между
токоведущими частями и корпусом;
необходимые изоляционные расстояния между фазами;
достаточное пространство для размещения концевых
заделок кабелей подключения и выводов обмоток;
Для измерительных трансформаторов тока,
нагревательного антиконденсационного элемента,
датчиков температуры и т. п. должна быть предусмотрена
отдельная клеммная коробка.
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова

19. Состав верхней части генератора АВВ

19
Выводы обмоток
статора (включая
нейтраль)
расположены в
коробке наверху
генератора
Трансформаторы
системы
возбуждения
установлены в
терминальной
коробке
Терминалы для
системы
возбуждения и
контрольного
оборудования
расположены в
отдельной коробке
Состав верхней части генератора АВВ
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова

20.

Дополнительное оборудование ЭМ
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова

21. Требования Российского Регистра Судоходства

18.3.4.4
Выводы фаз статорной обмотки должны входить в отдельную,
отличающуюся от коробок на низшие напряжения, клеммную
коробку через уплотнительную прокладку.
Для нейтральных выводов может быть предусмотрена отдельная
клеммная коробка.
Внутри клеммных коробок должны быть предусмотрены клеммы
для заземляющих жил кабелей. При этом должно быть обеспечено
надежное электрическое соединение между корпусом машины и
корпусом коробки.
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова

22.

Выводы генератора
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова

23. Требования Российского Регистра Судоходства

18.3.4.5
Двигатели номинальной мощностью 1000 кВт и более должны
быть оборудованы устройствами дифференциальной защиты. Для
этой цели на корпусе двигателя должна быть предусмотрена
отдельная коробка выводов, располагаемая с противоположной
стороны от главной коробки, в которой должны быть
предусмотрены установочные места для трех трансформаторов
тока и выводов нейтральных концов обмоток.
В случае невозможности из-за малых размеров машинного
отделения расположения выше упомянутой коробки выводов с
противоположной стороны от главной коробки, допускается
располагать такую коробку в любом удобном месте на корпусе
двигателя
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова

24.

Конструкция синхронного двигателя АВВ
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова

25. Требования Российского Регистра Судоходства

18.3.4.6
Температура подшипников двигателей мощностью 1000
кВт и более должна контролироваться местными
индикаторами(приборами). Для каждого подшипника
должны быть предусмотрены также датчики температуры
для дистанционного контроля.
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова

26.

Дополнительное оборудование ЭМ
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова

27. Требования Российского Регистра Судоходства

18.3.4.7
Для предотвращения вредного влияния подшипниковых
токов подшипник на стороне, противоположной приводу,
должен быть электрически изолирован от корпуса.
Должна быть предусмотрена возможность измерения
сопротивления изоляции изолированного подшипника
без его демонтажа.
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова

28. Подшипниковые токи в электродвигателях

Причины появления:
1. Электромагнитный дисбаланс.
Несимметрия напряжения статора
2. Механический дисбаланс.
Несовершенствование подшипниковых узлов
3. Наличие преобразователя
частоты
Несинусоидальность напряжения
4. Внутренняя электростатика
Накопление внутреннего
электростатического заряда
5. Внешнее электромагнитное
воздействие
Электромагнитные поля различной природы
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова

29. Требования Российского Регистра Судоходства

18.3.4.8 Конструкция подшипников скольжения должна
предусматривать:
.1 местные указатели уровня смазочного масла;
.2 при принудительной циркуляционной смазки - отдельный насос с
локальным трубопроводом, емкостью, охладителем, фильтром и
датчиком потока смазочного масла;
.3 возможность установки приборов вибрационного контроля,
включая необходимые кабельные линии, а также приборов
измерения износа подшипника;
.4 возможность реализации блокировки пуска двигателя при
отсутствии смазки.
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова

30.

Дополнительное оборудование ЭМ
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова

31.

Дополнительное оборудование ЭМ
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова

32.

Электрические машины переменного тока
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова

33. Сравнение асинхронного и синхронного двигателя

Асинхронный двигатель
+ Простота конструкции и невысокая стоимость;
+ Нет скользящих контактов, надежность в
эксплуатации;
+ Напряжение прикладывается к неподвижным
катушкам статора;
+ Ротор очень прост по конструкции;
+ При запуске и разгоне постепенно наращивает
мощность;
+ Возможность реверсировать направление
вращения, просто поменяв местами две
питающих фазы;
+ При остановке движения (слишком большая
механическая нагрузка на вал ротора) никакой
аварии не происходит, может произойти
перегрев беличьей клетки
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова
Синхронный двигатель
+ Стабильная скорость вращения вне
зависимости от нагрузки на вал;
+ Невысокая чувствительность к перепадам
напряжения в сети;
+ При уменьшении механической нагрузки
способен по инерции работать как
генератор, не забирая энергию, а отдавая ее
в сеть;
+ Высокий КПД;
+ Способен компенсировать реактивную
мощность сети.

34. Сравнение асинхронного и синхронного двигателя

Асинхронный двигатель
- Трудность регулировки частоты
вращения;
- Невысокая частота вращения;
- Зависимость отставания частоты
вращения от нагрузки на ось;
- При работе ротор нагревается за счет
короткозамкнутых токов — требуется
дополнительное охлаждение.
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова
Синхронный двигатель
- Сложнее по конструкции;
- В некоторых конструкциях для проводки
тока возбуждения в обмотки ротора
используется коллектор, как в двигателе
постоянного тока;
- Труднее запускается.

35.

Конструкция генератора АВВ
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова

36. Устройство статора АВВ

36
1.
Сердечник
2.
Радиальные
вентиляционые
каналы
3.
Прижимная
пластина
4.
Фиксирующие
крепления
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова
Устройство статора АВВ

37. Ротор электромашины АВВ

37
Ротор разработан
выдерживать вибрацию и
механический стресс до
120% от номинальной
скорости
Критические обороты как
минимум в 1,5 раза
превышают
номинальные.
Вал сделан из кованой
стали, выступаюшие
полюса прикручены к
втулке ротора
Полюса сконструированы
из перфорированых
сложенных вместе
стальных пластин и
имеют демпефрную
обмотку
Элементы охлаждения и
крепления обмоток
изготовлены из
алюминия.
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова
Ротор электромашины АВВ

38. Возбуждение электромашины АВВ

38
Генераторы и
пропульсивные
электродвигатели имеют
бесщеточную систему
возбуждения
Обмотка изготолена из
покрытого эмалью
провода, уложенна в вал с
оптимальным
заполнением и
зафиксированна.
Установленна внутри
основного корпуса
машины с возможностью
доступа через смотровые
лючки
Диодный мост установлен
на втулке ротора
возбудителя
Моменты затяжки
компонентов мостового
выпрямителя или
полупроводников можно
проверить при осмотре
или замене.
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова
Возбуждение электромашины АВВ

39. Обмотки и изоляция электромашин АВВ

39
Изоляция обмотки
превышает требования
класса F (предел
температуры 155 ° C)
Обмотка и ее несущие
конструкции пропитаны в
вакууме под давлением
Уровень напряжения
изоляции соответствует
форме волны напряжения
преобразователя(в случае с
синхронным двигателем)
Технология VPI (Метод
вакуумно нагнетательной
пропитки) используется
для всех статоров и
роторов
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова
Обмотки и изоляция электромашин АВВ

40. Системы охлаждения электромашин АВВ

40
Системы охлаждения электромашин АВВ
Воздух
Воздух – вода
Воздух - воздух
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова

41. Системы охлаждения электромашин АВВ

41
Системы охлаждения электромашин АВВ
Воздух
Воздух – вода
Воздух - воздух
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова

42.

Принцип возбуждения генератора
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова

43.

Подвозбудитель ЭМ
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова

44. Дополнительное оборудование электромашин

44
Датчик температуры
обмоток (напр. Pt-100)
Датчик температуры
охлаждающего воздуха
Датчики температуры
подшипников
Внутренний
обогреватель
Датчик протечек
Датчик протока масла
Датчик состояния
масляного фильтра
Датчик давления
масла
Дополнительное оборудование электромашин
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова

45.

Дополнительное оборудование ЭМ
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова

46.

Дополнительное оборудование ЭМ
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова

47.

Заводская спецификация генератора
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова

48. Синхронный генератор Hyundai

48
1.
Рама
2.
Корпус внешнего оборудования
3.
Вал
4.
Основание
5.
Вентилятор
6.
Концевой щит
7.
Концевой щит со стороны привода
8.
Сердечник статора
9.
Обмотка статора
10.
Сердечник ротора
11.
Обмотка ротора
12.
Демпферная обмотка
13.
Сердечник статора возбудителя
14.
Обмотка статора возбудителя
15.
Сердечник ротора возбудителя
16.
Обмотка ротора возбудителя
17.
Блок выпрямителей
18.
Провода от выпрямителей
19.
Подшипники скольжения
20.
Воздушный холодильник
21.
Трансфарматоры
дифференциальной защиты
22.
Заземление генератора
23.
Подвозбудитель(PMG)
Синхронный генератор Hyundai
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова

49. Обслуживание электромашин АВВ

Визуальная проверка:
Соединения и фундамент, кабели, соединения, втулки и крепления
Обмотки: изоляция
Возбудитель: диодный мост, полупроводники, соединения, изоляция
Блок АРН: схема управления и защиты
Трансформаторы: фактические показания СТ, трансформатор
напряжения, CT короткого замыкания, измерения и защиты CT
Подшипники и система смазки: вкладыши подшипников, прокладки,
трубопроводы, регулировка расхода масла
Система охлаждения
Дополнительное оборудование: элементы Pt-100, противоконденсатный
нагреватель, детекторы утечки, дополнительные клеммные коробки
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова

50. Обслуживание электромашин АВВ

Периодические работы:
Подшипники: замена смазочного масла (каждые 6 месяцев)
Система охлаждения: очистка фильтров, труб, воздуховодов,
торцевых крышек, прокладок, пластин охладителя
Возбудитель: тестирование / измерение и очистка диодов и
соединений
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова