Системы возбуждения СГ.

Служат для питания ОВГ постоянным током и имеют устройства ручного и автоматического регулирования возбуждения (АРВ).

Применяют электромашинные системы возбуждения и безмашинные.

В электромашинных в качестве возбудителей используются электрические машины:

3.1.Электромашинная система возбуждения с возбудителем постоянного тока.

Привод возбудителя может быть независимым от напряжения генератора и зависимым.

Независимая электромашинная система возбуждения предназначалась для ТГ средней мощности (до 165 МВт), рис..5. Возбудитель (В) - ГПТ с параллельным возбуждением. Якорь В и ротор СГ вращаются турбиной. С помощью производится настройка возбуждения. РФВ - контакты реле форсировки возбуждения.

В

Зависимая электромашинная система

возбуждения, (рис. 6). Преимущество:

за счет возможности снижения

оборотов возбудителя можно

достичь увеличения мощности

возбуждения, а следовательно,

и мощности СГ.

Обе рассмотренные системы

возбуждения в настоящее время

используются как резервные.

АГП

3.2. Электромашинные системы возбуждения с возбудителем переменного тока.

Здесь возбудителями являются вспомогательные ≋ СГ. Применяются эти системы возбуждения для СГ мощностью более 165 МВт и имеют следующие модификации.

3.2.1. С возбудителем частотой 50 Гц и неподвижным выпрямительным устройством (ВУ). Здесь В – это вспомогательный СГ с . Его напряжение выпрямляется в ВУ и подается на ОВГ . На ОВВ выпрямленное напряжение подается от подвозбудителя (ПВ), возбуждение которого осуществляется от вращающегося постоянного магнита, рис.5.7.

3.2.2. Высокочастотная система возбуждения, Рис.8. Здесь используется ВЧ возбудитель (обычно 500 гц) и , как в предыдущей схеме, неподвижное ВУ . Применяется обычно для мощных СГ ( ). В качестве ВЧ возбудителя используется трехфазный генератор индукторного типа, который не имеет обмотки на вращающемся роторе , что повышает надежность. Повышение частоты до 500 Гц уменьшает габариты и повышает быстродействие системы возбуждения. Быстродействие характеризуется постоянной времени обмотки возбуждения Т_В, которая является мерой инерционности возбудителя.

, где (.2)

Обе обмотки В (фазная и возбуждения) находятся на статоре. Ротор зубчатый из электротехнической стали (при - 10 зубцов).

При вращении ротора магнитный поток, созданный током возбуждения ОВВ, из-за переменного зазора между статором и ротором пульсирует. В результате в трехфазной обмотке статора индукторного генератора (ИГ) наводится э.д.с. Переменный ток на выходе ИГ выпрямляется в ВУ и подается на ОВГ. Недостаток – подвод к ОВГ осуществляется через скользящие щеточные контакты. При увеличении их надежность уменьшается.

Здесь трехфазная обмотка возбудителя В вращается вместе с ВУ и ОВГ, которая создает вращающееся магнитное поле, пересекающее трехфазную обмотку статора, наводя в ней переменную э.д.с. ОВВ расположена на статоре, т.е. в качестве В используется обратимая машина – фазная обмотка В вращается, а ОВВ неподвижна.

Недостатки :

а) трудности в измерении ;

б) замена элементов ВУ требует останова СГ.

Выпрямительные устройства (ВУ) во всех рассмотренных системах возбуждения выполняются по схеме Ларионова, рис.5.10.

3.3.Безмашинная система возбуждения не содержит вращающихся электрических машин, т.е. является статической. Простейшая схема такой системы возбуждения приведена на рис..11, где ВТ – вспомогательный трансформатор, питающий тиристорный преобразователь (ТП) , управляемый системой управления тиристорами (СУТ). Недостаток – есть щеточные контакты в цепи ОВГ.

4. Автоматы гашения поля (АГП).

Это устройства автоматического гашения электромагнитного поля, созданного ОВГ и они предназначены для отключения тока СГ при его нормальной остановке и для быстрого гашения поля (быстрого развозбуждения СГ) при аварийных ситуациях , например при отключении коротких замыканий.

Прервать ток простым разрывом цепи ОВГ нельзя из-за возникающих при этом перенапряжений. Величина перенапряжения может значительно превышать прочность изоляции ОВГ.

В простейшей схеме АГП , применяемой для СМ малой мощности, энергия поля , запасенная в ОВГ , гасится (рассеивается) на омическом сопротивлении , рис.5. Контакты АГП регулируются так, чтобы при включении АГП сначала замыкался К (это позволяет избежать разрыва цепи ротора), а затем размыкался К . Процесс затухания тока после включения К описывается д.у.

, (.3)

Его решение – экспонента

, где . (4)

При этом перенапряжение на кольцах ротора определяется из (5.3)

, (5)

т.е. равно падению напряжения на . Таким образом, увеличение позволяет уменьшить постоянную времени и ускорить процесс гашения поля, но приводит к увеличению перенапряжения на кольцах ротора. Обычно выбирается ; процесс гашения длится несколько секунд: .

Для генераторов большой мощности применяют АГП с дугогасительной решеткой воздушного автомата , разрывающего цепь ОВГ, рис. 12.

При включении АГП сначала размыкаются рабочие контакты 2, затем дугогасительные 1, при разрыве которых возникает дуга. Эта дуга полем от постоянных магнитов втягивается в дугогасительную решётку (ДР) из медных пластин, разбиваясь на ряд коротких дуг. Короткая дуга является нелинейным сопротивлением, на котором падение напряжения остается постоянным при изменении в широких пределах : .

Общее падение напряжения на дуге , где n – число коротких дуг. Таким образом, как только дуга войдет в решетку, напряжение на ней сразу становится равным до погасания дуги. Изменение тока описывается уравнением

(.6) .Пренебрегая, для упрощения, сопротивлением , получаем:

, (7) где разность стараются сделать максимально возможной: . Тогда из (7 ) получаем , т.е. скорость изменения тока постоянная и максимально возможная, рис..13 . Ток уменьшается по закону .

Системы АРВ СГ.

Согласно ПТЭ электроустановок все СГ, начиная с 3 МВт, должны иметь автоматические регуляторы возбуждения (АРВ), рис.14.

Простейшим автоматическим устройством, обеспечивающим быстрое увеличение возбуждения СГ в аварийном режиме, является релейная форсировка возбуждения. Принцип действия: ее токов: при значительном снижении напряжения генератора ( ) замыкаются контакты реле форсировки возбуждения РФВ, рис.15 и ток быстро достигает «потолочного» возбуждения.

Широко распространены АРВ с устройством компаундирования в сочетании с корректором напряжения, рис.15 «Компаундирование» означает автоматическое регулирование тока i_в в функции тока нагрузки СГ, т.е. тока статора. Из выражения для напряжения генератора следует, что при увеличении напряжение уменьшается. Но с ростом увеличивается падение напряжения на сопротивлениях R, поэтому контур компаундирования, включающий в себя трансформаторы тока ТТ, трансформатор компаундирования , выпрямительное устройство ВУ и усилитель У обеспечивает автоматическое увеличение тока возбуждения возбудителя и ,следовательно, увеличивает ток в ОВГ , благодаря чему восстанавливается.

Выпрямленный ток на выходе ИЭ1 прямо пропорционален входному , поэтому ИЭ1 называется линейным . Выпрямленный ток на выходе ИЭ2 нелинейно зависит от . Оба тока поступают в усилитель У , который реагирует на их разность и усиливает ее. Ток выхода корректора поступает в дополнительную обмотку возбуждения возбудителя ОВВ . При ток и ток корректора равен нулю. При снижении менее разность , ток корректора обеспечивает дополнительное подмагничивание возбудителя, в результате чего возрастает, т.е. восстанавливается. При разность , ток корректора меняет знак, подмагничивание В уменьшается , что ведет к снижению . Корректор поддерживает то значение , которое соответствует настройке, устанавливаемой с помощью УАТ.

Рассмотренная схема АРВ относится к АРВ пропорционального типа (АРВ ПТ), реагирующих на отклонение напряжения и тока и обеспечивающих регулирование пропорциональное величине отклонения .

На мощных и удаленных СГ устанавливают АРВ сильного действия (АРВ СД), реагирующие дополнительно на производные , , а также на , , на производную напряжения возбудителя и, возможно, на ряд других сигналов, рис.5.17.

(7)

где каждое слагаемое отражает соответствующий канал регулирования со своим коэффициентом усиления. АРВ СД обладают большой точностью регулирования и быстродействием, но гораздо сложнее АРВ ПТ.