Системы возбуждения

Лекция  6:  «Системы возбуждения».

Система возбуждения предназначена для питания обмотки возбуждения синхронной машины ОВГ постоянным током и соответствующего регулирования тока возбуждения. К системе возбуждения предъявляют требования:

1) высокая надёжность питания ОВГ;

2) независимость от влияния внешней сети;

3) возможность использования форсировки возбуждения;

4) возможность гашения поля.

Система возбуждения характеризуется параметрами:

1) номинальный ток, А;

2) номинальное напряжение, В;

Рекомендуемые материалы

3) номинальная мощность, Вт;

4) кратность форсировки, К_ф;

5) скорость нарастания напряжения возбуждения, 1/сек;

6) длительность гашения поля.

Номинальная мощность возбуждения  Р_в обычно составляет 0,2-0,6% номинальной мощности машины. Номинальное напряжение возбуждения U_в определяется мощностью возбуждения и составляет 80-600В. Номинальный ток возбуждения I_в зависит от мощности генератора и изменяется от десятков, сотен ампер, а для мощных генераторов до 8000А.

Под форсировочной способностью по напряжению понимают отношение наибольшего  напряжения (потолка) U_{в пр} возбудителя к номинальному напряжению возбудителя U_{в ном}.

 

Изменение напряжения возбуждения при форсировке.

Быстродействие системы возбуждения характеризуют номинальной скоростью нарастания напряжения возбудителя, которая определяется по формуле

Где t₁ – время, в течение которого напряжение возбудителя возрастает до значения  U_f=U_fnom+0,632(U_fpot-U_fnom)

U_fpot – потолочное (предельное) напряжение возбудителя

Кратность форсировки по напряжению для гидрогенераторов должна быть не менее 1,8 , для турбогенераторов более 2,2.

В зависимости от источника энергии, используемого для возбуждения синхронной машины, все системы возбуждения можно разделить на три группы:

1) системы возбуждения, в которых источником энергии является генератор постоянного тока (возбудитель);

2) система возбуждения, в которых источником энергии является генератор переменного тока (возбудитель). Переменный ток этого генератора преобразуется в постоянный ток с помощью диодов и тиристоров;

3) системы возбуждения, в которых используется самой возбуждаемой машины (самовозбуждение). Эта энергия преобразуется с помощью специальных трансформаторов и выпрямителей.

А) Электромашинная система возбуждения.

Здесь возбудителем служит генератор постоянного тока, который в зависимости от схемы питания ОВГ работает или по схеме самовозбуждения, или по схеме независимого возбуждения. В последнем случае устанавливают вторую машину постоянного тока – подвозбудитель. Электромашинную систему возбуждения, в которой возбудитель непосредственно сочленён с валом СГ, принято называть прямой, а электромашинную систему возбуждения, в которой привод возбудителя осуществляется от электродвигателя – косвенный.

По условиям надёжной коммутации и механической прочности коллектора предельная мощность электромашинных возбудителей при частоте вращения 3000об/мин составляет 550кВт, что соответствует мощности возбуждения ТГ до 160МВт. При косвенном возбуждении возбудитель приводится во вращение двигателем, который может быть подключён или к вспомогательному СГ, установленному вместе со своим возбудителем на общем валу с генератором, или к шинам системы собственных нужд СН.

                            А)                                  Б)                         В)

G - синхронный генератор;  LG - обмотка возбуждения генератора; Y -  муфта;         GE  –  генератор постоянного тока; GA - вспомогательный генератор переменного тока;             M - двигатель.

А) независимое прямое возбуждение;

Б) независимое косвенное возбуждение;

В) зависимое косвенное возбуждение.

Установка отдельного двигателя позволяет выбрать рациональную частоту вращения возбудителя требуемой мощности и размеров. 

Б) Высокочастотная система возбуждения.

Для уменьшения размеров возбудителя и магнитных усилителей системы регулирования возбудитель переменного тока выполняют высокочастотным (обычно 500Гц). Высокочастотный возбудитель ВЧВ состоит из генератора индукторного типа, обмотки последовательного возбуждения ОПВ, двух обмоток независимого возбуждения ОНВ₁ и ОНВ₂; кремниевого управляемого выпрямителя. Эта система возбуждения применяется для возбуждения СГ мощностью 160-500МВт.

В) Независимая статическая тиристорная система независимого возбуждения.

В этой системе возбуждения группа статических выпрямителей преобразует переменный ток вспомогательного генератора с частотой 50Гц в постоянный. Возбудителем является СГ , расположенный на одном валу с возбуждаемым генератором. Выпрямительное устройство состоит из тиристоров. При высоких потолках возбуждения обычно применяют две группы тиристоров – рабочую и форсировочную. Обе группы соединены параллельно по трёхфазной мостовой схеме. Рабочая группа тиристоров обеспечивает основное возбуждение генераторов в нормальном режиме, форсировочная группа – форсировку и гашение поля генератора в аварийных режимах. При форсировке форсировочная группа полностью или частично открывается и обеспечивает весь ток форсировки, а рабочая группа тиристоров запирается более высоким напряжением форсировочной группы.

Обмотка каждой фазы возбудителя состоит из двух частей: низковольтной части, рассчитанной на длительное прохождение рабочего тока и высоковольтной части, рассчитанной на кратковременное прохождение тока форсировки.

Независимая система возбуждения обладает высоким быстродействием (n»50 1/с) и четырёхкратным потолком возбуждения с малой постоянной времени Т_е<0,02с. Это система возбуждения применима для генераторов мощностью 250-300МВт.

Вам также может быть полезна лекция "3. Классицизм как ведущее художественное направление в русской литературе 30-60-х годов ХVIII века.".

Г) Бесщёточная система возбуждения.

Схема хороша тем, что  в ней отсутствуют контактные кольца и щётки, требующие повседневного контроля. Однако их отсутствие не позволяет использовать резервное возбуждение и АГП. Гашение поля СГ выполняется гашением поля возбудителя, поэтому время гашения достаточно велико. На диске Д₁ размещаются предохранители диодов и делители напряжения, а на Д₂ размещаются кремниевые диода. Их число выбрано таким, чтобы при выходе 20% всех диодов сохранялась возможность нормальной работы возбуждения и её форсировки. К недостаткам этой системы возбуждения относятся:

1) повреждение любого элемента системы возбуждения приводит к останову генератора;

2) наличие вращающихся вентилей и предохранителей уменьшает надёжность системы возбуждения;

3) система возбуждения не имеет специальной схемы гашения поля;

4) небольшая скорость форсировки