FEJEZET FORTY SYNCHRONIC GÉPEK
40-1. A szinkron gépek gerjesztésének szabályozása és a gerjesztési rendszerek követelményei
A szinkrongép gerjesztési rendszere olyan gépek, eszközök és eszközök halmaza, amelyek a gerjesztő tekercset egyenárammal biztosítják. ha lszabályozza az áram nagyságát.
A gerjesztőrendszerekre az alábbi alapvető követelmények vonatkoznak: 1) magas működési megbízhatóság és 2) a lehető legnagyobb egyszerűség és alacsony költség. Emellett a feszültségszabályozás szükségessége és a szinkrongépek stabil működésének biztosítása számos további követelményt ír elő a gerjesztőrendszerre.
Az állandó feszültség fenntartása Ua terhelés megváltoztatásakor a generátor kapcsán kell beállítani haés ennek megfelelően uszéles körben. A GOST 533-68 szerint a gerjesztési feszültség minimális stabil nagysága u■ a turbogenerátor nem lehet több, mint 0,2 Uf H.A generátorok formájában kialakuló kórokozóknál párhuzamos gerjesztés érhető el<: помощью мостиков насыщения в магнитной цепи (см. § 9-4).
A gerjesztés automatikus szabályozásának problémája.
Az erőteljes szinkrongenerátorok és sok esetben az alacsony teljesítményű generátorok automatikus gerjesztőáram-szabályozókkal vannak ellátva, amelyek célja: 1) állandó feszültség fenntartása Uterhelésváltozással és 2) a generátor statikus és dinamikus stabilitásának növelésével. A második feladat különösen fontos a nagy teljesítményű generátorok számára, és ezzel párhuzamosan a rendszerek és a gerjesztő vezérlők nagyobb követelményeket támasztanak.
Lassú változásokkal Ufenntartani U - U n -konst. elegendő az úgynevezett arányos vezérlés végrehajtása, ha a gerjesztés vagy feszültségszabályozó reagál a változásra U,azaz AU= U- U n,és méretétől és jelétől függően AUbefolyásolja a testet, ennek megfelelően módosítja az értéket if.Például a szénfeszültség-szabályozók alacsony energiaigényű generátorokhoz használatosak, amelyek szén- vagy grafittárcsákból álló oszlopból, egy oszlopból álló rugóból és egy elektromágnesből állnak. A szénsáv helyettesíti a gerjesztési reostát 6 az 1. ábra diagramjaiban. 34-1. Ábrán, és egy elektromágnes tekercsén
csatlakozik a generátor csatlakozóihoz. Növelésével Uaz elektromágnes gyengíti a rugónyomást, az oszlop nyomóereje csökken, ennek következtében az ellenállás növekszik és hacsökken. Miközben csökken Ua művelet fordított sorrendben történik
Gyors változásokkal U,mint a tranzienseknél, és a stabilitás növelése érdekében az ilyen szabályozás hatástalan egy hasonló szabályozó mozgó alkatrészekkel való mechanikus tehetetlensége és a gerjesztő áramkör elektromágneses tehetetlensége miatt, amely nagy induktivitással rendelkezik. Ilyen tehetetlenség miatt hakésedelem nélkül változik, és nem fog lépést tartani a változással U,ezáltal ellenálljon az állapotnak 11 = = a szükséges pontossággal rendelkező const nem lehetséges. Ennek elkerülése érdekében az erőteljes generátorok számára először statikus elektromágneses szabályozót használnak, amelyek elemeket (elektronikus erősítők, stb.) Tartalmaznak, amelyek mozgó alkatrészeket nem tartalmaznak, másodszor pedig a gerjesztő áramkör elektromágneses tehetetlenségének leküzdéséhez szükséges, hogy a szabályozói tevékenység arányos legyen nem csak U,de a változás mértékét is U,t. e. dU / dt.Ha például a feszültség Ugyorsan és gyorsan csökkenni kezd, és így az abszolút értéket dU / dtnagy, a "szabályozó azonnal, amikor At / még nem sikerült észrevehető nagyságrendet elérni, erős lendületet ad a növekedésnek" if.Kívánatos továbbá, hogy a dörzsölő gerjesztőgenerátor más mennyiségű származékára reagáljon, amely a szinkron generátor működési módját jellemzi. Például, a 39-3 §-ból az alábbiak szerint, a dinamikus stabilitás növelése érdekében kívánatos haminél több volt, annál gyorsabb a terhelés szöge, azaz a nagyobb b "- dQ / dt,és fordítva. Mivel a 6-os érték mérése nehéz, a 8-as helyett lehetőség van az állórészáram-származék nagyságának beállítására is, mivel a 6 és / vagy az oszcillációk változása hasonló módon történik (lásd a 39-3. Ábrát). habizonyos mennyiségek második származékával arányos.
I A szabályozók, amelyek nemcsak bizonyos paraméterek eltéréseire reagálnak, hanem a származékaik értékére is időben, erős szabályozóknak nevezik.
Az ilyen szinkrongenerátorok szabályozóit először a Szovjetunióban fejlesztették ki a Volga Vízerőmű számára. V. I. Lenin és bizonyította magát a legjobb módon.
Meg kell jegyezni, hogy az ilyen szabályozók hatékony működéséhez szükséges, hogy a gerjesztőrendszer elektromágneses tehetetlensége elég kicsi legyen.
Szintén ajánlatos a szinkronmotorokat automatikus gerjesztésszabályozókkal ellátni. Az alacsony feszültségű működésük megőrzi a hálózati feszültség állandóságát és növeli a motorok stabilitását
A gerjesztési feszültség felső határa (mennyezet). Rövidzárlat esetén a hálózati feszültség a generátorok termináljainál Ua zúgás csökken, az általuk kifejlesztett erő is jelentősen csökken, és mivel a turbinák teljesítménye változatlan marad, fennáll annak a veszélye, hogy a generátorok leesnek a szinkronitásból.
Ezekben az esetekben tartsuk fenn Ua lehető legmagasabb szinten, és megakadályozza, hogy a generátorok kiszakadjanak a szinkronitásból, az ún. gerjesztési erőt alkalmazzák, azaz a gerjesztőfeszültséget Ufminél gyorsabban emelkedik a lehető legnagyobb értékre Uf m.
Az 1. ábrán látható gerjesztő áramkörökben. 34-1 Ezt úgy érhetjük el, hogy egy speciális relé, amely a feszültség éles csökkenéséhez reagál, érintkezéseivel 5 gerjesztési reosztátot hajt végre.
Ahhoz, hogy a gerjesztési impulzus hatékony legyen, a gerjesztési feszültség felső határa (mennyezet) u telég nagynak kell lennie. A GOST 533-68 és a GOST 5616-63 szerint szükséges, hogy a turbina generátorok
A gerjesztési feszültség növekedésének sebessége. Amikor a gerjesztő erő unövekednie kell a lehető leggyorsabban. A GOST 533-68 és a GOST 5616-63 szerint a turbina-generátorok esetében a gerjesztési feszültség emelkedési sebessége, ha kényszerített, legalább 2Uf amásodpercenként, és a hidrogenerátorok esetében - legalább 1,5 ”y n / másodperc.
40-2. Izgalmas rendszerek
Gerjesztési rendszerek egyenáramú generátorokkal. A szinkron gépek klasszikus gerjesztési rendszere, amelyet jelenleg széles körben használnak, egy patogénből áll, amely egy párhuzamos gerjesztés generátora egy közös tengelyen egy szinkron géppel (lásd 34-1. Ábra). Alacsony fordulatszámú gépeknél, amelyek teljesítménye akár Rayay 5000 keta kórokozók tömegének és költségének csökkentése érdekében az utóbbit néha egy szinkron gép tengelyéhez csatlakoztatják, ékszíj-átvitel segítségével.
A hidrogenerátorok általában egy kórokozóval rendelkeznek ugyanazon a tengelyen, mint a generátor. Ugyanakkor ugyanakkor nagy teljesítményű kis sebességű generátorok és n = 60 -J-150 fordulat / perca kórokozó méretei és költségei a jelentős erővel és csendességgel kapcsolatban nagyok. Ezen túlmenően, az alacsony fordulatszámú kórokozók nagy méretük miatt nagy elektromágneses tehetetlenséggel rendelkeznek, ami csökkenti az automatikus vezérlés és gerjesztési erőhatás hatékonyságát. Ezért a gerjesztőrendszereket külön nagysebességű egységként is használják. (n =750 -t-1500 / Perc)aszinkron motorból és egyenáramú generátorból áll. Az aszinkronmotor ugyanakkor egy speciális segédszinkron generátort kap, amely ugyanazon a tengelyen helyezkedik el a fő hidrogenerátorral, és bizonyos esetekben a hidrosztatikus segédbuszoktól, vagy a fő hidrogenerátor termináljától. Ez utóbbi esetben a gerjesztőegységet a villamosenergia-rendszer balesetei befolyásolják (rövidzárlatok stb.), Ezért megbízhatóságának növelése érdekében a meghajtó aszinkron motorok megnövekedett maximális nyomatékkal működnek. (M t:\u003e 4 M n), és néha ezek az egységek lendkereket is szállítanak. Különböző ingerlő aggregátumok formájában az erőművek tartalék gerjesztésének aggregátumait is használják, amelyek balesetek és üzemzavarok esetén saját kórokozó-generátorok fenntartására szolgálnak.
Turbina generátorok P és= 100 ezer ketáltalában kórokozói vannak DC-generátorok formájában a tengelyén. Ha azonban Rn \u003e\u003e 100 ezer keta kórokozók ereje olyan nagy lesz, hogy megvalósításuk a n p= 3000 -t-3,600 fordulat / perca váltás feltételei szerint a megbízhatóság nehezen vagy akár lehetetlenné válik. Ugyanakkor különböző megoldásokat alkalmaznak. Például a rotációs sebességű és n = 750-g-1000 kórokozók széles körben használatosak külföldön. fordulat / perc,a turbó-generátor tengelyéhez egy reduktor segítségével, valamint az aszinkron motorral ellátott ingerlő egységekkel, amelyek az állomás buszokból vagy a generátor kapcsokból működnek.
Az egyenáramú gépekkel ellátott gerjesztőrendszereket is használják. Például a nagy autók erőteljes kórokozói néha szub-ágensekkel rendelkeznek (40-1. Ábra), amelyek a patogén gerjesztésére szolgálnak.
Ezzel egyidejűleg a gerjesztő rendszer szabályozója a gerjesztő gerjesztő áramkörben, amelyben kis áramlási áram lép fel, ami a vezérlő és szabályozó berendezések teljesítményének és súlyának csökkentésével érhető el.
Összetett gerjesztő rendszer állandó * szem patogénnel (40-2. Ábra) A modern gerjesztőrendszerekben széles körben alkalmazzák az összetétel elvét, vagyis az automatikus váltást a gerjesztéstől, amikor a szinkrongenerátor terhelésárama megváltozik, ugyanúgy, mint a kevert gerjesztésű egyenáramú generátorokban. a soros mezőtekercselés (lásd 9-6. §) szerint, mivel váltakozó áram folyik a szinkron gép armatúra tekercsében, és a gerjesztő tekercsben 2 - az egyenáram ba szinkrongépek összekapcsoló áramkörei félvezető egyenirányítót használnak, a 40-2. Ábrán látható DC excitert tartalmazó összetett gerjesztőrendszer alaprendszerében a kórokozó gerjesztőtekercse 4 a 3 kórokozó horgonyához reosztáttal kapcsolódik 6 és az egyenirányítók mellett 9, soros transzformátorok táplálják 7.
40 ábra 1 gerjesztő rendszer gerjesztő és egyenáramú gerjesztővel.
/ - horgony szinkron generátor 2 - a szinkrongenerátor gerjesztési tekercselése, \\ t 3 - horgony patogén, 4 - a gerjesztő gerjesztő tekercse, 5 - horgony-meghajtó-horgony, 6 - gerjesztő tekercselés
40-2. Ábra Az aktuális összetett gerjesztési rendszer
Generátor alapjárati tekercselése 4 csak az armatúrából kap tápellátást 3 A generátor terhelési áramának növekedésével / a transzformátor másodlagos feszültségével 7 növekszik, és már egy kis terheléssel ezt a feszültséget az egyenirányító korrigálja 9, egyenlő a tekercsfeszültséggel 4 A terhelés további növekedésével a tekercselés 4 egy transzformátor táplálja 7 és ezáltal a tekercs áramát és a generátor gerjesztő áramát unövekvő terheléssel nő
A szabályozó reosztát ellenállásának növekedése Segyenirányító feszültség 9, és a 7 transzformátor keverési hatása növekszik, rövid zárlatokkal a keverőberendezés felgyorsítja a gerjesztést,
Az 1. ábrán bemutatott rendszer összetett hatása. A 40-2 függvény csak az áram nagyságától függ, és nem függ a fázisától. Ezért induktív terhelés esetén ez az akció gyengébb, mint az aktív terhelésnél. Ilyen összetétel az áram, és ugyanakkor a feszültség állandósága Ua normál terhelések tartományán belül pontosan tartható ± (5-10)%. A modern létesítmények ilyen pontossága nem elegendő, ezért az 1. ábrán látható diagramok. 40-2 kiegészítő korrektor vagy automatikus feszültségszabályozó alkalmazása 11, amelyet transzformátor csatlakoztat 10 generátor klipekkel, valamint szerelési ellenállásokkal 8. A szabályozó // a feszültségváltozásra reagál Ués áram / és táplálja a kórokozó egyenáramú további gerjesztő tekercsét 5. Statikus elemekből (mágneses erősítő, telített transzformátor, félvezető egyenirányítók, stb.) Áll, és a készülék részleteit itt nem veszik figyelembe.
Egy hasonló gerjesztőrendszert széles körben használnak a Szovjetunióban olyan generátorok számára, amelyek kapacitása legfeljebb 100 ezer. kw.
Ábra. 40-3. Izgalmas rendszer váltakozó áramú kórokozókkal és egyenirányítókkal
A gerjesztő rendszer generátorokkal és egyenirányítókkal.
Amint fentebb említettük, az erőteljes gndro és turbó generátorok esetében az azonos tengelyen elhelyezkedő egyenáramú kórokozókkal rendelkező gerjesztőrendszerek gazdaságtalanok és még megvalósíthatatlanok. Ilyen esetekben gerjesztőrendszereket használnak generátorokkal és vezérelt vagy nem kezelt egyenirányítókkal (40-3. Ábra).
1. ábra. 40-3, ésa Volga, a Bratsk és a Krasznojarszk vízerőműveinek hidrogéngenerátorainak gerjesztési rendszerének alapja egy „természetes frekvencia” kiegészítő szinkron generátorral. 3 és a 7 gerjesztő ugyanazon a tengelyen van elhelyezve a főgenerátorral /, és az 5-ös egyenirányítóval rendelkező egyetlen egyenáramú szelepekkel van egy rácsvezérlés egy erős hatású gerjesztő vezérlőből (a 40-3. ésnem látható). A mező törlése egyenirányító transzferrel történik 5 a frekvenciaváltó üzemmódban a főgenerátor gerjesztőtekercséből történő áramellátáshoz 2 a kiegészítő generátorhoz 3.
1. ábra. 40-3, baz "Electrosila" üzem 150 ezer kapacitású turbó generátorokhoz használta. ketés annál magasabb. Ebben az áramkörben a gerjesztő tekercselés 2 fő generátor / izgatott egy induktor generátor (kórokozó) 3 500-as frekvencia hzszilícium egyenirányítókon keresztül 5. Generátor 3 két gerjesztő tekercsel rendelkezik: független gerjesztő tekercs 4, segédgenerátor 9 egyenirányítókon keresztül 5, és szekvenciális öngerjesztés 6. Generátor készlet 9 "pólusok állandó mágnesek formájában". generátorok 3 és 9 ugyanazon a tengelyen helyezkedik el a főgenerátorral. Az indukciós generátor nem rendelkezik tekercsekkel a rotoron, és ezért nagyon megbízható. A horgony tekercsével párhuzamosan
nena háromfázisú induktív tekercs (fojtó) 10, dC mágnesezett. tekercs 10 a generátorról fogyaszt 3 induktív áram és hasonló f =500 hza generátor armatúra tekercsének induktív ellenállása nagy, akkor a feszültsége a terminálokon nagyban függ a tekercsáramtól 10 A tekercs előremenő áramának beállításával 10 gyors generátor feszültségszabályozás érhető el 3 és gerjesztési áram haA gerjesztés tekercselése 6 az aperiodikus átmeneti áramnak a gerjesztési tekercsben való hatása miatt hozzájárul a gerjesztés gyorsulásához a rövidzárlatok során. 2.
A legerősebb modern turbina-generátorok rendelkeznek ha B= 5000-50000 a, és még a kefékkel érintkező gyűrűk munkája is megnehezül. Ezért jelenleg érintés nélküli gerjesztőrendszerrel rendelkező generátorok is épülnek, ilyen rendszer megvalósítható például az 1. ábrán látható diagram alapján. 40-3, ésha az armatúra tekercselt 3 generátor hely
Ábra. 40-4. Saját gerjesztő rendszer fázisösszetételezéssel
a főgenerátor tengelyére szerelt rotorján 1, és a gerjesztő tekercselés 4 álljon az állórészre. Félvezető egyenirányítók 5 ugyanakkor rögzítve vannak a lemezre, amely szintén a generátor tengelyére van szerelve / ésrotorával és gerjesztőtekercsével forog 2. Jelenlegi ellenőrzési feladat haebben az esetben a 7-8 al-gerjesztőre van bízva, amely kontaktmentes generátorként is elvégezhető. Az ilyen gerjesztőrendszerek nagyon ígéretesek, de hátrányuk, hogy a terepleállás csak tekercskörben lehetséges. 4 ebben az esetben a főgenerátor mezője viszonylag lassan kialszik.
Összetett ön izgatott oszcillátorok.Fentiek szerint független gerjesztőrendszereket vettünk fel, amelyekben a szinkron generátor felkeltésére szolgáló energia vagy annak egy része a DC vagy AC gépek formájában kialakuló kórokozókból származik. Ezekkel együtt öngerjesztő rendszereket is használnak, amelyekben ezt az energiát a generátor armatúra áramköréből nyerik. Az ilyen gerjesztőrendszereket különösen széles körben használják alacsony és közepes teljesítményű generátoroknál, amelyek autonóm rendszerekben működnek (erdészet, közlekedési létesítmények stb.). Az elmúlt években az öngerjesztő rendszerek egyre erőteljesebb erőművekben működő nagyméretű generátorok számára is egyre inkább használhatók. ésszinkron motorokhoz. Ebben az esetben az összetétel elvét is általánosan alkalmazzák.
Az 1. ábrán az öngyújtású, generált generátor tipikus diagramja látható. 40-4. Másodlagos e. d. a. a 3 párhuzamos transzformátor arányos U,és másodlagos e. d. a. soros transzformátor 5 arányos /. Ezen transzformátorok másodlagos tekercsei párhuzamosan vannak csatlakoztatva és
Izgalmi áram ha~ hanemcsak a terhelési áramerősség nagyságától függ, hanem annak fázisától is, aminek eredményeképpen az 1. ábrán látható áramkör. A 40-4. Ez lehetővé teszi, hogy az induktív indukció után fokozza a gerjesztőrendszer keverési hatását a generátor induktív terhelése alatt
Ábra. 40-5. Az öngerjesztés szubsztitúciós sémái a fázis összetételével
a generátor terhelési áramának komponense a legnagyobb feszültségesést okozza.
Tegyük fel, hogy a transzformátorok elsődleges tekercsei 3 és 5 a másodlagos, a transzformátorok és egyenirányítók ellenállása 6 nulla és a gerjesztési tekercs ellenállása 2, az AC oldalra csökken, egyenlő ri.Ezután az ábra a 2. ábrán látható. A 40-4. 40-5, a, e \\ tmelyik szerint
A 40-2. 40-5, b.
Legyen a kérdéses generátor implicit poláris. Ezután a vektor diagramja az 1. ábrán látható. 40-6 tömör vonal. Tehát mint U "és / j arányosak Ués / és egybeesik velük a fázisban (vagy 180 ° -kal ezekhez képest eltolva), majd az 1. ábrán látható diagram. A 40-5, b és az egyenlőség (40-2) megfelel a 2. ábrán látható vektor diagramnak. 40-6 szaggatott vonallal. Ebből az ábrából következik, hogy a transzformátor transzformációs arányainak megfelelő választásával 3 és 5 és ellenállás x Linduktív tekercs 4 vektor diagramok ábra. A 40-6. Ezért, mikor U= const és bármely értéknél, és fázis / akar Uf - ~ Eés (40-2) szerint Ha ~ E,vagyis bármelyik terhelésnél a gerjesztési áram haindukál egy ilyen. d. a. E,ami megmarad U= const.
Ábra. 40-6. Egy implicit poláris szinkrongenerátor és az öngerjesztő rendszer fázisösszeállítással ellátott vektor diagramjai
A (40-2) kifejezésből az következik x L =0 összetétel hiányzik. Ebben az esetben, ha az 5 transzformátort növekszik, a transzformátor terhelése megtörténik 3 és áram hanem fog növekedni.
transzformerek 3 és 5 az 1. ábrán látható A 40-4 kombinálható egy közös transzformátorba, két primer tekercskel és egy másodlagos tekercskel, amely az egyenirányítóhoz van csatlakoztatva 6. tekercs 4 ugyanakkor a feszültséget az elsődleges tekercsre kell átvinni. Ehelyett mesterségesen növelheti ennek a tekercsnek a szétszóródását, mágneses shunt segítségével elválasztva azt más transzformátor tekercsektől. Nagyfeszültségű transzformátoron 5 célszerű bekapcsolni a generátor armatúrájának semleges oldalát. A kis teljesítményű generátorokban néha megtagadják a transzformátort 3 és tekercs 4 közvetlenül csatlakozzon hogygenerátor kapcsok. Más hasonló gerjesztőrendszerek is használhatók.
Az implicit-poláris és explicit pólusú generátorok telítettsége és egyéb okai miatt U= const ténylegesen fenntartva pontossággal = b (2-5)%. Az alacsony teljesítményű generátorok esetében ez a pontosság elegendő, de a nagy teljesítményű generátorok hossza további feszültségszabályozást igényel korrektor vagy feszültségszabályozó segítségével. Erre a célra a tekercs 4 az egyenáramú egyenárammal végrehajtható, és ebben az esetben a feszültségszabályozó szabályozza az áram nagyságát, így elérve a változást x Lés áram %. a helyes irányba. Ha az S egyenirányítók vezérelhetők, akkor egy feszültségszabályozó hathat ezekre az egyenirányítókra.
A szinkrongenerátor saját gerjesztése az 1. ábra szerinti rendszer szerint. A 40-4 jelzés csak a fennmaradó mágnesezés fluxusának jelenlétében történik, mint a párhuzamos gerjesztésű egyenáramú generátorokban. Azonban az egyenirányító alacsony áramok és más okok miatt megnövekedett ellenállása miatt a rendes nagyságú maradványáram nem elég nagy e. d. a. a szinkron generátor öngerjesztésének biztosításához ezért további intézkedéseket kell hozni (rezonáns áramkörök használata, egy kis akkumulátor vagy egy állandó mágneses kiegészítő generátor beépítése a gerjesztő áramkörbe, a maradék áramlás növelése mágnescsíkok segítségével a generátor pólusain stb.). Az egyenirányító sorkapcsokkal párhuzamos rezonáns áramkör megszerzése 6 (RNS. 40-4) A váltakozó áramú kondenzátorok bekapcsolhatók a hálózati tápkábelről 7. Ha a generátor * indításakor a C kapacitást választjuk ki< п„ возникнет резонанс- напряжений, то напряжение на конденсат торах 7 és egyenirányító feszültség 6 többször emelkedik, és az öngerjesztés előfordul. a n= n pa rezonanciafeltételek megsértése, és ezért a kondenzátorok elhanyagolható hatással vannak az áramkör működésére. Az 1. ábrán látható gerjesztő áramkörökben. Általában 404 félvezető egyenirányítót használnak; Egyszerűsége, megbízhatósága és jó szabályozási tulajdonságai miatt pF\u003eaz ilyen gerjesztő áramkörök egyre szélesebb körben használatosak. Az aszinkron működés közbeni túlfeszültségek elleni védelem és más szokatlan körülmények között az egyenirányító * meteln általában nagy ellenállással és nemlineáris ellenállásokkal van elrendezve.
Az alacsony energiájú generátorok, amelyeknek a tekintett gerjesztési rendszerrel rendelkeznek, lehetővé teszik a rövidzárlatú aszinkron motorok közvetlen indítását, amelyeknek a teljesítménye a generátorok teljesítményével arányos. Ebben az esetben a motor indítóárama a keverés következtében a generátor *\u003e torus gerjesztését erõsíti, és ezért feszültsége nem csökken jelentősen, annak ellenére, hogy induktív jellegû nagy indítási áramok "
Más típusú gerjesztőrendszerek is használhatók. Jellemzője a konstans kórokozókkal rendelkező rendszerek szélesebb helyettesítése. jelenlegi # rendszerek félvezető egyenirányítókkal.
A turbó generátorok izgalma szerves részét képezi, és a teljes turbógenerátor megbízható és stabil működése nagymértékben függ a működésének megbízhatóságától.
A gerjesztőtekercs illeszkedik a generátor forgórészének hornyaiba, és érintkezőgyűrűkkel és kefékkel, a kefe nélküli gerjesztőrendszer kivételével az áramot a forrásból szállítják. Energiaforrásként közvetlen vagy váltakozó áramú generátort lehet használni, amelyet kórokozónak neveznek, és a gerjesztési rendszer egy elektromos gép. Egy gépmentes gerjesztőrendszerben a generátor maga az energiaforrás, ezért öngerjesztő rendszernek nevezik.
Az alapvető gerjesztőrendszereknek:
Biztosítson megbízható teljesítményt a rotor tekercseléséhez normál és vészhelyzeti üzemmódban;
A gerjesztési feszültség szabályozása elegendő határértékben legyen;
Nagy sebességű, nagy sebességű gerjesztésvezérlés biztosítása vészhelyzeti üzemmódban;
Gyors kikapcsolás és szükség esetén a vészhelyzetben történő kioltás érdekében.
A gerjesztőrendszerek legfontosabb jellemzői: a rotor tekercselésénél a feszültség növekedésének sebessége által meghatározott sebesség. V=0,632∙(U f verejték - U f Úr ) / U f Mr. ∙ t 1,és a mennyezeti feszültség és a névleges gerjesztési feszültség aránya U f verejték / U f Mr. = K f - az úgynevezett kényszer sokasága.
A GOST szerint a turbina generátoroknak rendelkezniük kell K f ≥2, és a gerjesztés növekedési sebessége - legalább 2 s -1. A hidrogenerátorok kényszerének sokféleségének legalább 1,8-nak kell lennie a generátor tengelyéhez csatlakoztatott kollektor kórokozóknál, és legalább 2 az egyéb gerjesztő rendszereknél. A gerjesztési feszültség emelkedési sebességének legalább 1,3 s -1-nek kell lennie a 4 MB-os kapacitású hidrogenerátoroknál, és legalább 1,5 s -1 a nagy kapacitású hidrogenerátoroknál.
A nagy távolságú átviteli rendszeren működő nagy teljesítményű hidrogenerátorok esetében a gerjesztőrendszerekre magasabb követelmények vonatkoznak: K f = 3-4, az izgalom növekedésének üteme 10-re U f H 0 m / másodperc.
A forgórész és a közvetett hűtéssel rendelkező generátorok gerjesztési rendszerének tekercselésének ellenállónak kell lennie a névleges áramerősséghez képest 50 másodpercig. A rotor-tekercsek közvetlen hűtésével rendelkező generátorok esetében ez az idő 20 másodpercre csökken, a 800-1000 MW kapacitású generátoroknál 15 másodpercet fogadunk el, 1200 MW 10 s (GOST 533-85Е).
A gerjesztési forrás teljesítménye általában a turbogenerátor teljesítményének 0,5-2% -a, a gerjesztési feszültség pedig 115-575 V.
Minél nagyobb a turbogenerátor teljesítménye, annál nagyobb a feszültség és annál kisebb a kórokozó relatív teljesítménye.
A gerjesztési rendszerek két típusra oszthatók: független (direkt) gerjesztés és függő (közvetett) gerjesztés (öngerjesztés).
Az első típus a turbogenerátor tengelyével kapcsolatos összes elektromos és egyenáramú váltakozó áramú kórokozót tartalmazza (4.1. Ábra).
A második típus magában foglalja azokat a gerjesztőrendszereket, amelyek közvetlenül a generátor kapcso- latokból kapnak tápfeszültséget speciális léptető transzformátorokon keresztül (4.2. és) és külön telepített elektromos gép-ingereket, amelyeket az állomás saját igényeinek megfelelő gumiabroncsokkal váltakozó áramú motorok forgatnak (4.2. ábra). b).
DC elektromos kórokozók (4.1. Ábra, és), amelyeket korábban alacsony fogyasztású turbogenerátorokon használtak. Jelenleg egy ilyen gerjesztőrendszert gyakorlatilag nem alkalmaznak, mivel kis teljesítményű, és 3000 fordulat / perc fordulatszámon ez a gerjesztőrendszer nehezen kivitelezhető a kollektor és a fogmosó készülék nehéz munkafeltételei miatt (a kapcsolási feltételek romlása).
A meglévő turbina-generátorok használata:
Nagyfrekvenciás gerjesztési rendszer;
Kefe nélküli gerjesztési rendszer;
Statikus tirisztor-független gerjesztőrendszer;
Az öngerjesztés statikus tirisztoros rendszere.
Ezekben a gerjesztőrendszerekben a kórokozó egy különféle konstrukciók váltakozó áramú generátora, amely nincs áramkorlátja. A vezérlés nélküli és vezérelt félvezető egyenirányítók-szelepek az AC-DC átalakítására szolgálnak.
A nagyfrekvenciás gerjesztés működésének elve (4.1. Ábra, b) az, hogy ugyanazon a tengelyen a generátorral egy 500 Hz-es háromfázisú áramú nagyfrekvenciás generátort forgat, amely a B félvezető egyenirányítókon keresztül a turbogenerátor rotorgyűrűjéhez biztosítja a korrigált áramot. Ilyen gerjesztési rendszer esetén kiküszöböljük a külső hálózat működési módjainak a generátor gerjesztésére gyakorolt változásának hatását, ami növeli stabilitását a villamosenergia-rendszer rövidzárlataiban.
Ábra. 4.1. Egy független generátor gerjesztő rendszer vázlatos diagramjai:
és - elektromos gép egyenáramú generátorral; b - magas frekvencia;
SG - szinkron generátor; SH - DC gerjesztő;
ICH - nagyfrekvenciás generátor; PV - Sub ügynök; az - egyenirányító
Ábra. 4.2. A függő generátor gerjesztő rendszer vázlatos diagramjai;
VT - kiegészítő transzformátor; HELL - aszinkron motor
A modern turbogenerátorokon a nagyfrekvenciás gerjesztési rendszert nem használják elavultnak. Erős turbó generátoroknál a gerjesztési áram 5-8 kA. Ez nagy nehézségeket okoz a generátor gerjesztő tekercséhez való egyenáram ellátásában csúszóérintkezők - gyűrűk és kefék segítségével. Ezért jelenleg egy generátorral egy ecset nélküli gerjesztő rendszert használnak, amelyben az egyenirányító a rotoron helyezkedik el, és egy reverzibilis gép táplálja a légrésen keresztül. Ezért az egyenirányító és a gerjesztő tekercs közötti elektromos csatlakozást merev vezető hajtja végre csúszógyűrűk és kefék használata nélkül.
Egy független statikus rendszerben és öngerjesztő rendszerben szabályozott félvezető szilícium egyenirányítót - tirisztorokat használnak. Ez lehetővé tette ezen gerjesztőrendszerek sebességének növelését egy olyan rendszerhez képest, mint például egy magas frekvenciájú rendszer, ahol a kezeletlen egyenirányítót használják. Mivel ezekben a gerjesztőrendszerekben statikusan vezérelt egyenirányítók egy csoportját használják, a csúszóérintkezőket is használják a generátor gerjesztő tekercsének egyenáramának ellátására, ami hátrány. 160–500 MW kapacitású turbogenerátoroknál a tirisztor gerjesztő rendszereket használták. Az 1. ábrán 4.2 ésstatikus tirisztor-öngerjesztés vázlatos rajza látható.
A gerjesztőrendszer károsodása esetén tervezzük a tartalék kórokozók telepítését: mindegyik négy generátorra.
Biztonsági kórokozóként egyenáramú generátorokat telepítenek, amelyeket az állomás saját igényeinek megfelelő gumiabroncsokhoz kapcsolt aszinkron motorok forgatnak el (4.2. b). Így például, ha a feszültséget rövidzárlattal állítjuk be, a biztonsági kórokozó nem lassul, a tengelyére egy lendkerék van felszerelve.
Normál működéshez a szinkrongenerátorok forgórész-tekercsét kórokozókkal kell táplálni. A gerjesztési áram nagyságának megváltoztatása szabályozza a szinkrongenerátor feszültségét és a hálózatban adott reaktív teljesítményt.
A gerjesztési rendszer jellemzőit a gerjesztőtekercs tápegységének tulajdonságai és az automatikus vezérlőberendezések kombinációja határozza meg. A gerjesztési rendszereknek biztosítaniuk kell:
1) a szinkrongép rotor-tekercsének megbízható áramellátása minden üzemmódban, beleértve a baleseteket is;
2) a gerjesztési áram stabil szabályozása, ha a terhelés a névleges értéken belül változik;
3) elegendő sebesség;
4) az arousal kényszerítése;
5) a gerjesztés mágneses mezőjének gyors kioltása a generátorok hálózatról történő működési lekapcsolásával (a helyszíni hűtőgépek használata - AGP).
A szinkrongépek gerjesztésének fő módja az elektromágneses gerjesztés, amelynek lényege, hogy a gerjesztő tekercs a rotor pólusainál található. Ezen egyenáramú tekercselés során egy magnetikus erő (MDS) jön létre, amely mágneses mezőt indukál a gép mágneses rendszerében.
A GOST 533-76, a GOST 5616-81 és a GOST 609-75 szerint a turbó- és hidrogenerátorok, valamint a szinkron kompenzátorok csak a legmegbízhatóbb gerjesztési vagy öngerjesztő rendszerrel rendelkezhetnek.
Az elektromos gerjesztők maximális teljesítménye 3000 fordulat / perc frekvencián körülbelül 600 kW. Ezért az elektromos gerjesztőrendszerek nem használhatók 200 MW vagy annál nagyobb teljesítményű turbó generátorokban, amelyek gerjesztési teljesítménye meghaladja az 1000 kW-ot.
A termelés fejlesztésével és a félvezető egyenirányítók megbízhatóságának javításával egyre gyakrabban fordulnak elő a diódával vagy tirisztorokkal ellátott szelep gerjesztő rendszerek.
Egészen a közelmúltig különleges gerjesztésű egyenáramú egyenáramú generátorokat (B6) (5.6. Ábra, a) használtak fel a gerjesztőtekercs tápellátására, amelynek gerjesztőtekercsét (RH) egy másik generátor (párhuzamos gerjesztés) egyenárammal (gerjesztő) kapta. A szinkron gép rotorja és a kórokozó horgonya és a gerjesztő egy közös tengelyen helyezkednek el, és egyidejűleg forognak. Ebben az esetben a szinkrongép gerjesztőtekercsében lévő áram áthalad a csúszógyűrűkön és a keféken. A gerjesztési áram szabályozásához alkalmazkodó reosztátokat használnak, amelyek a kórokozó gerjesztő áramkörében (r 1) és az al-gerjesztőben (r 2) szerepelnek.
5.6. Ábra - Érintkező (a) és kontaktmentes (b) rendszerek
szinkron generátorok elektromágneses gerjesztése
Nagy teljesítményű szinkron generátorokban - turbogenerátorokban - néha induktor típusú generátorokat használnak kórokozóként. Egy ilyen generátor kimenetén félvezető egyenirányító van. Ebben az esetben a szinkrongenerátor gerjesztési áramának beállítása az induktor-generátor gerjesztésének megváltoztatásával történik.
A szinkrongenerátorokban az elektromágneses gerjesztés érintésmentes rendszere, amelyben a szinkrongenerátor nem rendelkezik a rotoron lévő érintkező gyűrűkkel.
Ebben az esetben egy generátort (5.6. Ábra, b) használunk kórokozóként, amelyben a 2 tekercs, amelyben egy elektromotoros erő jön létre (armatúra tekercselése), a forgórészen helyezkedik el, és az 1 gerjesztő tekercs az állórészen helyezkedik el. Ennek eredményeképpen a szinkrongép gerjesztő tekercselése és a gerjesztő tekercs forog, és elektromos csatlakozásuk közvetlenül, érintkezőgyűrűk és kefék nélkül történik. De mivel a gerjesztő váltakozó áramú generátor, és a gerjesztő tekercset egyenárammal kell táplálni, a gerjesztő armatúra tekercs egy félvezető átalakítót tartalmaz, amely a szinkrongép tengelyére van szerelve és a szinkrongép gerjesztőtekercsével együtt forog. A kórokozó 1 gerjesztőtekercsének egyenáramú tápellátását az alvevőből (DF) - egy egyenáramú generátorból - végezzük.
A szinkrongép gerjesztő áramkörében a csúszóérintkezők hiánya lehetővé teszi a működési megbízhatóság növelését és a hatékonyság növelését.
A szinkron generátorokban, beleértve a hidrogenerátorokat is, az öngerjesztés elve (5.7. Ábra, a) széles körben elterjedt, amikor a gerjesztéshez szükséges váltakozó áramot a szinkrongenerátor állórész tekercséből veszik fel, és egy lépcsőzetes átalakító és egyenirányító félvezető átalakító (PP) segítségével állandó energiává alakul áram. Az öngerjesztés elve azon a tényen alapul, hogy a generátor kezdeti gerjesztése a gép mágneses áramkörének maradék mágnesessége miatt következik be.
5.7. Ábra - A szinkron generátorok öngerjesztésének elve
Az 5.7b. Ábrán egy egyenirányító transzformátorral (VT) és egy tirisztoros átalakítóval (TP) rendelkező szinkrongenerátor (SG) automatikus öngerjesztő rendszerének tömbvázlata látható, amelyen keresztül az SG-állórész áramköréből származó váltakozó áramot egyenáramgá alakítják át egyenáramokká. A tirisztor-átalakítót az ARV automatikus gerjesztővezérlő vezérli, amely a bemeneten az SG kimeneten (a ТН feszültség transzformátoron keresztül) és a terhelésáram SG (az ÁT transzformátorból) terhelési áramot fogadja. Az áramkör egy BZ védőblokkot tartalmaz, amely megvédi a TP gerjesztő tekercset és a tirisztor átalakítót a túlfeszültségtől és a túláramtól.
A közepes és nagy teljesítményű szinkron generátorokban a gerjesztési áram szabályozásának folyamata automatizált.
5. oldal / 7
SZINCHRONIKUS GÉP EXCITÁCIÓS RENDSZEREK
A legtöbb szinkron gép elektromágneses gerjesztéssel rendelkezik. A tekercselés gerjesztési áramára szolgáló egyenáramforrások különleges gerjesztő rendszerek, amelyekre számos fontos követelmény vonatkozik:
1) a gerjesztési áram megbízható és stabil szabályozása a gép bármely üzemmódjában;
2) elegendő sebesség, amelyre gerjesztési erőt alkalmazunk, vagyis a gerjesztési feszültség gyors növekedését a határértékre, amelyet mennyezetnek nevezzük. Az erőltetést a gép stabil működésének fenntartására használják balesetek során és a következmények kiküszöbölésének folyamatában. A mennyezeti gerjesztési feszültség nem kevesebb, mint 1,8-2 névleges gerjesztési feszültség. A gerjesztési erőfeszítés során a feszültségemelkedésnek legalább 1,5-2 névleges feszültségnek kell lennie a rotor csúszógyűrűiben másodpercenként;
3) a mágneses tér gyors leállítása, azaz a készülék gerjesztési áramának csökkenése nullára anélkül, hogy jelentősen megnőne a feszültség a tekercseken keresztül. A terepi elnyomás szükségessége akkor keletkezik, amikor a generátor ki van kapcsolva vagy megsérül.
A szinkron gépek gerjesztéséhez több rendszert használtak. Ezek közül a legegyszerűbb az egyenáramú meghajtóval rendelkező elektromos busz gerjesztő rendszer (15. ábra). Ebben a rendszerben egy speciális DC generátort használnak forrásként. GE, kórokozónak nevezik; a szinkrongenerátortól elfordul, és a szinkrongenerátor teljesítményének 1-3% -a. Szinkron gép gerjesztési áram én viszonylag nagy és több száz vagy akár több ezer amper. Ezért a kórokozó gerjesztő áramkörébe telepített reosztátok szabályozzák. A kórokozó gerjesztését az öngerjesztés sémája (15. ábra) vagy egy speciális egyenáramú generátor független gerjesztése alapján hajtjuk végre. GEA, helyettesítő ágensnek nevezzük (16. ábra). Az almeghajtó öngerjesztéssel és ellenállás-ellenállással dolgozik R w2 ha a generátor nem változik.
Mágneses mező leállításához egy automatikus terepleállító (AGP) használható, amely kontaktorokból áll K 1
és K 2 és csillapítási ellenállás R p .
A mezőtisztítást a következő sorrendben végezzük. A kapcsoló be van kapcsolva K 1
kapcsoló be van kapcsolva K A 2. ábrán látható, hogy a gerjesztőtekercs egy csillapító ellenállással záródik, amely ellenáll r p ≈5
r hol r - a gerjesztési tekercs ellenállása. Ezután megnyílik a kontaktor. K 1
és a generátor gerjesztő tekercs áramkörében lévő áram csökken (17. ábra). 
A gerjesztési áramot csak egy kontaktor tudja nullára csökkenteni K 1 gass ellenállás nélkül. A gerjesztési áram ebben az esetben szinte azonnal eltűnik. A gerjesztő áramkör pillanatnyi szakadása azonban elfogadhatatlan, mivel a gerjesztő tekercs nagy induktivitása miatt L benne nagy indukciós emf indukálna e = - L ∙-ban di -ban/ dta névleges feszültség többszöröse meghaladja, ami a tekercs szigetelésének esetleges lebontását eredményezi. Ezen kívül a kontaktorban K 1 kikapcsolásakor a gerjesztő tekercs mágneses mezőjében tárolt jelentős energiát szabadítaná fel, ami a kontaktor meghibásodásához vezethet.
A gerjesztés kényszerítése az 1. ábra szerinti sémák használatakor. A 15. és 16. ábrát tolatóellenállás végzi R w1 a kórokozó gerjesztő áramkörébe tartozik.
A közelmúltban az elektromos rendszerek helyett egyre növekvő mértékben alkalmazzák a szelep gerjesztő rendszereket diódákkal és tirisztorokkal. Ezek a gerjesztő rendszerek nagy teljesítményűek és megbízhatóbbak, mint az elektromos gépek.
Háromféle gerjesztési rendszer létezik: egy öngerjesztő rendszer, egy független gerjesztési rendszer és egy ecset nélküli gerjesztési rendszer.
Egy öngyújtott szeleprendszerben (18. ábra) a főgenerátor horgany-tekercséből energiát veszünk a szinkron gép felkeltésére. Gamelyet ezután statikus átalakítóval konvertál PUegyenáramú tápellátásba. Ez az energia belép a gerjesztő tekercsbe. A generátor kezdeti gerjesztése a pólusok maradék mágnesezettségének köszönhető.
A szelepfüggetlen gerjesztőrendszerben (19. ábra) a gerjesztés energiáját egy specifikus patogénből nyerjük. GN, háromfázisú szinkron generátor formájában készülnek. A forgórész a főgenerátor tengelyére van felszerelve. A kórokozó váltakozó feszültségét kijavítják és szállítják a terepi tekercselésre.
A különböző szelepfüggetlen gerjesztőrendszerek egy ecset nélküli gerjesztési rendszer. Ebben az esetben a fő szinkron gép tengelyén a váltakozó áramú gerjesztő háromfázisú tekercseléssel van ellátva. Ennek a tekercsnek a váltakozó feszültsége a géptengelyre rögzített egyenirányító híd segítségével közvetlen feszültségsé alakul át, és közvetlenül (gyűrűk nélkül) a főgenerátor gerjesztőtekercséhez vezet. A kórokozó gerjesztő tekercse az állórészen helyezkedik el, és független forrásból kap áramot.
A generátor gerjesztési rendszerei csoportokra oszthatók:
1) független gerjesztés, azaz A generátor tengelyéhez kapcsolódó egyenáramú és váltakozó áramú elektromos meghajtók;
2) öngerjesztés (függő gerjesztés), azaz gerjesztőrendszerek, amelyek közvetlenül a generátor kapcso- latokból kapnak áramot speciális léptető transzformátorokon keresztül.
A generátorok önálló gerjesztése (a fő előny - az SG gerjesztése nem függ az elektromos hálózat módjától, és ezért a legmegbízhatóbb).
Hátrányok: az arousal viszonylag alacsony növekedési aránya (főleg a kórokozó által meghatározottak szerint) ); az egyenáramú generátor megbízhatóságának csökkenése a rezgés és a kollektoros kefék súlyos működési feltételei miatt (a nagy forgási sebességű turbogenerátorok esetében).
Az öngerjesztő rendszerek általában kevésbé megbízhatóak, mint a független gerjesztő rendszerek, mivel a gerjesztő működésük az AC hálózat módjától függ.
A független elektromos motoros gerjesztés sémája (balra), a függő villamos motor gerjesztésének sémája, azaz öngerjesztés (jobbra).
Az ábrán; OVV (G) - a kórokozó gerjesztő tekercselése (generátor); ShR - shunt ellenállás; B - kórokozó; BP aszinkron motor; M - lendkerék; SG - szinkron generátor; CH busz saját igényei.
Az ígéretes, különösen a nagy teljesítményű turbó generátorok számára egy ecset nélküli gerjesztőrendszer, amelyben nincsenek mozgó érintkezők.
A fő mágneses fluxusgenerátor létrehozása egy gerjesztő tekercs állandó árammal. Amikor a gerjesztési áram változik, a hálózat generátor feszültsége és reaktív teljesítménye megváltozik. A gerjesztőrendszer paraméterei: a feszültségemelkedés és az erőfeszítés sokaságának visszaállítása. A gerjesztési rendszerek független gerjesztés és öngerjesztés.
Független elektromos gerjesztő rendszer. A kórokozó feszültségének szabályozása, és ezáltal a főgenerátor gerjesztőárama a patogén gerjesztő tekercsének áramának megváltoztatásával történik. Előnyök: nem függ a hálózati módtól. Hátrány: nagy fordulatszámon, a kapcsolás hatásánál a nagy reaktív EMF a kollektorlemezek szigetelésének megszakadásához és a kollektor meghibásodásához vezet. Nagyfrekvenciás gerjesztési rendszer. A kórokozóból áll, amely egy nagyfrekvenciás generátor, három gerjesztő tekercsel, 500 Hz frekvenciával. Az első gerjesztő tekercset sorosan csatlakoztatjuk a főgenerátor gerjesztőtekercsével. A másik kettő 400 Hz-es frekvenciájú elő-gerjesztő generátor (multipoláris), állandó mágnesekkel és nyitott háromszöggel összekötött tekercsekkel. Az okozó és a vezető ugyanazon a tengelyen a generátorral. A másik két al-gerjesztő tekercs áramát az APB blokkok szabályozzák (a normál üzemmódban lévő feszültség fenntartása), az áramváltóhoz csatlakoztatott UBF (érintésmentes erősítő eszköz) és a generátor kapcsán lévő feszültség. Az erő többsége 2, a feszültségnövekedés sebessége kisebb, mint 2 1 / s.
Tirisztor gerjesztő rendszer. A kórokozó egy háromfázisú gép, amelynek tekercsei csillaggal vannak összekötve. A gerjesztőtekercset egyenirányító transzformátor táplálja egy egyenirányítón keresztül. A főgenerátor gerjesztőtekercsét két tirisztor-egyenirányító csoportja köti össze: a VS1-et és a VS-t kényszeríti. Erősítéskor a működő tirisztorok nagyobb feszültséggel zárva vannak a VS2-nél.
Kefe nélküli rendszer. A gerjesztő tekercset a gerjesztővel összekötő vezetők forgó egyenirányítón keresztül a tengelyen lévő vezetőkkel összekötik. Eltávolítja a kefék és csúszógyűrűk szükségességét.
Az elektromos öngerjesztés rendszere. A kórokozót az egység saját igényeinek transzformátorához csatlakoztatott motor forgatja.
Tirisztor öngerjesztő rendszere. A generátor tekercselése tirisztoros egyenirányítókhoz van csatlakoztatva, amelyek a TSN egységből táplálékot kapnak. Ellenőrzött, szabályozott feszültséget szabályoz, normál üzemmódban, és kényszerítés nélkül.
