Выпрямители для возбуждения синхронных генераторов

В современных турбогенераторах (ТГ) мощностью 200−800 МВт обмотки возбуждения (ОВ) питаются не от ГПТ, а от генераторов переменного тока частотой f = 500 Гц. При мощности ТГ до 500 МВт применяют неуправ­ляемые выпрямители, выполненные по трехфазной мостовой схеме. Кон­структивно выпрямитель выполнен в шкафу, используется воздушно-водяное охлаждение с замкнутой циркуляцией воздуха.

ТГ на 800 МВт имеет тиристорные преобразователи, которые вып­рямляют переменный ток вспомогательного генератора и питают обмотку возбуждения ТГ. Охлаждение тиристоров – водяное через изолирующую лавсановую пленку.

В настоящее время разработаны и используются первые безщеточные системы возбуждения генераторов, в которых диодные преобразова­тели вращаются вместе с ротором генератора. Для этого требуются специальные вентили, способные работать с большими центробежными ускорениями и обладающие высокой надежностью.

Сглаживающие фильтры

Предназначены для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения. Для одного полупериодного выпрямителя – p = Uн(1)/Uн.ср = 1,57;

Для двух полупериодных выпрямителей р = 0,67;

Для трехфазного с нулевым выводом р = 0,25;

Для трехфазного мостового Р = 0,057.

Для многих электронных устройств работа недопустима с такими коэффициентом пульсаций p. Для электронных основных усилительных каскадов р нужен 10−4–10−5, для входных усилительных каскадов 10−6−10−7.

Основными элементами сглаживающих фильтров являются конденсаторы, индуктивные катушки, транзисторы, у которых сопротивления различны для постоянного и переменного токов. Эффективность сглаживающего фильтра характеризует коэффициент сглаживания S = Pвх/Pвых, где Pвх − коэффициент пульсации на входе фильтра; Рвых − коэффициент на выходе фильтра.

По количеству элементов различают однозвенные и многозвенные фильтры.

Емкостный фильтр с одним диодом представлен на рис.15.5.

Выпрямители для возбуждения синхронных генераторов - student2.ru Выпрямители для возбуждения синхронных генераторов - student2.ru а)

б)

Рис.15.5. Емкостной фильтр с одним диодом: а - схема фильтра; б - временные диаграммы

При U2 > Uc конденсатор заряжается через открытый VD (интервал t1–t2 ) до амплитуды U2m. Затем разряжается, когда U2 < Uс (интервал t2−t3):

Выпрямители для возбуждения синхронных генераторов - student2.ru .

Сф выбирают так, чтобы для основной гармоники

Хс.осн = 1/2 Выпрямители для возбуждения синхронных генераторов - student2.ru fоснф<< Rн

при Выпрямители для возбуждения синхронных генераторов - student2.ru Сф Rн Выпрямители для возбуждения синхронных генераторов - student2.ru 10T , коэффициент пульсаций р ≤ 10−2.

Емкостной фильтр в мостовой схеме выпрямления представлен на рис.15.6.

Выпрямители для возбуждения синхронных генераторов - student2.ru Выпрямители для возбуждения синхронных генераторов - student2.ru

а б

Рис.15.6 . Емкостной фильтр с мостовым выпрямителем: а - схема фильтра; б - характеристики

Коэффициент сглаживания фильтра Sc = mωCфRн, где m − число пульсаций Сф = 1/2 Выпрямители для возбуждения синхронных генераторов - student2.ru fосн Rн. Емкостной фильтр применяется при токах нагрузки до 30 мА.

Индуктивный фильтр(рис.15.6).

Выпрямители для возбуждения синхронных генераторов - student2.ru Выпрямители для возбуждения синхронных генераторов - student2.ru

а б

Рис.15.6. Индуктивный фильтр: а - схема фильтра; б - характеристики

XL = 2 Выпрямители для возбуждения синхронных генераторов - student2.ru fL; Rф = 0; XL >> Rн

Коэффициент сглаживания

SL = mωLф/ Rн, Выпрямители для возбуждения синхронных генераторов - student2.ru

Lф подавляет переменную составляющую тока, а постоянный ток пропускает беспрепятственно.

Недостаток: большие габариты и масса катушки. Применяется в трехфазных выпрямителях большой и средней мощности при больших токах катушки. На малые мощности применять нецелесообразно.

Г-образный LC-фильтр − это простейший многозвенный фильтр (рис.15.7).

Выпрямители для возбуждения синхронных генераторов - student2.ru

Рис.15.7. Г-образный LC-фильтр

Для хорошего сглаживания необходимо: mωLф >> Rн ; mωCф << Rн,

Тогда коэффициент сглаживания Sг = SL Sc = m2ω2Lф Cф

Обычно рассчитывают

Lф Cф = Sг/ m2ω2

затем выбирают стандартное значение Сф и рассчитывают Lф.

Г-образный RC-фильтр представлен на рис.15.8.

Выпрямители для возбуждения синхронных генераторов - student2.ru

Рис.15.8. Г-образный RC-фильтр

Если RH/(RH + RФ) = 0,5¸0,9, то падение постоянной составляющей напряжения мало на Rф. При Хс << Rф переменная составляющая напряжения на Rф больше, чем на RH. Коэффициент сглаживания

SГ(КС) = (0,5¸0,9) nwRФ CФ

Внешней характеристикой выпрямителей является зависимость UH(IH).

С емкостным фильтром Выпрямители для возбуждения синхронных генераторов - student2.ru − это амплитуда выпрямленного напряжения, а без фильтра − Выпрямители для возбуждения синхронных генераторов - student2.ru − это среднее значение при холостом ходе.

ВАХ выпрямителей представлены на рис.15.9.

Выпрямители для возбуждения синхронных генераторов - student2.ru

Рис.15.9.ВАХ выпрямителей

Наши рекомендации