Общая характеристика системы возбуждения генератора.

Система возбуждения характеризуется по следующим параметрам: U_{f НОМ} =(80-600)B; I_{f НОМ}=(2000-8000)A; P_{f НОМ}= U_{f НОМ}* I_{f НОМ} ; кратностью форсировки по U и по I и быстродействием.

Система возбуждения характеризуется кратностью форсировки по U и по I и быстродействием.

· Кратностью форсировки по U: K_f,U=U_П,У/U_f,НОМ , U_П,У – предельное установленное напряжение

Обычно используют кратность форсировки по напряжению K_f,U > 2 (м-ть до 50 МВт)

· Кратностью форсировки по I: K_f,I=I_П,У/I_f,НОМ , I_П,У – предельно установленный ток

· Быстродействие ; [1/c] , где Z - время форсировки

· Скоростью нарастания U :

Если к генераторам предоставляются повышенные требования по устойчивости, то скорость нарастания U:

Система возбуждения разделяется на три группы:

1. Для возбуждения используется генератор постоянного тока, который находится на одном валу с основной машиной.

2. Для возбуждения используется генератор ~ тока, ток которого выпрямляется. Такой генератор находится на одном валу с основной машиной.

3. Для возбуждения используется энергия основного генератора.

1-ая и 2-ая относятся к независимым системам возбуждения.

3-я – зависимая система возбуждения

6. Электромашинная система возбуждения с возбудителем постоянного тока.Здесь возбудителем служит гене­ратор постоянного тока, который в зависимости от схемы питания его обмотки возбуждения работает или по схеме самовозбуждения (рис. 19-14), или по схеме незави­симого возбуждения. Электромашинную систему воз­буждения, в которой непосредственно сочленен с валом возбуждаемой машины, принято на­зывать прямой, а электромашинную систему возбуждения, в которой привод возбудителя осуществляется от электродвигателя (независимо от источника его питания), — косвен­ной. При прямом возбуждении возбудитель приво­дится во вращение непосредственно вала генератора. «+» : ввиду большой инерции агрегата турбина — генератор частота вра­щения возбудителя при к. з. прак­тически остается неизменной; систе­ма простая, надежная и не дорогая. Однако ремонт и ревизия возбудителя возможны только при остановленном генераторе. (Рис. Электромашинная система воз­буждения с генератором постоянного тока, работающим по схеме самовозбуждения.)

В — возбудитель; ОВГ — обмотка возбуждения генератора; ОВВ — обмотка возбуждения возбу­дителя; ШР — шунтовой реостат; АРВ — автома­тический регулятор возбуждения; г — разрядный резистор. Эту систему не используют в крупных ГГ. При косвенном возбуждении возбудитель приводится во вра­щение двигателем, который может быть подключен или к вспомога­тельному синхронному генератору, установленному вместе со своим возбудителем на общем валу с ге­нератором ( рис,6). или к ши­нам системы с. н. (рис, в). В первом случае систему часто на­зывают независимой, во вто­ром — зависимой.

зависимое кос. возб.

независимое косвенное возбуждение

независимое прямое возбуждение

Установка отдельного двигателя позволяет выбрать рациональную частоту вращения возбудителя, при которой может быть изготовлен возбудитель требуемой мощности и размеров. Она сложнее прямой сис­темы, обладает меньшей надежностью. Она применена в основном только для тихоходных Г.Г. небольшой мощности, а косвенная зависимая система с ма­ховиком — для возбуждения СК , капсульные Г , для ре­зервного возбуждения генераторов. Эл.машинная сис. воз­б. с возбудителем ~ I характеризуется больши­ми постоянными времени Т_е (0,3— 0,6 с), небольшими потолками по напряжению (не более 2U_{f НОМ}) и небольшими ско­ростями подъема возбуждения.

7. Системы возбуждения с возбудителем переменного тока и полупроводниковы­ми выпрямителями

Эту систему назы­вают «высокочастотной», так как для уменьшения размеров возбуди­теля и магнитных усилителей си­стемы регулирования возбудитель переменного тока выполняют высо­кочастотным (обычно 500 Гц).Система возбуждения с возбу­дителем 50 Гц и статическими вы­прямителями (статическая тиристорная система независимого воз­буждения). В этой системе возбуждения (рис. 19-17) группа статиче­ских выпрямителей преобразует переменный ток возбудителя В с частотой 50 Гц в постоянный. Воз­будителем является синхронный ге­нератор, расположенный на одном валу с возбуждаемым генератором (независимое возбуждение). Ста­тическая выпрямительная установ­ка состоит из тиристоров. При высоких потолках возбуж­дения обычно применяют две груп­пы вентилей — рабочую ВР и форсировочную ВФ группы

рис. 19-17. Статическая тиристорная система независимого возбуждения.

Т1 — трансформатор, питающий системы управления вентилями рабочей группы СУВР и форснровочной группы СУВФ; Т2 — трансформатор самовозбуждения возбудителя; ВВ — вентили системы возбуждения возбудителя.

ВР вентилей обеспечивает основное возбуждение генератора в нормаль­ном режиме, ВФ — форсировку и гашение поля генератора в аварийных режимах, поэтому в нормальном режиме она работает с небольшими токами (20—30% номинального тока рото­ра); при форсировке форсировоч­ная группа полностью либо частич­но открывается и дает весь ток форсировки, а рабочая группа вен­тилей запирается более высоким напряжением форсировочной группы.

«+» Эта система обладает высоким быстродей­ствием (v=50 1/с), так как она име­ет высокие потолки возбуждения (до 4 Uf,ном) и вследствие безынерционности вентилей малые по­стоянные времени (T_е<0,02 с). Кроме того, система позволяет про­изводить замену вышедших из строя вентилей без остановки гене­ратора и осуществлять гашение по­ля генератора путем перевода вен­тилей в инверторный режим . «-» Наличие возбудителя переменного тока, который усложняет экс­плуатацию и увеличивает стоимость всей системы возбуждения (по сравнению с системой самовозбуж­дения, рассмотренной ниже), а также наличие скользящих контак­тов (в ней сохраняются контактные кольца и щетки ротора). Эта систе­ма целесообразна для возбуждения гидро- и турбогенераторов мощ­ностью 250—300 МВт и более, если генераторы работают на длинные линии электропередачи или распо­ложены вблизи потребителей, у которых вследствие работы ионно­го привода, дуговых печей, прокат­ных станов резко колеблется на­пряжение.

8. Более совершенна система с возбудителем 50 Гц и статическими выпрямителями (статическая тиристорная система независимого возбуждения) (рис. 2.12).

Возбудитель – синхронный генератор. Он находится на одном валу с основной машиной. Если требуется небольшой ток возбуждения, то применяется одна группа вентилей. При высоких потолках возбуждения применяют две группы вентилей – рабочую ВР и форсировочную ВФ. Рабочая группа обеспечивает основное возбуждение в нормальном режиме. Форсировочная группа в нормальном режиме имеет Iраб = (0,2 ¸0,3)Iном. При форсировке возбуждения группа ФВ полностью открывается, а рабочая группа РВ запирается более высоким напряжением ВФ. Такая система имеет uU»50 1/с, Uf,n= 4U Замена вентилей производится без остановки генератора. Гашение поля генератора производится переводом группы вентилей в инверторный режим. Недостаткисистемывозбуждения: - наличие возбудителя переменного тока; это усложняет эксплуатацию, увеличивает стоимость; - наличиескользящихконтактов. Эта система возбуждения применяется для возбуждения турбогенераторов P = (200 - 300) МВт.

9. Система возбуждения с возбу­дителем 50 Гц и вращающимися выпрямителями (бесщеточная си­стема).В этой системе (рис. 19-18, а) в качестве возбудителя В исполь­зуется синхронный генератор час­тотой 50 Гц особой конструкции: его обмотка возбуждения ОВВ рас­положена на неподвижном статоре, а обмотка трехфазного переменно­го тока расположена на вращаю­щемся роторе. Обмотка ОВВ полу­чает питание через выпрямители ВВ от подвозбудителя ПВ индук­торного типа с постоянными магни­тами. Переменный ток трехфазной обмотки якоря возбудителя вы­прямляется с помощью вращаю­щихся с той же частотой вращения выпрямителей, в качестве которых используют неуправляемые полу­проводниковые (кремниевые) вен­тили— диоды и управляемые — ти­ристоры.

Рис. 19-18. Бесщеточная система возбужде­ния.

а — принципиальная схема; 6 — схема взаимного расположения основного оборудования.

На рис. 19-18,б показана бесщеточная система с тиристора­ми Т, смонтированными на дисках Д1 расположенных на валу между возбудителем и соединительной муфтой М. В том же месте на дру-гих дисках Д₂ расположены дели­тели напряжения, выравнивающие распределение напряжения на вен­тилях, и плавкие предохранители, отключающие пробитые вентили. Количество вентилей выбрано с та­ким расчетом, чтобы при выходе из работы части вентилей (около 20%) оставшиеся в работе могли обеспе­чить возбуждение синхронной ма­шины в режиме форсировкн. По­скольку обмотка переменного тока возбудителя, вентили и обмотка возбуждения генератора вращают­ся с одной частотой вращения, то их можно соединить между собой жестким токопроводом без приме­нения контактных колец и щеток. Регулирование тока возбуждения возбуждаемой машины осуществля­ется от АРВ путем воздействия на тиристоры через импульсное уст­ройство ИУ и вращающийся транс­форматор ВТ.

Достоинством бесщеточной си­стемы возбуждения является отсутствие коллекторов, контактных ко­лец и щеток, благодаря чему значительно повышается надеж­ность ее работы и облегчается экс­плуатация. Недостатком этой си­стемы является необходимость остановки машины для подключе­ния резервного возбуждения и за­мены вышедших из строя вентилейи перегоревших предохранителей. Бесщеточная система использу­ется для возбуждения синхронных компенсаторов мощностью 50 MB-А и более и турбогенераторов мощ­ностью 1000 МВт и более.