Способы возбуждения синхронных машин: 26.Способы возбуждения синхронных машин.

26.Способы возбуждения синхронных машин.

Для питания обмотки возбуждения
предусмотрено наличие возбудителя, в
его качестве выступает генератор
постоянного тока, якорь которого сопряжен
с валом машины, посредством использования
механического устройства.

По способу возбуждения синхронные
машины подразделяются на два типа:

Возбуждение независимого вида.

Самовозбуждения.

При независимом возбуждении схема
подразумевает наличие подвозбудителя,
который питает: обмотку
главного возбудителя, реостат для
регулировки, устройства управления,
регуляторы напряжения и т. д. Кроме этого
способа, возбуждение может осуществляться
от генератора, выполняющего вспомогательную
функцию, он приводится в работу от
двигателя синхронного или асинхронного
типа.

Для самовозбуждения,
питание обмотки происходит через
выпрямитель, работающий на полупроводниках
или ионного типа.

Для турбо- и гидрогенераторов
используют тиристорные устройства
возбуждения. Ток возбуждения регулируется
в автоматическом режиме, при помощи
регулятора возбуждения, для машин малой
мощности характерно использование
регулировочных реостатов, они включены
в цепь обмотки возбуждения.

27.Преимущества и недостатки синхронного двигателя.

Синхронный двигатель имеет ряд
преимуществ перед асинхронным:

1. Высокий коэффициент мощности
cosФ=0,9.

2. Возможность использования синхронных
двигателей на предприятиях для увеличения
общего коэффициента мощности.

3. Высокий КПД он больше чем у
асинхронного двигателя на (0,5-3%) это
дастигается за счёт уменьшения потерь
в меди и большого CosФ.

4. Обладает большой прочностью
обусловленной увеличенным воздушным
зазором.

5ращающий момент синхронного двигателя
прямо пропорционален напряжению в
первой степени. Т.е синхронный двигатель
будет менее чувствителен к изменению
величины напряжения сети.

2. Недостатки
   синхронного двигателя:

1. Сложность пусковой аппаратуры и
большую стоимость.

2. Синхронные двигатели применяют
для приведения в движение машин и
механизмов, не нуждающихся в изменении
частоты вращения, а так же для механизмов
у которых с изменением нагрузки частота
вращения остаётся постоянной: (насосы,
компрессоры, вентиляторы.)

Пуск синхронного двигателя.

В виду отсутствия пускового момента
в синхронном двигателе для пуска его
используют следующие способы:

1. Пуск с помощью вспомогательного
двигателя.

2. Асинхронный пуск двигателя.

1. Пуск с помощью вспомогательного
двигателя.

Пуск в ход синхронного двигателя с
помощью вспомогательного двигателя
может быть произведен только без
механической нагрузки на его валу, т. е.
практически вхолостую. В этом случае
на период пуска двигатель временно
превращается в синхронный генератор,
ротор которого приводится во вращение
небольшим вспомогательным двигателем.
Статор этого генератора включается
параллельно в сеть с соблюдением всех
необходимых условий этого соединения.
После включения статора в сеть
вспомогательный приводной двигатель
механически отключается. Этот способ
пуска сложен и имеет к тому же
вспомогательный двигатель.

2. Асинхронный пуск двигателя.

Наиболее распространенным способом
пуска синхронных двигателей является
асинхронный пуск, при котором синхронный
двигатель на время пуска превращается
в асинхронный. Для возможности образования
асинхронного пускового момента в пазах
полюсных наконечников явнополюсного
двигателя помещается пусковая
короткозамкнутая обмотка. Эта обмотка
состоит из латунных стержней, вставленных
в пазы наконечников и соединяемых
накоротко с обоих торцов медными
кольцами.

При пуске в ход двигателя обмотка
статора включается в сеть переменного
тока. Обмотка возбуждения (3) на период
пуска замыкается на некоторое сопротивление
Rг, рис. 45, ключ К находится в положении
2, сопротивление Rг = (8-10)Rв. В начальный
момент пуска при S=1, из-за большого числа
витков обмотки возбуждения, вращающее
магнитное поле статора наведет в обмотке
возбуждения ЭДС Ев, которая может
достигнуть весьма большого значения и
если при пуске не включить обмотку
возбуждения на сопротивление Rг произойдет
пробой изоляции.

Рис. 45 Рис. 46.

Процесс пуска синхронного двигателя
осуществляется в два этапа. При включении
обмотки статора (1) в сеть в двигателе
образуется вращающее поле, которое
наведет в короткозамкнутой обмотке
ротора (2) ЭДС. Под действием, которой
будет протекать в стержнях ток. В
результате взаимодействия вращающего
магнитного поля с током в коротко
замкнутой обмотке создается вращающий
момент, как у асинхронного двигателя.
За счет этого момента ротор разгоняется
до скольжения близкого к нулю (S=0,05), рис.
46. На этом заканчивается первый этап.

Чтобы ротор двигателя втянулся в
синхронизм, необходимо создать в нем
магнитное поле включением в обмотку
возбуждения (3) постоянного тока
(переключив ключ К в положение 1). Так
как ротор разогнан до скорости близкой

к синхронной, то относительная
скорость поля статора и ротора небольшая.
Полюса плавно будут находить друг на
друга. И после ряда проскальзываний
противоположные полюса притянутся, и
ротор втянется в синхронизм. После чего
ротор будет вращаться с синхронной
скоростью, и частота вращения его будет
постоянной, рис. 46. На этом заканчивается
второй этап пуска.

Возбуждение синхронных машин — Студопедия

Любая синхронная машина нуждается в процессе возбуждения, т. е. наведения в ней магнитного поля. Для этого применяют два способа — электромагнитное возбуждение и возбуждение постоянными магнитами:

1). Электромагнитное возбуждение – сущность состоит в том, что магнитное поле в магнитной системе машины создаётся постоянным током, протекающим по расположенным на роторе обмоткам возбуждения. Различают:

а). Независимое электромагнитное возбуждение – обмотка возбуждения питается от специального генератора (возбудителя), в качестве которого используют однофазный синхронный генератор постоянного тока. Ротор синхронного генератора и якорь возбудителя располагаются на общем валу и вращаются одновременно. При этом ток в обмотку возбуждения поступает через контактные кольца и щётки. Для регулирования тока возбуждения в цепь возбуждения возбудителя включают регулировочный реостат. Независимое возбуждение имеют, например, тяговые синхронные генераторы, применяемые в системах переменно-постоянного тока.

б). Бесконтактное электромагнитное возбуждение — обмотка возбуждения питается от генератора переменного тока (возбудителя) через выпрямитель, расположенный на валу синхронной машины вместе с её ротором и якорем возбудителя. Отсутствие контактных колец и щёток позволяет повысить надёжность и КПД машин.

в). Автоматическое электромагнитное самовозбуждение применяется для синхронных генераторов – обмотка возбуждения питается от обмотки статора через понижающий трансформатор и полупроводниковый выпрямитель. Применяют схемы с самовозбуждением в гидрогенераторах, а на подвижном составе в синхронных генераторах, питающих обмотку возбуждения тяговых генераторов и вспомогательных устройств.

2. Возбуждение постоянными магнитами – применяют в синхронных машинах малой мощности, при этом на роторе располагают постоянные магниты. В результате конструкция машины упрощается, становится более надёжной и экономичной. Но из-за дефицитности материалов для изготовления постоянных магнитов с большим запасом магнитной энергии и сложности их обработки этот способ возбуждения применяют для машин мощностью не более нескольких киловатт.

Способы возбуждения синхронных генераторов

Самым распространенным способом создания основного магнитного потока синхронных генераторов является электромагнитное возбуждение, состоящее в том, что на полюсах ротора располагают обмотку возбуждения, при прохождении по которой постоянного тока, возникает МДС, создающая в генераторе магнитное поле. До последнего времени для питания обмотки возбуждения применялись преимущественно специальные генераторы постоянного тока независимого возбуждения, называемые возбудителями В (рис. 1.3, а). Обмотка возбуждения (ОВ) получает питание от другого генератора (параллельного возбуждения), называемого подвозбудителем (ПВ). Ротор синхронного генератора, возбудителя и подвозбудителя располагаются на общем валу и вращаются одновременно. При этом ток в обмотку возбуждения синхронного генератора поступает через контактные кольца и щётки. Для регулирования тока возбуждения применяют регулировочные реостаты, включаемые в цепи возбуждения возбудителя r₁ и подвозбудителя r₂ . В синхронных генераторах средней и большой мощности процесс регулирования тока возбуждения автоматизируют.

В синхронных генераторах получила применение также бесконтактная система электромагнитного возбуждения, при которой синхронный генератор не имеет контактных колец на роторе. В качестве возбудителя в этом случае применяют обращенный синхронный генератор переменного тока В (рис. 1.3, б). Трехфазная обмотка 2 возбудителя, в которой наводится переменная ЭДС, расположена на роторе и вращается вместе с обмоткой возбуждения синхронного генератора и их электрическое соединение осуществляется через вращающийся выпрямитель 3 непосредственно, без контактных колец и щёток. Питание постоянным током обмотки возбуждения 1 возбудителя В осуществляется от подвозбудителя ПВ – генератора постоянного тока. Отсутствие скользящих контактов в цепи возбуждения синхронного генератора позволяет повысить её эксплуатационную надёжность и увеличить КПД.

В синхронных генераторах, в этом числе гидрогенераторах, получил распространение принцип самовозбуждения (рис. 1.4, а), когда энергия переменного тока, необходимая для возбуждения, отбирается от обмотки статора синхронного генератора и через понижающий трансформатор и выпрямительный полупроводниковый преобразователь ПП преобразуется в энергию постоянного тока. Принцип самовозбуждения основан на том, что первоначальное возбуждение генератора происходит за счёт остаточного магнетизма машины.

На рис. 1.4, б представлена структурная схема автоматической системы самовозбуждения синхронного генератора (СГ) с выпрямительным трансформатором (ВТ) и тиристорным преобразователем (ТП), через которые электроэнергия переменного тока из цепи статораСГ после преобразования в постоянный ток подаётся в обмотку возбуждения. Управление тиристорным преобразователем осуществляется посредством автоматического регулятора возбуждения АРВ, на вход которого поступают сигналы напряжения на входе СГ (через трансформатор напряжения ТН) и тока нагрузки СГ (от трансформатора тока ТТ). Схема содержит блок защиты (БЗ), обеспечивающий защиту обмотки возбуждения (ОВ) от перенапряжения и токовой перегрузки.

Мощность, затрачиваемая на возбуждение, обычно составляет от 0,2 до 5 % полезной мощности (меньшее значение относится к генераторам большой мощности).
В генераторах малой мощности находит применение принцип возбуждения постоянными магнитами, расположенными на роторе машины. Такой способ возбуждения даёт возможность избавить генератор от обмотки возбуждения. В результате конструкция генератора существенно упрощается, становится более экономичной и надёжной. Однако, из-за высокой стоимости материалов для изготовления постоянных магнитов с большим запасом магнитной энергии и сложности их обработки применение возбуждения постоянными магнитами ограничено машинами мощностью не более нескольких киловатт.

Синхронные генераторы составляют основу электроэнергетики, так как практически вся электроэнергия во всём мире вырабатывается посредством синхронных турбо- или гидрогенераторов.
Так же синхронные генераторы находят широкое применение в составе стационарных и передвижных электроустановок или станций в комплекте с дизельными и бензиновыми двигателями.

Устройство возбуждения синхронной машины — Нов-электро

В зависимости от способа питания обмотки возбуждения различают системы независимого возбуждения и самовозбуждения. При независимом возбуждении в качестве источника для питания обмотки возбуждения служит генератор постоянного тока (возбудитель), установленный на валу ротора синхронной машины (рис. 1, а), либо отдельный вспомогательный генератор, приводимый во вращение синхронным или асинхронным двигателем.

Рис. 1. Схемы возбуждения синхронной Машины:
1 – обмотка якоря;
2 – ротор генератора;
3 – обмотка возбуждения;
4 – кольца;
5 – щетки;
6 – регулятор напряжения;
7 – возбудитель;
8 – выпрямитель;
9 – обмотка якоря возбудителя;
10 – ротор возбудителя;
11 – обмотка возбуждения возбудителя;
12– подвозбудитель;
13 – обмотка возбуждения подвозбудителя

При самовозбуждении обмотка возбуждения питается от обмотки якоря через управляемый или неуправляемый выпрямитель — обычно полупроводниковый (рис. 1, б). Мощность, необходимая для возбуждения, сравнительно невелика и составляет 0,3 — 3% от мощности синхронной машины.

В мощных генераторах кроме возбудителя обычно применяют подвозбудитель — небольшой генератор цостоянного тока, служащий для возбуждения основного возбудителя. Основным возбудителем в этом случае может служить синхронный генератор совместно с полупроводниковым выпрямителем.

Питание обмотки возбуждения через полупроводниковый выпрямитель, собранный на диодах или на тиристорах, широко применяют как в двигателях и генераторах небольшой и средней мощности, так и в мощных турбо- и гидрогенераторах (тиристорная система возбуждения). Регулирование тока возбуждения Iв осуществляется автоматически специальными регуляторами возбуждения, однако в машинах небольшой мощности применяется регулировка и вручную реостатом, включенным в цепь обмотки возбуждения. При необходимости форсирования возбуждения генератора повышают напряжение возбудителя и увеличивают выходное напряжение выпрямителя.

В современных синхронных генераторах применяют так называемую бесщеточную систему возбуждения (рис. 1, в). При этом в качестве возбудителя используют синхронный генератор, у которого обмотка якоря расположена на роторе, а выпрямитель укреплен непосредственно на валу. Обмотка возбуждения возбудителя получает питание от подвозбудителя, снабженного регулятором напряжения.

При таком способе возбуждения в цепи питания обмотки возбуждения генератора отсутствуют скользящие контакты, что существенно повышает надежность системы возбуждения.

Интеллектуальные машины новый дизайн

Системы управления возбуждением синхронных двигателей

Разработка нетрадиционной системы возбуждения автономных синхронных машин

АННОТАЦИЯ

Данная статья посвящена использованию ветрогенератора постоянного тока как возбудителя для синхронных машин. Как известно, по  принципу работы синхронной машины  обмотка возбуждения питается постоянным током. Компрессорные, насосные, дизельно-генераторные установки горной промышленности приводятся во вращении в основном синхронными двигателями, которые находятся в открытом пространстве,  где можно использовать ветрогенератор,  как источник для питания обмотки возбуждения синхронных машин.

ABSTRACT

The article is devoted to the use of a direct current wind generator as a pathogen for synchronous machines. As you know, according to the principle of a synchronous machine operation, the field winding is powered by direct current. Compressor, pump, diesel generator sets of the mining industry are driven mainly by synchronous motors, which are located in open space, where a wind generator can be used as a source to supply the excitation winding of synchronous machines.

Ключевые слова: ветрогенератор, аккумулятор, постоянный ток, мощность, напряжения, энергия ветра, электромагнитное возбуждение, частота вращения, синхронный двигатель, синхронная машина, источник электроэнергии.

Keywords: wind generator; battery; direct current; power; voltage; wind energy; electromagnetic excitation; rate speed; synchronous motor; synchronous machine; power source.

Энергия ветра человечеством использовалась с древнейших времён. Следы использования энергии ветра сохранились в каменных ветреных мельницах Древнего Египта. До изобретения паровых двигателей энергия ветра использовалась  на парусных судах. По расчетам ученых мира запасы ветреной энергии в сотни раз выше, чем энергия потока воды [11].

Согласно классического определения, ветрогенератор или ветроэлектрическая установка (ВЭУ) обеспечивают преобразование энергии ветра в электрическую энергию [3]. Конструктивно данные установки осуществляют преобразование кинетической энергии ветра, за счет установленного ротора, в механическую энергию с последующим преобразованием в электрическую энергию. Обычная мощность ветрогенератора колеблется от 5 КВт до 4500 КВт, но также возможно генерирование минимальной энергии ветра от 4 м/с. Область применения ветроэлектрических установок позволяет решать проблему автономного обеспечения подачи электрической энергии государственным и социальным объектам,по условиям «зеленого тарифа». В основном это актуально для островных и локальных объектов [1].

Процесс преобразования энергии ветра в ветрогенераторе решается на конструктивном уровне, где ветряные потоки соприкасаясь и проходя через лопасти, являющиеся частью турбины, приводят ее во вращение. При этом образованная на валу ветротурбины энергия, пропорциональна полученному ветровому потоку, которая передается с вала ротора на мультипликатор, для её генерации. Однако установки, не имеющие в своем составе мультипликатор, являются более эффективными, т.к. отсутствуетрастрата энергии, затраченная ускорение вращения оси. Полученная скорость ветра является достаточной для оптимальной работы ветрогенераторной установки, т.к. ее мощность, измеряемая «ометаемой» площадью турбины, пропорциональна геометрическим параметрам лопастей [1].

На сегодняшний день существуют два основных типа ветрогенераторов, а именно:

Ветрогенератор с горизонтальной осью вращения – это наиболее распространенная ВЭУ, в составе которой имеются две или три вращающиеся лопасти(«немонолитные» установки) с горизонтальной осью вращения ведущего вала ротора (наветренный ротор) или за опорой – подветренный ротор, который в рабочем состоянии может находиться перед опорной стойкой. Скорость вращения лопастей этих установок очень большая, для обеспечения максимального «охвата» ветровых потоков, проходящих через площадь ротора.

Монолитные ветряные установки (модели с большим числом лопастей) применяются, как правило, в качестве водяных насосов, обычно работают при низких скоростях вращения. Однако, количество лопастей у ротора не определяет эффективность работы установки, из-за помех, оказываемых лопастями друг на друга.

Ветряные установки с вертикальной осью вращения (Н-образные) имеют очень широкий диапазон, т.к. благодаря конструктивным особенностям могут «захватывать» ветер, дующий в любом направлении. Эта особенность заключается в возможности смены положения ротора, который можно поменять при смене направления ветровых потоков. Конструктивная особенность Н-образных ветроустановок определяется расположением ведущего вала ротора, он расположен вертикально, а лопасти турбины – длинные и дугообразные, и прикреплены к верхней и нижней частям башни.

Несмотря на внешнее различие в расположении осей вращения – это схожие по конструкции ветряные системы, т.к.при вырабатывании из воздушных потоком ветра кинетической энергии,получаемой при взаимодействии воздушных потоков с лопастями, происходит передача через трансмиссионную систему на электрический генератор энергии, что позволяет обеспечить эффективность работы установки при разных скоростях ветра. Также ветреные генераторы – это наиболее экологически чистый источник энергии. Так в сравнении с дизельной станцией и солнечными батареями, они не выделяют вокружающую среду отходы, доступны поцене и самое главное круглосуточная доступность ветра.

Благодаря особенностям конструктивного исполнения эффективная работа ветроустановок определяется правильной географической установкой. Как правило, это максимально открытые для ветра места, а также горные и прочие возвышенности, прибрежные зоны, степи, открытые пространства. Главным ограничением в установке этих сооружений является удаление их отзданий и невысоких деревьев. Поэтому монтаж рассматриваемых установок в горной, геологоразведочной, нефтяной, а также газовой промышленности, где работы ведутся основном открытом пространстве, является хорошей областью исследования для дальнейшего их применения. Все перечисленные промышленные объекты имеют компрессорные, насосные, вентиляторные установки, дизельные генераторы с асинхронными или синхронными двигателями, при этом установки средней и большой мощности применяют синхронные двигатели.

Так подразделения АО “Алмалыкский горно-металлургический комбинат” имеет несколько шахт, в том числе шахта “Каульди”, где используются три компрессорные установки с синхронными двигателями, из которых две работают круглосуточно, а одна в резерве. На шахте “Каульди”, которая расположена в горной местности Восточно-Кураминского хребта скорость ветра достигает более 10 м/c. Характеристики установки, следующие: мощность двигателей компрессоров P=200 кВт, напряжения U=380 В, напряжения возбуждения U=33 В, ток возбуждения I=150 А. Проведенная исследовательская работа на данной шахте компрессора показала, что синхронные двигатели в системе возбуждения имеют тиристорные преобразователи. В свою очередь нами предлагается вариант использования, как возбудителя для синхронных двигателей, ветрогенератора постоянного тока.

Применяемые системы возбуждения синхронных машин имеют мощность возбудителя равную 0,3-35% от мощности синхронных машин. При этом возбуждение возможно осуществить как за счет электромагнитного воздействия, так и постоянным магнитом. В случае электромагнитного возбуждения используется устройство-возбудитель – специальный генератор постоянного тока, который питает обмотку. Используемая система возбуждения работает в двух исполнениях – способах воздействия – прямой и косвенный. При прямом методе возбуждения вал синхронной машины напрямую соединен механическим способом с ротором возбудителя, а при косвенном методе вращение ротора используется другой двигатель, например, асинхронная электромашина [2, 12].

В настоящий момент наиболее часто применяют прямой метод возбуждения, но при работе системы возбуждения с мощными синхронными электромашинами в основном работают генераторы независимого возбуждения, на обмотку которых ток подается с другого источника постоянного тока, называемого под возбудителем. Однако несмотря на достоинства рассматриваемой системы: высокая стабильность в работе, более тонкая настройка характеристик есть существенный недостаток – громоздкость конструкции [3, 13].

Рабочие характеристики и свойства генератора постоянного тока определяются способом питания обмотки возбуждения, при этом существуют следующие типы генераторов:

1) с независимым возбуждением – обмотка возбуждения получает питание от постороннего источника постоянного тока;

2) с параллельным возбуждением – обмотка возбуждения подключена к обмотке якоря параллельно нагрузке;

3) с последовательным возбуждением – обмотка возбуждения включена последовательно с обмоткойякоря и нагрузкой;

4) со смешанным возбуждением – имеются две обмотки возбуждения: одна подключена параллельно нагрузке, а другая – последовательно с ней [4, 5].

Рассмотренные выше типы генераторов имеют схожее устройство, однако у них есть отличие – это выполнение обмотки возбуждения. При этом обмотки независимого и параллельного возбуждениясодержатбольшое число витков, выполненныхиз проводов малого сечения; а обмотки последовательного возбуждения, имеют небольшое число витков и изготовлены из проводов большого сечения.

Генераторы малой мощности имеют почти одинаковые свойства с генераторами с независимым возбуждением, которые изготавливают на базе постоянных магнитов [6, 7, 14].

Изучение вопроса и анализ литературы по возбуждению синхронного двигателя компрессора за счет электромагнитного воздействия, позволили сделать рекомендации по электромагнитному воздействию, которое запитывается от ветреного генератора постоянного тока. Это возможно осуществить путем его монтажа вблизи компрессорной установки шахты ‘’Каульди’, где здание компрессорной станции расположено на околоствольном дворе шахты, а сам ветрогенератор необходимо устанавливать на крышах зданий компрессорных станции.

Следует отметить, что автономных синхронных двигателей малой и средней мощности так же возможно применение ветрогенератора постоянного тока с постоянным магнитом как возбудитель [8-10]. При этом система возбуждения синхронного двигателя ветреным генератором постоянного тока представлена на рис.1.

Рисунок 1. Схема системы возбуждения синхронного двигателяветреным генератором постоянного тока: 1- обмотка статорасинхронного двигателя; 2 — обмотка ротора (возбуждения)синхронного двигателя;3- регулировочныйреостат; 4- аккумулятор;5- ветрогенератор постоянного тока

На основании вышеизложенного и опираясь на результаты собственных научных исследований можно сделать вывод о возможности применения ветрогенератора постоянного тока с постоянным магнитом в качестве возбудителя для автономных синхронных двигателей малой и средней мощности [8].

Список литературы:
1. Ветрогенераторы: принцип действия, типы, применение, эффективность работы. / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://alterair.ua/articles /vetrogeneratoryi (дата обращения: 17.10.08).
2. Синхронные машины: возбуждение, устройство, принцип работы. / Remont 220/ [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://remont 220.ru/stati/605-sinhronnye-mashiny-vozbuzhdenie-ustroystvo-printsip-raboty (дата обращения: 17.10.08).
3. Синхронная машина: устройство и принцип работы. Заключение. / StudWood / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://studwood.ru /1804022/ tovarovedenie/zaklyuchenie (дата обращения: 17.10.08).
4. Генераторы постоянного тока. Характеристики генератора постоянного тока / Файловый архив студентов StudFile. / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://studfile.net/preview (дата обращения: 17.10.08).
5. Назначение, устройство и принцип работы генераторов постоянного тока. Способы возбуждения и внешние характеристики генераторов. / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://life-prog.ru/2_79281_vopros-naznachenie-ustroystvo — i — printsip — raboti –generatorov – postoyannogo – toka — sposobi-vozbuzhdeniya -i-vneshnie -harakteristiki-generatorov.html (дата обращения: 17.10.08).
6. Генераторы постоянного тока. / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https: // studopedia.ru /16_89316_ generatori – postoyannogo — toka. html (дата обращения: 17.10.08).
7. Генераторы постоянного тока. / MegaObuchalka / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://megaobuchalka.ru/12/29155.html (дата обращения: 17.10.08)
8. 8.Электротехника. Синхронный двигатель. / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://electrono.ru/elektricheskie-mashiny/sinxronnyj-dvigatel (дата обращения: 17.10.08).
9. Электрические машины малой мощности. / Мир знаний. / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://mirznanii.com/a/322147/elektricheskie-mashiny-maloy-moshchnosti/ (дата обращения: 17.10.08).
10. Синхронные двигатели малой мощности (микродвигатели). / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.szemo.ru/press-tsentr/article/sinkhronnye-dvigateli-maloy-moshchnosti-mikrodvigateli/(дата обращения: 17.10.08).
11. Безруких П.П. Ветроэнергетика. Справочное и методическое пособие. –М.: ИД Энергия, 2010. – С.320.
12. Абрамович Б.Н., Круглый А.А. Возбуждение, регулирование и устойчивость синхронных двигателей. -М .: Энергоатомиздат, 1983,- С.128.
13. Глебов И.А., Логинов С.И. Системы возбуждения синхронных двигателей. — Л .: Энергия. 1972. –С. 113.
14. Вольдек А.И. Электрические машины. -Л.: Энергия, 1974. –С. 840.

Система возбуждения синхронной машины?

Слово Возбуждение означает создание магнитного потока путем прохождения тока в обмотке возбуждения. Устройство или система, используемая для возбуждения синхронной машины, известна как Система возбуждения . Для возбуждения обмотки возбуждения ротора синхронной машины требуется постоянный ток. Постоянный ток подается в поле ротора небольшой машины от генератора постоянного тока под названием Exciter .Небольшой генератор постоянного тока под названием Pilot Generator подает ток на возбудитель.

Возбудитель и пилотный возбудитель установлены на главном валу синхронного генератора или двигателя. Постоянный ток с выхода основного возбудителя подается на обмотку возбуждения синхронной машины через щетки и контактные кольца. Пилотный возбудитель исключен в машинах меньшего размера.

Для машин среднего размера используются возбудители переменного тока вместо возбудителя постоянного тока. Возбудители переменного тока — это трехфазные генераторы переменного тока.Выходной сигнал возбудителя переменного тока выпрямляется и подается через щетки и контактные кольца на обмотку ротора синхронной машины.

Для больших синхронных генераторов мощностью в несколько сотен мегаватт требования к системе возбуждения становятся очень большими. Проблема передачи такого большого количества энергии через высокоскоростные скользящие контакты становится огромной.

В настоящее время в больших синхронных машинах используется бесщеточная система возбуждения .Бесщеточный возбудитель — это небольшой генератор переменного тока с прямой связью, цепь возбуждения которого находится на статоре, а цепь якоря — на роторе. Трехфазный выход генератора возбудителя переменного тока выпрямляется твердотельными выпрямителями. Выпрямленный выход подключается непосредственно к обмотке возбуждения, что исключает использование щеток и контактных колец.

A Бесщеточная система возбуждения требует меньшего обслуживания из-за отсутствия щеток и контактных колец. Также уменьшаются потери мощности. Постоянный ток, необходимый для поля самого возбудителя, иногда обеспечивается небольшим пилотным возбудителем.

Пилотный возбудитель — это небольшой генератор переменного тока с постоянным магнитом, установленным на валу ротора, и трехфазной обмоткой на статоре. Он обеспечивает ток возбуждения возбудителя. Возбудитель обеспечивает ток возбуждения основной машины. Таким образом, использование пилотного возбудителя делает возбуждение основного генератора полностью независимым от внешних источников питания.

Возбуждение синхронного двигателя | Electrical4U

Прежде чем разобраться в этом возбуждения синхронного двигателя , следует помнить, что любое электромагнитное устройство должно потреблять ток намагничивания от источника переменного тока для создания необходимого рабочего потока.Этот ток намагничивания отстает от напряжения питания почти на 90 ^–. Другими словами, функция этого намагничивающего тока или запаздывающей VA, потребляемой электромагнитным устройством, заключается в создании потока в магнитной цепи устройства. Синхронный двигатель получает двойное питание от электродвигателя. Синхронный двигатель преобразует электрическую энергию в механическую энергию через магнитную цепь. . Следовательно, он попадает под электромагнитное устройство. На его обмотку якоря подается трехфазный переменный ток, а на обмотку ротора — постоянный ток.

Возбуждение синхронного двигателя относится к источнику постоянного тока, подаваемому на ротор, который используется для создания необходимого магнитного потока.
Одной из основных и уникальных характеристик этого двигателя является то, что он может работать с любым опережающим, запаздывающим или единичным коэффициентом электрической мощности, и эта особенность основана на возбуждении синхронного двигателя. Когда синхронный двигатель работает при постоянном приложенном напряжении V, результирующий поток в воздушном зазоре, требуемый V, остается по существу постоянным.Этот результирующий поток в воздушном зазоре создается за счет взаимодействия как источника переменного тока обмотки якоря, так и постоянного тока обмотки ротора.
ВАРИАНТ 1: Когда ток возбуждения достаточен для создания магнитного потока в воздушном зазоре, как того требует постоянное напряжение питания V, то ток намагничивания или запаздывающая реактивная ВА, требуемые от источника переменного тока, равны нулю, и двигатель работает с единичной мощностью. фактор. Ток возбуждения, который вызывает этот единичный коэффициент мощности, называется нормальным возбуждением или нормальным током возбуждения.

ВАРИАНТ 2: Если ток возбуждения недостаточен для создания требуемого потока в воздушном зазоре, требуемого напряжением V, от источника переменного тока потребляется дополнительный ток намагничивания или запаздывающая реактивная VA. Этот ток намагничивания создает недостаточный магнитный поток (постоянный магнитный поток, создаваемый обмоткой ротора питания постоянного тока). Следовательно, в этом случае говорят, что двигатель работает с запаздывающим коэффициентом мощности, а двигатель — с недовозбуждением.
ВАРИАНТ 3: Если ток возбуждения больше, чем нормальный ток возбуждения, двигатель считается чрезмерно возбужденным.Этот избыточный ток возбуждения создает избыточный магнитный поток (поток, создаваемый обмоткой ротора питания постоянного тока — результирующий поток воздушного зазора), который должен нейтрализоваться обмоткой якоря.

Следовательно, обмотка якоря потребляет опережающую реактивную ВА или опережающее напряжение размагничивающего тока почти на 90 ^– от источника переменного тока. Следовательно, в этом случае двигатель работает с опережающим коэффициентом мощности.
Вся концепция возбуждения и коэффициента мощности синхронного двигателя может быть резюмирована на следующем графике.Это называется V-образной кривой синхронного двигателя.

Вывод: Синхронный двигатель с перевозбуждением работает с опережающим коэффициентом мощности, синхронный двигатель с недостаточным возбуждением работает с отстающим коэффициентом мощности, а синхронный двигатель с нормальным возбуждением работает с единичным коэффициентом мощности.

Системы и методы управления возбуждением генератора

Системы возбуждения

Системы возбуждения можно определить как систему, которая обеспечивает ток возбуждения обмотке ротора генератора. Хорошо спроектированные системы возбуждения обеспечивают надежность работы, стабильность и быстрый переходный отклик.

Четыре распространенных метода возбуждения включают:

• Шунтирующий или самовозбужденный
• Система усиления возбуждения (EBS)
• Генератор на постоянных магнитах (PMG)
• Вспомогательная обмотка (AUX).

У каждого метода есть свои преимущества. Все методы используют автоматический регулятор напряжения (АРН) для подачи постоянного тока на статор возбудителя.Выход переменного тока ротора возбудителя выпрямляется на вход постоянного тока ротора главного генератора. Более продвинутые системы используют дополнительный вход для AVR. В этой статье будут рассмотрены конструкция, функции и применение каждого метода, а также будут представлены схемы и иллюстрации для каждого из них.

Автоматический регулятор напряжения (АРН)

Конструкция АРН зависит от используемого возбуждения. Все они получают сигнал от статора генератора, когда он вращается. АРН с возможностью приема второго входа для уменьшения или устранения внутренних гармоник, вызванных сигналами обратной связи нагрузки, используются для приложений с нелинейной нагрузкой.Обычно используются два типа:

• Выпрямитель с силиконовым управлением (SCR) — определяет уровень мощности статора и определяет его срабатывание для напряжения возбудителя. Может вызвать проблемы при использовании с нелинейными нагрузками.
• Полевой транзистор (FET) — определяет уровень мощности от статора и преобразует его в сигнал с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) на возбудитель. Этот стиль АРН может использоваться для методов возбуждения. Нелинейные нагрузки не вызывают обратной связи, приводящей к сбоям возбуждения.

Шунтирующий или самовозбуждающийся

Шунтирующий метод отличается простой и рентабельной конструкцией, обеспечивающей входное питание АРН. Этот метод не требует дополнительных компонентов или проводки. При возникновении проблем устранение неисправностей упрощается с меньшим количеством компонентов и проводки для проверки.

Когда генератор вращается, статор подает входное напряжение на АРН. Кроме того, в АРН есть датчики, контролирующие выход статора.

АРН питает возбудитель и выпрямляется до постоянного тока.Для вывода нагрузки на статор наводится ток.

Самым большим недостатком этой системы является то, что на АРН влияет нагрузка, которую питает генератор. Когда нагрузка увеличивается, напряжение начинает уменьшаться, и АРН должен подавать больший ток на возбудитель, чтобы поддерживать спрос. Это доводит AVR до предела возможностей. Если АРН выходит за его пределы, поле возбуждения схлопывается. Выходное напряжение снижено до небольшой величины.

Если произойдет короткое замыкание в цепи питания АРН, генератор не будет иметь источника возбуждения.Это вызывает потерю выходной мощности генератора.

Генераторы с параллельным или самовозбуждением могут использоваться при линейных нагрузках (постоянная нагрузка). Приложения с нелинейными нагрузками (переменная нагрузка) не рекомендуются для генераторов с этим методом возбуждения. Гармоники, связанные с нелинейными нагрузками, могут вызывать пробои поля возбуждения.

Система усиления возбуждения (EBS)

Система EBS состоит из тех же основных компонентов, которые подают входы и получают выходы от AVR.Дополнительные компоненты в этой системе:

• Модуль управления усилением возбуждения (EBC)
• Генератор усиления возбуждения (EBG).

EBG установлен на ведомом конце генератора. Внешний вид такой же, как у постоянного магнита. EBG подает питание на контроллер при вращении вала генератора.

Модуль управления EBC подключается параллельно к АРН и возбудителю. EBC получает сигнал от AVR. При необходимости контроллер подает на возбудитель различные уровни тока возбуждения на уровнях, которые зависят от потребностей системы.

Дополнительная мощность, подаваемая в систему возбуждения, поддерживает требования к нагрузке. Это позволяет генератору запускаться и восстанавливать напряжение возбуждения.

Эта система возбуждения не рекомендуется для приложений с непрерывным питанием. Он предназначен для аварийного или резервного питания. При запуске генератора система EBS отключается до достижения рабочей скорости. EBG все еще генерирует мощность, но контроллер не направляет ее.

Система обеспечивает динамический отклик, дешевле и отвечает требованиям по обеспечению 300% тока короткого замыкания.Нелинейные нагрузки, такие как запуск двигателя, улучшаются по сравнению с методом шунтирования или самовозбуждения.

Генератор постоянных магнитов (PMG)

Генераторы, оснащенные постоянными магнитами, являются одними из самых известных методов с раздельным возбуждением. На ведомом конце вала генератора установлен постоянный магнит.

PMG подает изолированное питание на АРН, когда вал генератора вращается. AVR использует дополнительную мощность при питании нелинейных нагрузок, таких как: запуск двигателей.

Чистая, изолированная, непрерывная 3-фазная форма волны генерируется при вращении вала генератора.

Некоторые из преимуществ использования генераторов, оснащенных методом возбуждения PMG:

• Поле возбуждения не разрушается, позволяя устранить устойчивые короткие замыкания.
• Изменение нагрузки не влияет на поле возбуждения.
• Напряжение создается при первоначальном запуске и не зависит от остаточного магнетизма в поле.
• При запуске двигателя поле возбуждения не разрушается из-за отсутствия питания АРН.

Система PMG увеличивает вес и размер части генератора. Это наиболее часто используемый метод возбуждения для приложений, в которых используются двигатели, которые запускаются и останавливаются, и другие нелинейные нагрузки.

Вспомогательная обмотка (AUX)

Метод вспомогательной обмотки используется уже много лет. Диапазон применения варьируется от морского до промышленного и более практичен в более крупных установках.

Этот метод имеет отдельное поле возбуждения, однако он не использует компонент, прикрепленный к ведомому концу вала генератора. В этих методах используется вращение вала и постоянный магнит или генератор для обеспечения дополнительного возбуждения.

В статор установлена ​​дополнительная однофазная обмотка. Когда вал генератора вращается, основные обмотки статора подают напряжение на АРН, как и во всех вышеупомянутых методах.

Дополнительные однофазные обмотки подают напряжение на АРН.Это создает дополнительное напряжение возбуждения, необходимое при питании нелинейных нагрузок.

Для приложений с линейной нагрузкой можно использовать методы возбуждения с шунтом, EBS, PMG и AUX. Шунтирующее возбуждение — наиболее экономичный метод.

Для приложений с нелинейной нагрузкой можно использовать методы возбуждения EBS, PMG и AUX. Возбуждение PMG является наиболее распространенным и широко используемым.

>> Вернуться к статьям и информации <<

Типы, элементы, преимущества и недостатки

Первая система возбуждения разработана в 1971 году компанией Kinte Industrial Co. Ltd. Некоторые из систем возбуждения и поставщиков возбудителей — это Acoustical Surfaces, Spincore Technologies, Mitsubishi Electric Power Products, DirectMed Parts, Basler Electric Co. и т. Д. Эта система используется для подачи постоянного или постоянного тока на синхронные машины. Возбудители постоянного тока, возбудители переменного тока, схемы считывания или обработки сигналов, электронные усилители, выпрямители и схемы обратной связи стабилизации системы возбуждения являются основными элементами различных систем возбуждения. В этой статье объясняются различные типы систем возбуждения, элементы, преимущества и недостатки.

Что такое система возбуждения?

Определение: Система, которая обеспечивает постоянным током обмотку возбуждения синхронной машины для выполнения защитных и управляющих функций энергосистемы. Эта система состоит из возбудителя, PSS (стабилизатора системы питания), AVR (автоматического регулятора напряжения), блока обработки и измерительных элементов. Ток, обеспечиваемый этой системой, является током возбуждения. Входные значения этой системы получаются с использованием измерительных элементов, поскольку обмотка возбуждения возбудителя генератора является источником электроэнергии, а схема автономного регулятора напряжения выполняет управление током возбудителя, стабилизатор PSS используется для выработки дополнительных сигналов в контуре управления.

Типы систем возбуждения

Классификация системы возбуждения показана на рисунке ниже. Типы возбуждения

Система возбуждения постоянного тока

Система возбуждения постоянного тока состоит из двух типов возбудителей: главный возбудитель и вспомогательный возбудитель. Выход возбудителя регулируется автоматическим регулятором напряжения для управления выходным напряжением на клеммах генератора. Через обмотку возбуждения подключается резистор разряда возбуждения, когда размыкатель возбуждения разомкнут.Эти два возбудителя в системе постоянного тока могут приводиться в действие двигателем или главным валом. Номинальное напряжение главного возбудителя составляет около 400 В. Схема системы постоянного тока показана ниже.

dc-excitation

Преимущества

Преимущества системы постоянного тока:

• Более надежная
• Компактность

Недостатки

Недостатки системы постоянного тока

• Большой размер
• Регулирование напряжения было сложным
• Очень медленный отклик

Система возбуждения переменного тока

Система переменного тока (переменного тока) состоит из тиристорного выпрямительного моста и генератора переменного тока, которые подключены непосредственно к главному валу.Главный возбудитель в системе переменного тока может быть либо отдельным, либо самовозбужденным. Эта система подразделяется на два типа: роторная система и вращающаяся тиристорная система. Классификация системы переменного тока показана на рисунке ниже.

классификация возбуждения переменным током

Вращающаяся тиристорная система

Рисунок вращающейся тиристорной или роторной системы показан ниже. Его вращающаяся часть состоит из полевого выпрямителя генератора переменного тока, выпрямительной цепи, источника питания и возбудителя переменного тока или возбудителя переменного тока.Управляемый сигнал запуска генерируется блоком питания и выпрямителем.

Вращающийся тиристорный тип

Преимущества

Преимущества вращающейся тиристорной системы

• Быстрый отклик
• Простой
• Низкая стоимость

Недостатки

Основным недостатком является очень низкая скорость срабатывания тиристора

Бесщеточная система

Статор и ротор являются основными компонентами бесщеточной системы генератора.Корпус статора состоит из главного статора и статора возбудителя, аналогично узел ротора состоит из основного ротора и ротора возбудителя вместе с узлом мостового выпрямителя, установленным на пластине, прикрепленной к ротору.

Статор возбудителя имеет остаточный магнетизм, когда ротор начинает вращаться, в катушках ротора возбудителя генерируется выходной сигнал переменного тока (переменный ток), и этот выходной сигнал проходит через мостовой выпрямитель. Выходной сигнал, проходящий через мостовой выпрямитель, преобразуется в постоянный ток (постоянный ток) и подается на главный ротор.Движущийся главный ротор генерирует переменный ток в неподвижных обмотках несущего винта.

Возбудитель играет ключевую роль в регулировании мощности генератора. Постоянный ток намагничивания, подаваемый на ротор, который является полем главного генератора переменного тока, таким образом, если мы увеличиваем или уменьшаем величину тока к неподвижным катушкам поля возбудителя, мощность главного генератора переменного тока может быть изменена. Бесщеточная система показана на рисунке ниже.

бесщеточный тип

К синхронному генератору бесщеточная система обеспечивает ток возбуждения без использования контактного кольца и угольных щеток.Система бесщеточного возбудителя в сочетании с валом ротора с 16 PMG (возбудителем с постоянным магнитом) и трехфазным главным возбудителем с кремниевым диодным выпрямителем. Возбудитель с постоянными магнитами обеспечивает питание 400 Гц, 220 В переменного тока.

Вал главного ротора генератора соединен с бесщеточным возбудителем без щеток, контактных колец и через выводы ротора. Главный выход возбудителя соединен с мостом SCR в полом валу, в то время как возбудитель с постоянными магнитами и главный возбудитель соединены со сплошным валом.

Преимущества

Преимущества бесщеточной системы

• Отличная надежность
• Хорошая гибкость работы
• Хорошая реакция системы
• В бесщеточной системе нет подвижного контакта, поэтому техническое обслуживание требует минимума

Недостатки

Недостатки бесщеточной системы:

• Медленный отклик
• Нет быстрого снятия возбуждения

Статическая система

Эта система состоит из трансформаторов выпрямителя, выходного каскада SCR, запуска возбуждения и аппаратура полевого разряда, схемы регулятора и оперативного управления.В этой системе нет вращающейся части, поэтому нет потерь на ветер и на вращение. В этой системе трехфазный выход главного генератора переменного тока передается на понижающий трансформатор, и система дешевле в использовании небольшого генератора переменного тока мощностью менее 500 МВА. Статическая система показана на рисунке ниже.

static-excitation-system

Преимущества

Преимущества статической системы

• Хорошая надежность
• Очень хорошая гибкость работы
• Отличные характеристики системы
• Маленький размер
• Низкие потери
• Простой
• Высокая производительность

Недостатки

Основными недостатками статической системы являются то, что для нее требуется контактное кольцо и щетка.

Элементы и сигналы системы возбуждения

Общая блок-схема системы управления синхронной машиной показана на рисунке рисунок ниже.Рисунок состоит из пяти блоков — это блок элементов управления, блок возбудителя, оконечный преобразователь напряжения и компенсатор нагрузки, синхронная машина и энергосистема, а также стабилизатор энергосистемы и дополнительное управление прерывистым возбуждением.

блок-схема системы управления синхронной машиной

Где EFD — напряжение возбуждения синхронной машины или выходное напряжение возбудителя, IFD ток возбуждения синхронной машины или выходной ток возбудителя, IT — вектор тока терминала синхронной машины, VC это выходное напряжение преобразователя терминала, VOEL является выходной ограничитель перевозбуждения, VR является выходным регулятор напряжения, VS является выходом стабилизатора системы питания, VSI является входом стабилизатора системы питания, VREF это опорное напряжение регулятора напряжения, и VUEL является под выход ограничителя возбуждения.

Часто задаваемые вопросы

1). Что такое напряжение возбуждения?

Это величина напряжения, необходимая для возбуждения катушки возбуждения, и напряжение изменяется регулятором выпрямителя. Переменное напряжение и постоянное напряжение — это два типа напряжения возбуждения.

2). Почему для возбуждения используется постоянный ток?

Электрический ток возникает только тогда, когда провод вращается в постоянном магнитном поле, полученном только постоянным напряжением (DC), поэтому постоянное напряжение подается на катушку для получения постоянного магнитного поля.

3). Зачем генераторам возбуждение?

Возбуждение необходимо генератору для создания магнитного поля и обеспечения постоянного или фиксированного или стационарного вращающегося магнитного поля.

4). Что происходит, когда генераторы теряют возбуждение?

Ток ротора уменьшается при возбуждении генератором потерь, а из-за постоянной времени поля также уменьшается напряжение поля.

5). Зачем нужна система возбуждения генераторов?

Эта система необходима для генератора переменного тока для управления напряжением и реактивной мощностью синхронного генератора или генератора.

В этой статье обсуждаются различные типы систем возбуждения, преимущества и недостатки системы. Вот вам вопрос, что является пилотным возбудителем в системе возбуждения постоянного тока?

Что такое система возбуждения?

ЧТО ТАКОЕ СИСТЕМА ВОЗБУЖДЕНИЯ?

ВВЕДЕНИЕ

1. ОСНОВНАЯ ФУНКЦИЯ

КОНЦЕПЦИИ СИСТЕМЫ ВОЗБУЖДЕНИЯ

1. УПРАВЛЕНИЕ ЗАМКНУТЫМ КОНТУРОМ

Параметры настройки, связанные с контуром управления, можно легко изменить прямо из HMI.Три (3) набора параметров настройки позволяют настроить оптимальный отклик для случая, когда генератор не подключен к сети, и для режима подключения к сети в зависимости от того, активен стабилизатор энергосистемы (PSS) или нет:

Пример схемы полного контура управления показан ниже:

2. ОГРАНИЧИТЕЛИ И ЗАЩИТЫ

Современные системы возбуждения отвечают за защиту синхронной машины, самой системы возбуждения и других устройств.Ограничители (OEL, UEL, VHz, SCL) и защиты (24, 27, 32, 37F, 40 / 32Q, 50/51, 59, 59F, 76F, 81O / U) — это программные функции, предназначенные для ограничения работы машины в нежелательных ситуациях. условия и реализованы как надстройки к контуру управления AVR. Ограничители будут гарантировать, что машина будет работать в пределах возможностей машины в любое время, в то время как функции защиты будут защищать машину, инициируя отключение. Функции защиты от возбуждения обычно дублируются в отдельном реле защиты блока.Можно отключить функции защиты от возбуждения и полагаться только на защитное реле агрегата, либо можно использовать обе защитные функции, и в этом случае необходимо согласование между двумя защитными функциями.

Наиболее распространенные ограничители и их функции приведены ниже:

2.1. ОГРАНИЧИТЕЛЬ ПРЕВЫШЕНИЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ (OEL)

Для систем возбуждения производства Reivax ограничители могут быть легко сконфигурированы с HMI.Упрощенная функция передачи и экран конфигурации для OEL, показанный ниже, соответствуют IEEE 421.5 OEL2C. OEL сконфигурирован как характеристическая кривая с обратнозависимой выдержкой времени согласно IEEE / ANSI C50.13.

3. КООРДИНАЦИЯ ЗАЩИТЫ

Координация между ограничителями, ограничениями оборудования и внешними реле защиты является важным аспектом правильной интеграции системы возбуждения. Как правило, координация выполняется как часть исследования защиты или исследования валидации модели, при этом настройки проверяются при вводе оборудования в эксплуатацию.

Во время ввода в эксплуатацию OEL рассчитывается таким образом, чтобы он перекрывал тепловой предел ротора IEEE / ANSI C50.13.

4. КРИВАЯ ВОЗМОЖНОСТИ

Кривая возможностей синхронной машины — это графическое представление рабочих ограничений машины. Кривая мощности представляет собой график зависимости активной мощности машины (МВт) от реактивной мощности (Мвар). Обычно представлены следующие физические рабочие пределы:

• Ограничение температуры ротора
• Ограничение турбины
• Предел практической устойчивости
• Предел скольжения полюса

Кроме того, обычно представлены следующие ограничители:

• Ограничитель перевозбуждения (OEL)
• Ограничитель недостаточного возбуждения (UEL)

Системы возбуждения, производимые Reivax, включают кривую динамических характеристик, которую можно использовать для мониторинга рабочих условий в реальном времени. Пример такой кривой возможностей показан ниже.

Кривая производительности показывает безопасную рабочую зону машины, обозначенную зеленым цветом, ограниченную ограничителями и физическими ограничениями машины. Он также показывает рабочую точку машины с точки зрения активной и реактивной мощности (обе величины показаны в pu).

5. СТАБИЛИЗАТОР СИЛОВОЙ СИСТЕМЫ (PSS)

Стабилизатор системы питания (PSS) — это дополнительный компонент к контуру управления системы возбуждения, который улучшает стабильность системы за счет компенсации низкочастотных (0-5 Гц) колебаний в энергосистеме.Это приводит к более стабильной выходной мощности генератора, что может привести к значительной экономии за счет снижения потерь мощности. Стабилизаторы энергосистемы обеспечивают превосходную рентабельность и, как было установлено, приносят миллионы долларов годовой прибыли для крупных коммунальных предприятий.

Выход PSS добавлен в контур управления АРН. На изображении ниже показан суммирующий переход PSS, как он появляется на передаточной функции системы возбуждения Reivax.

На графике ниже показана реакция 32.Генератор общего назначения мощностью 5 МВт с системой PSS и без нее. Возмущение вносится на отметках 2 и 12 секунд. Заметно улучшена переходная и установившаяся стабильность. Без PSS колебания продолжаются в течение примерно 10 секунд после возмущения, тогда как они почти сразу же затухают при включении PSS.

Reivax PSS совместим с моделями IEEE PSS2A и PSS2B .

ВИДЫ СИСТЕМ ВОЗБУЖДЕНИЯ

За прошедшие годы в электроэнергетике появились различные типы систем возбуждения.Они подразделяются на две основные категории в зависимости от источника питания, вращающихся возбудителей и статических возбудителей.

1. СИСТЕМЫ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ

В вращающихся системах возбуждения используются два возбудителя: основной возбудитель и пилотный возбудитель. Главный возбудитель питает пилотный возбудитель, а пилотный возбудитель, в свою очередь, напрямую питает синхронную машину. Есть две подкатегории вращающихся систем возбуждения: переменного и постоянного тока.

1.1. БЕСЩЕТОЧНЫЙ ВОЗБУЖДИТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

В системе возбуждения переменного тока основной выпрямитель мощности питает промежуточный возбудитель переменного тока. Этот возбудитель переменного тока содержит внутренний выпрямитель мощности, который затем питает обмотку возбуждения синхронной машины.

Однолинейная схема вращающегося возбудителя переменного тока показана ниже.

1.2. Возбудитель постоянного тока

В системе возбуждения постоянного тока силовой выпрямитель питает промежуточный возбудитель постоянного тока, который, в свою очередь, питает обмотку возбуждения синхронной машины.

Однолинейная схема вращающегося возбудителя постоянного тока показана ниже.

2. СИСТЕМЫ СТАТИЧЕСКОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ — TERMINAL-FED

В статических системах возбуждения выпрямитель мощности напрямую питает обмотку возбуждения синхронной машины. Пилотного возбудителя нет.

Система статического возбуждения — это с клеммным питанием. (также называемая системой с питанием от шины), когда питание поступает от самой машины через трансформатор силового потенциала (PPT).Первичная обмотка PPT подключена к статору машины, а вторичная подает питание на выпрямитель.

Статические системы возбуждения по своей природе не являются самовозбуждающими, поэтому для них требуется внешний источник питания для запуска процесса возбуждения и создания достаточного магнитного потока. Этот процесс называется перепрошивкой поля .

2.1. ПРЕИМУЩЕСТВА СИСТЕМ СТАТИЧЕСКОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ

Системы статического возбуждения обладают рядом преимуществ, которые делают их привлекательным вариантом для управления синхронными машинами:

• Простая, надежная и экономичная конструкция
• Минимальные требования к техническому обслуживанию
• Характеристики высокой производительности и быстрого отклика

2. 2. ОСНОВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ

Основные компоненты статической системы возбуждения перечислены ниже:

2.2.1. АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ (AVR)

Автоматический регулятор напряжения (АРН), обычно известный как регулятор напряжения, выполняет все функции управления системой, включая следующие:

• Выключатели рабочие
• Отправка пусковых импульсов на мосты
• Реагирование на команды оператора или нарушения в сети
• Контроль ввода / вывода системы и принятие соответствующих мер в ответ на них
• Поддержание системы возбуждения в пределах безопасности и устойчивости за счет использования ограничителей и защит
• Отправка уведомлений в систему SCADA предприятия при возникновении аномальных условий
• Отключение системы возбуждения при возникновении критического отказа или опасного состояния

Основными элементами АРН являются:

• Контур управления
• Ограничители
• Стабилизатор системы питания

Решения по управлению с резервированием являются обычным явлением. В конфигурации с резервированием есть два регулятора напряжения, один из которых выполняет функции управления, а другой находится в режиме горячего резервирования .

2.2.2. ВЫПРЯМИТЕЛЬ ПИТАНИЯ

В системах статического возбуждения обычно используется силовой выпрямитель, который преобразует переменный ток в постоянный и подает управляемый ток возбуждения в синхронную машину. В силовых выпрямителях обычно используется тиристорная технология или технология IGBT.

Выработка тепла — это проблема для выпрямителя мощности. Для мостового охлаждения обычно предусмотрены резервные наборы вентиляторов.

Конфигурации моста с резервированием являются обычными. В случае наличия нескольких мостов система возбуждения выполнит выравнивание тока для балансировки выходов моста.

2.2.3. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ИНТЕРФЕЙСА

Интерфейс преобразователя состоит из всех промежуточных устройств между контроллером и выпрямителем мощности. Он преобразует управляющий сигнал в пусковые импульсы и изолирует управляющую электронику от силовой части.

В системах возбуждения производства Reivax средства диагностики для контроля выпрямителя мощности предоставляются на HMI.Состояние вентиляторов, предохранителей и температуры полупроводников можно проверить в режиме реального времени, как показано ниже.

IRJET-Запрошенная вами страница не найдена на нашем сайте

IRJET приглашает статьи из различных инженерных и технологических дисциплин, научных дисциплин для Тома 8, выпуск 2 (февраль-2021)

Отправить сейчас

IRJET Vol-8, выпуск 2, Февраль 2021 г. Публикация продолжается …

Обзор статей

Получено IRJET «Импакт-фактор научного журнала: 7.529 »на 2020 год.

Проверить здесь

IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.

IRJET приглашает участников различных инженерных и технологических и научных дисциплин для Тома 8, выпуск 2 ( Февраль-2021)

Отправить сейчас

IRJET Vol-8 Выпуск 2, февраль 2021 Публикация продолжается . ..

Обзор статей

Получено IRJET «Фактор влияния научного журнала: 7.529 »на 2020 год.

Проверить здесь

IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.

IRJET приглашает участников различных инженерных и технологических и научных дисциплин для Тома 8, выпуск 2 ( Февраль-2021)

Отправить сейчас

IRJET Vol-8 Выпуск 2, февраль 2021 Публикация продолжается …

Обзор статей

Получено IRJET «Фактор влияния научного журнала: 7.529 »на 2020 год.

Проверить здесь

IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.

IRJET приглашает участников различных инженерных и технологических и научных дисциплин для Тома 8, выпуск 2 ( Февраль-2021)

Отправить сейчас

IRJET Vol-8 Выпуск 2, февраль 2021 Публикация продолжается …

Обзор статей

Получено IRJET «Фактор влияния научного журнала: 7. 529 »на 2020 год.

Проверить здесь

IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.

IRJET приглашает участников различных инженерных и технологических и научных дисциплин для Тома 8, выпуск 2 ( Февраль-2021)

Отправить сейчас

IRJET Vol-8 Выпуск 2, февраль 2021 Публикация продолжается …

Обзор статей

Получено IRJET «Фактор влияния научного журнала: 7.529 »на 2020 год.

Проверить здесь

IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.

IRJET приглашает участников различных инженерных и технологических и научных дисциплин для Тома 8, выпуск 2 ( Февраль-2021)

Отправить сейчас

IRJET Vol-8 Выпуск 2, февраль 2021 Публикация продолжается …

Обзор статей

Получено IRJET «Фактор влияния научного журнала: 7.529 »на 2020 год.

Проверить здесь

IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.

IRJET приглашает участников различных инженерных и технологических и научных дисциплин для Тома 8, выпуск 2 ( Февраль-2021)

Отправить сейчас

IRJET Vol-8 Выпуск 2, февраль 2021 Публикация продолжается …

Обзор статей

Получено IRJET «Фактор влияния научного журнала: 7.529 »на 2020 год.

Проверить здесь

IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.

IRJET приглашает участников различных инженерных и технологических и научных дисциплин для Тома 8, выпуск 2 ( Февраль-2021)

Отправить сейчас

IRJET Vol-8 Выпуск 2, февраль 2021 Публикация продолжается …

Обзор статей

Получено IRJET «Фактор влияния научного журнала: 7.529 »на 2020 год.

Проверить здесь

IRJET получил сертификат регистрации системы менеджмента качества ISO 9001: 2008.

Что такое синхронный двигатель и зачем ему возбудитель?

СИНХРОННЫЙ: означает «повороты со скоростью, пропорциональной приложенной частоте, независимо от нагрузки».

Для этого необходимо, чтобы магнитное поле ротора запитывалось отдельно от магнитного поля статора. Как указал Гектор — поле ротора может возникнуть в результате постоянного (например,грамм. редкоземельные) магниты, либо от электромагнита.

Если поле ротора создается электрически, ток должен откуда-то идти. Один из способов сделать это — использовать отдельный источник постоянного тока и подавать питание через вращающийся механический контакт (щетка и коллектор). Другой способ — использовать меньшую машину, приводимую от вала главного двигателя (может быть на валу, может быть с ременным приводом) для подачи энергии на вращающуюся схему выпрямителя для выработки постоянного тока для обмоток возбуждения главного синхронного ротора.

Определенное значение тока ротора соответствует согласованию с необходимой реактивной нагрузкой: больший ток означает больше реактивной мощности. Уменьшите ток, и машина должна потреблять реактивную мощность от электросети.

Синхронный асинхронный двигатель — это двигатель, который будет работать на синхронных скоростях: нет скольжения об / мин. Стандартный четырехполюсный асинхронный двигатель с частотой 50 Гц будет работать при 1450 об / мин или около того под нагрузкой. 4-полюсный синхронный асинхронный двигатель 50 Гц будет работать при 1500 об / мин, пока вы не превысите номинальную нагрузку.У него есть статор, который намотан так же, как и у обычного асинхронного двигателя, и у него есть ротор, который имеет поля постоянного тока, установленные на роторе. Количество полей постоянного тока на роторе соответствует количеству полюсов. Двигатель запускается как асинхронный, и, когда он достигает скорости скольжения, на поле ротора подается номинальное постоянное напряжение. Если все сделано правильно, ротор и статор будут синхронизированы, и ротор будет вращаться с синхронной скоростью. Напряжение постоянного тока для поля ротора поступает либо от генератора постоянного тока, либо от твердотельного статического возбудителя.

Возбудитель обеспечивает питание электромагнитов, образующих полюса на роторе, которые, в свою очередь, следуют за вращающимся магнитным полем системы. Коэффициент мощности системы — это мера баланса между силой электромагнитов в роторе и требованиями вращающихся полей в нагрузках. Недостаточное возбуждение и падение напряжения системы, в результате чего реактивная мощность поступает в генератор переменного тока, вызывая отрицательный коэффициент мощности, чрезмерное возбуждение и напряжение системы повышаются, что приводит к утечке реактивной мощности из генератора, вызывая положительный коэффициент мощности; когда возбуждение точно соответствует реактивным требованиям системы, коэффициент мощности равен единице.

.