В статье рассматриваются особенности различных систем автоматического регулирования возбуждения синхронных генераторов, а также их основные параметры.
Ключевые слова: генератор, возбуждение, регулирование.
Системы возбуждения используются для питания роторной обмотки постоянным током, который соответствует току возбуждения. В наши дни для регулирования тока возбуждения используют системы АРВ (автоматического регулирования возбуждения), реагирующие наряд параметров синхронного генератора и в зависимости от режима его работы автоматически изменяя ток возбуждения.
Система возбуждения обычно характеризуется номинальным током и номинальным напряжением возбуждения на выводах обмотки возбуждения, которые соответствуют номинальному режиму работы электрической машины; форсировочной способностью; быстродействием системы возбуждения при авариях и неисправностях в энергосистеме; быстротой развозбуждения генератора в случаях его повреждения [1].
Системы возбуждения обеспечивают следующие режимы работы синхронных генераторов:
– начальное возбуждение;
– холостой ход;
– включение в сеть методом точной синхронизации или самосинхронизации;
– работу в энергосистеме с допустимыми нагрузками и перегрузками;
– форсировку возбуждения по напряжению и по току с заданной кратностью;
– разгрузку по реактивной мощности и развозбуждение при неисправности энергосистемы.
Ко всем вышеперечисленным режимам работы предъявляются соответствующие требования, как правило для мощных генераторов эти требования являются более жесткими.
Системы возбуждения синхронного генератора обычно состоят из возбудителя, подвозбудителя и регулирующих устройств.
Принципиальные схемы систем возбуждения различаются:
1) По конструктивному исполнению возбудителя
2) По виду возбудителя — с независимым возбуждением или самовозбуждением.
Возбудители также можно разделить на такие как:
1) Электромашинные — эти возбудители содержат вращающиеся электрические машины.
2) Статические — не содержащие вращающихся электрических машин.
3) Комбинированные.
Если обмотка возбуждения возбудителя питается от щеток его коллектора, то это самовозбуждение. Если же обмотки возбуждения питаются от какого-либо другого независимого источника, то это возбудитель с независимым возбуждением. Таким источником может быть машина постоянного тока с самовозбуждением. В последнее время все чаще используются тиристорные и бесщеточные системы возбуждения из-за их надежности и удобства эксплуатации [2].
АРВ делятся на регуляторы с зоной нечувствительности, осуществляющие прерывистое регулирование, и регуляторы без зоны нечувствительности, осуществляющие непрерывное регулирование. Регуляторы бывают:
1) Пропорционального действия, изменяющие ток возбуждения пропорционально отклонению какого-либо контролируемого параметра.
2) Сильного действия, реагирующие не только на величину и знак отклонения, но и на его скорость и ускорение [3].
При снижении напряжения за установленный уровень сигнал с выхода измерительного элемента (ИЭ) замыкает цепь контактора (К), который закорачивает реостат цепи возбудителя. Из-за малого сопротивления якоря характеристику холостого хода возбудителя можно считать его нагрузочной характеристикой. Параметры режима возбудителя
где
где
Важными требованиями, предъявляемыми к системам возбуждения при форсировке, являются:
1) Необходимое быстродействие, т. е. высокая скорость нарастания напряжения на обмотке ротора в процессе его подъема от номинального значения до потолочного. Эта скорость определяется величинами постоянной времени и потолка возбуждения.
2) Кратность форсировки возбуждения, определяемая отношением потолочного напряжения на роторе к номинальному.
Наиболее эффективными по этим показателям являются тиристорные системы возбуждения, использующие управляемые тиристорные выпрямители. Они практически безынерционны и обеспечивают четырехкратный и более потолок возбуждения. На их базе изготавливаются регуляторы сильного действия, обеспечивающие практически постоянное напряжение на зажимах генератора.
Литература:
1. Веников В. А., Герценберг Г. Р., Совалов С. А. и др. Сильное регулирование возбуждения. М.; Л.: Госэнергоиздат, 1963. 152 с.
- Куликов А. Ю. Переходные процессы в электрических системах. — Новосибирск: НГТУ, 2003, 283 с.
- Электрические системы: Управление переходными режимами электрических систем/Под ред. В. А. Веникова. — М.: Высшая школа, 1982, 244 с.
