Электромашинные системы возбуждения с возбудителем постоянного тока
Системы возбуждения
Системы возбуждения относятся к числу наиболее ответственных элементов генератора, так как их характеристики существенно влияют как на устойчивость работы генераторов, так и на устойчивость двигателей нагрузки собственных нужд электростанции. Последнее очень существенно для обеспечения устойчивости технологического режима мощных блоков станций.
Систему возбуждения принято характеризовать: номинальными параметрами – напряжением 
, током 
и мощностью 
, которая обычно составляет 0,2 – 0,6% номинальной мощности машины; форсировочной способностью (кратностью форсировки); быстродействие системы возбуждения во время аварий в энергосистеме и быстротой развозбуждения генератора в случаях его повреждений.
Номинальные параметры и системы возбуждения определяются: мощностью возбуждения; предельными токами, которые могут быть пропущены через контактные кольца и щетки; предельными напряжениями, при которых возбудители pаботают надежно, и т. д.
Определение номинальной скорости нарастания напряжения возбудителя
Рис. 20.13.
Быстродействие системы возбуждения определяется форсированной способностью (кратностью форсировки
, где 
и , соответственно, наибольшее установившееся и номинальное значения напряжения возбудителя) и скоростью нарастания напряжения возбудителя ( 
) при форсировании, которая определяется по формуле:
|
|
|
| (20.4) |
где 
— предельное напряжение возбудителя (для электромашинных возбудителей 
, для выпрямительных систем 
);
— время, в течение которого напряжение возбудителя возрастает до значения 
.
Для систем возбуждения, у которых кривая 
может быть представлена экспонентой 
, время 
(рис. 20.13). Скорость нарастания напряжения тем выше, чем больше потолок возбуждения и чем меньше постоянная времени подъема напряжения 
.
Возбудители современных турбогенераторов имеют 
и 
не менее двух единиц номинального напряжения ( 
) в секунду. Допустимая длительность форсировочного режима с предельным током возбуждения зависит от системы охлаждения генератора и должна быть не менее 50с при косвенной системе охлаждения, 30с при непосредственном охлаждении ротора и косвенном охлаждении статора, 20с при непосредственном охлаждении ротора и статора.
В зависимости от источника энергии, используемого для возбуждения синхронной машины, системы возбуждения можно подразделить на три основные группы:
1) системы возбуждения, в которых источником энергии является генератор постоянного тока (возбудитель);
2) системы возбуждения, в которых источником энергии является генератор переменного тока (возбудитель). Переменный ток этого генератора преобразуется в постоянный ток с помощью полупроводниковых управляемых или неуправляемых выпрямителей;
|
|
|
3) системы возбуждения, в которых используется энергия самой возбуждаемой машины (самовозбуждение). Эта энергия преобразуется с помощью специальных трансформаторов и полупроводниковых выпрямителей.
Системы возбуждения первой группы являются независимыми от напряжения возбуждаемой машины, если возбудитель приводится во вращение от ее вала или от электродвигателя, который подключен к вспомогательному генератору, расположенному на одном валу с возбуждаемой машиной. Вторая система также является независимой, а третья — зависимой от напряжения возбуждаемой машины.
Электромашинная система возбуждения с генератором постоянного тока, работающим по схеме самовозбуждения:
GE- возбудитель; LG — обмотка возбуждения генератора; LE — обмотка возбуждения возбудителя;RR — шунтовой реостат; АРВ – автоматический регулятор возбуждения; R — разрядный резистор
Рис. 20.14
Электромашинные системы 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. 20.14), или по схеме независимого возбуждения. В последнем случае устанавливают вторую машину постоянного тока — подвозбудитель. Для возбуждения синхронных генераторов распространение получила схема с самовозбуждением возбудителя как более простая и надежная в эксплуатации. Регулирование тока возбуждения генератора осуществляет автоматический регулятор возбуждения путем, изменения тока возбуждения возбудителя.
|
|
|
Электромашиниую систему возбуждения, в которой возбудитель непосредственно сочленен с валом возбуждаемой машины, принято называть прямой, а электромашинную систему возбуждения, в которой привод возбудителя осуществляется от электродвигателя (независимоот источника его питания), — косвенной.
Электромашинная система возбуждения с возбудителем постоянного тока:
а — независимое прямое возбуждение; б — независимое косвенное возбуждение; в — зависимое косвенное возбуждение; М — двигатель; GA — вспомогательный генератор; Y — соединительная муфта
Рис. 20.15
При прямом возбуждении (рис.20.15, а) возбудитель приводится во вращение непосредственно от вала генератора. Такая система возбуждения имеет ряд достоинств: ввиду большой инерции агрегата турбина - генератор частота вращения возбудителя при КЗ практически остается неизменной; система содержит небольшое количество оборудования и поэтому обладает достаточной надежностью и небольшой стоимостью. Основными недостатками схемы возбуждения являются следующее: ремонт и ревизия возбудителя возможны только при остановленном генераторе; система возбуждения не может быть использована для возбуждения мощных генераторов. По условиям надежной коммутации и механической прочности коллектора предельная мощность электромашинных возбудителей постоянного тока при частоте вращения 750 об/мин составляет
2500 - 3600 кВт, а при частоте 3000 об/мин снижается до 300 - 500 кВт, что соответствует мощности возбуждения турбогенератора 110-160 МВт. Предельная мощность тихоходных возбудителей ограничена размерами возбудителя и скоростью нарастания напряжения.
|
|
|
Поэтому прямая электромашинная система возбуждения нашла применение только для турбо- и гидрогенераторов небольшой мощности.
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. 20.15, б), или к шинам системы СН (рис. 20.15, в). В первом случае систему часто называют независимой,
во втором — зависимой. Установка отдельного двигателя позволяет выбрать рациональную частоту вращения возбудителя, при которой может быть изготовлен возбудитель требуемой мощности и размеров. Однако такая система возбуждения сложнее прямой системы, поэтому обладает меньшей надежностью, а при присоединении электродвигателя к шинам СН она оказывается чувствительной к изменениям напряжения во внешней сети. При кратковременных снижениях напряжения (продолжительность определяется временем отключения места повреждения) поддержание частоты вращения и соответственно напряжения возбудителя в нужных пределах обеспечивается путем установки маховика, повышающего механическую постоянную времени агрегата двигатель — возбудитель. Косвенная независимая система возбуждения применена в основном только для тихоходных гидрогенераторов небольшой мощности, а косвенная зависимая система возбуждения с маховиком — для возбуждения синхронных компенсаторов, капсульных генераторов, а также для резервного возбуждения генераторов.
Электромашинная система возбуждения с возбудителем постоянного тока характеризуется большими постоянными времени 
е (0,3—0,6 с), небольшими потолками по напряжению (не более 
) и соответственно небольшими скоростями подъема возбуждения. Учитывая также указанные ранее недостатки, в настоящее время ее заменяют более совершенными системами, которые приводятся ниже.
Дата добавления: 2020-11-23; просмотров: 77; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!