Принципы построения систем возбуждения и автоматического регулирования напряжения синхронных генераторов
Система возбуждения и автоматического регулирования напряжения (СВАРН) представляет собой динамическую систему, состоящую из объекта регулирования – синхронного генератора и автоматического управляющего устройства – автоматического регулятора напряжения (АРН), взаимодействующих между собой.
Регулируемой (управляемой) величиной в СВАРН является напряжение генератора Uг, управляющей (регулирующей) величиной – напряжение Uв или ток Iв возбуждения генератора. Основное внешнее воздействие на генератор и его выходное напряжение оказывает ток нагрузки Iг и фаза j тока нагрузки генератора.
На рисунке 2.1.2 изображена структурная схема САРН СГ. Питание обмотки возбуждения генератора ОВГ осуществляется по двум каналам: по каналу напряжения Iu и по каналу тока нагрузки Ii.
Рисунок 2.1.2 – Структурная схема СВАРН СГ
В режиме холостого хода процесс возбуждения обеспечивается по каналу напряжения, а при нагрузке – еще и по каналу тока.
По принципу действия все САРН делятся на следующие типы:
1) системы, действующие по возмущению – току нагрузки генератора Iг;
2) системы, действующие по отклонению регулируемой величины Uг, у которых ток Iв= f( Uг, D U), где D U – отклонение напряжения генератора от номинального значения;
3) комбинированные системы, действующие одновременно по возмущению и по отклонению.
В свою очередь системы, действующие по возмущению, делятся на системы токового компаундирования, у которых ток Iв определяется Uг, Iг, т.е. Iв= f( Uг, Iг) и системы фазового компаундирования, у которых ток Iв определяется Uг, Iг, cos j, т.е. Iв= f( Uг, Iг, cos j).
|
|
|
Характерной особенностью систем токового компаундирования является арифметическое сложение выпрямленных токов, поступающих в ОВГ по каналам напряжения и тока (см. рис. 2.1.3). Это значит, что составляющая тока в ОВГ, поступающая по каналу тока, зависит только от нагрузки СГ и не зависит от характера (cos j) этой нагрузки.
Рисунок 2.1.3 – Структурная схема СВАРН СГ с токовым компаундированием
Характерной особенностью для систем с фазовым компаундированием является геометрическое суммирование составляющих токов, поступающих на ОВГ по каналам напряжения (Iu) и тока (Iг), что обеспечивается благодаря включению компаундирующего элемента, в данной схеме фазового дросселя L в канале напряжения (см. рис. 2.1.4). В качестве компаундирующих элементов могут быть также применены конденсатор, магнитный шунт и т.д.
Рисунок 2.1.4 – Структурная схема САРН СГ с фазовым компаундированием
На схеме, представленной на рисунке 4, в цепь канала напряжения включен фазовый дроссель L, имеющий большое индуктивное сопротивление. Поэтому вектор тока 
в этой цепи по характеру индуктивный и отстает по фазе от вектора напряжения на 90°. Положение вектора тока 
определяется характером тока нагрузки генератора. При активной нагрузке (j=0) вектор совпадает по фазе с вектором напряжения 
. Результирующий вектор тока возбуждения 
получается сложением векторов и , расположенных под углом a=90°. Векторная диаграмма напряжений и токов фазы А представлена на рисунке 2.1.5. При смешанной (активно-индуктивной) нагрузке вектор 
будет отставать от вектора на угол j>0, а положение вектора останется неизменным. При этом вектор тока возбуждения 
получается в результате сложения векторов и , угол между которыми a1 меньше 90°. В результате оказывается, что > .
|
|
|
Рисунок 2.1.5 – Векторная диаграмма напряжений и токов фазы А при j=0 и j>0
Таким образом, при появлении индуктивной составляющей тока нагрузки СГ под действием продольной реакции статора генератор размагнитится сильнее, что приводит к уменьшению его напряжения. Указанное действие реакции статора компенсируется тем, что система фазового компаундирования автоматически увеличивает ток возбуждения в ОВГ.
Суммирование составляющих тока возбуждения генераторов может быть обеспечено как при параллельном, так и при последовательном соединении канала напряжения и канала тока.
|
|
|
Схема параллельного включения каналов напряжения и тока показана на рисунках 2.1.4 и 2.1.6. Здесь происходит суммирование токов 
.
Рисунок 2.1.6 – Принципиальная схема СВАРН СГ с прямым фазовым компаундированием при параллельном соединении каналов напряжения и токового
Схема последовательного соединения каналов напряжения и тока представлена на рисунке 2.1.7. Здесь происходит суммирование напряжений вторичных обмоток трансформаторов ТV1 и ТА1. При последовательном соединении каналов вместо дросселя применяют трансформатор тока с воздушным зазором, т.е. компаундирующий элемент включен в цепь источника тока параллельно.
Рисунок 2.1.7 – Принципиальная схема СВАРН СГ с прямым фазовым компаундированием и последовательным соединением каналов напряжения и токового
В АРН суммирование составляющих сигналов по каналам напряжения и тока нагрузки может быть осуществлено не только электрическим, но и электромагнитным способом с помощью трансформатора компаундирования ТК.
Рисунок 2.1.8 – Структурная схема СГ фазового компаундирования с трансформатором компаундирования
|
|
|
По способу воздействия на ОВГ все СВАРН делятся на две группы:
- системы прямого регулирования (см. рис. 2.1.2), в которой АРН непосредственно воздействует на ОВГ;
- системы косвенного регулирования, в которой АРН воздействует на ОВГ через возбудитель постоянного тока для синхронного генератора с контактными кольцами, или через возбудитель переменного тока в бесщеточном синхронном генераторе (см рис. 2.1.9).
Рисунок 2.1.9 – Структурная схема САРН бесщеточного генератора
Основным достоинством бесщеточных синхронных генераторов является полное отсутствие скользящих контактов, что обеспечивает им большую эксплуатационную надежность при условии надежного крепления вращающихся вентилей. Быстродействие, масса и габаритные размеры этой САРН примерно такие же, как у САРН с возбудителем постоянного тока. На судах БСГ находят все более широкое применение.
Дата добавления: 2022-01-22; просмотров: 155; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!