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