Системы возбуждения СД и их основные свойства. Автоматическое регулирование возбуждения СД.

I. Системы возбуждения с генераторами постоянного тока. Классическая си­стема возбуждения синхронных машин, широко используемая и в настоящее время, состоит из возбудителя в виде генератора параллельного возбуждения на общем валу с синхронной машиной (см. рис. 34-1). У тихоходных машин мощ­ностью до Р_н »5000 квт для уменьшения веса и стоимости возбудителей по­следние иногда соединяют с валом синхронной машины с помощью клиноременной передачи.

Гидрогенераторы также обычно имеют возбудитель на одном валу с генера­тором. Однако при этом у мощных тихоходных генераторов с n_Н== 60 — 150 об/минразмеры и стоимость возбудителя в связи со значительной его мощностью и тихоходностью получаются большими. Кроме того, тихоходные возбудители вслед­ствие своих больших размеров обладают большой электромагнитной инерцией, что снижает эффективность автоматического регулирования и форсировки возбуж­дения. Поэтому применяют также системы возбуждения в виде отдельного быст­роходного агрегата (n== 750 — 1500 об/мин), состоящего из асинхронного дви­гателя и генератора постоянного тока. Асинхронный двигатель при этом получает питание от специального вспомогательного синхронного генератора, располо­женного на одном валу с главным гидрогенератором, а в некоторых случаях — с шин собственных нужд гидростанции или с выводов главного гидрогенератора. В последнем случае возбудительный агрегат подвержен влиянию аварий в энергосистеме (короткие замыкания и пр.), и поэтому для повышения его надежности приводные асинхронные двигатели выполняют с повышенным максимальным моментом ( ), а иногда эти агрегаты снабжают также маховиками. В виде отдельных возбудительных агрегатов выполняются также агрегаты ре­зервного возбуждения электростанций, служащие для резервирования собственных возбудителей генераторов в случае аварий и неисправностей.

Турбогенераторы мощностью до Р_н== 100 тыс. квт также обычно имеют возбудители в виде генераторов постоянного тока на своем валу. Однако при Р_н > 100 тыс. квт мощность возбудителей становится настолько большой, что их • выполнение при n_н= 3000 — 3600 об/мин по условиям коммутационной надеж-ности становится затруднительным или даже невозможным. При этом приме­няются разные решения. Например, за границей широко используются возбу-дители со скоростью вращения n_н== 750 — 1000 об/мин, соединяемые с валом турбогенератора с помощью редуктора, а также возбудительные агрегаты с асин­хронными двигателями, получающими питание с шин станции или с выводов генератора.

Применяются также некоторые разновидности систем возбуждения с маши­нами постоянного тока. Например, мощные возбудители крупных машин иногда имеют подвозбудители ,которые служат для возбуждения возбудителя.

Регулирование системы возбуждения при этом производится в цепи возбуждении подвозбудителя, в которой протекает малый ток. Этим достигается снижение мощности и веса аппаратуры управления и регулирования.

Компаундированная система возбуждения с возбудителем постоянного тока. В современных системах возбуждения широко применяется принцип компаундирования, т. е. автоматическое изменение н. с. возбуждения при и ш нении тока нагрузки синхронного генератора, подобно тол как это происходит в генератоpax постоянного тока со смешанным возбуждением при согласном включении последовательной обмотки возбуждения. Так как в обмотке якоря синхронной машины протекает переменный ток, а в обмотке возбуждения 2—постоянный ток, то в схемах компаундирования синхронных машин применяются полупроводниковые выпрямители.

Система возбуждения с токовым компаундированием

В приведенной принципиальной схеме компаундированной системы возбуждения с возбудителем постоянного тока обмотка возбуждения возбудителя 4 подключена к якорю возбудителя 3 с реостатом 6 и, кроме того, к выпрямителям 9, получающим питание от последовательных трансформаторов 7.

На холостом ходу генератора обмотка 4 получает питание только от якоря 3. По мере увеличения тока нагрузки генератора 1 напряжение вторичной обмотки трансформатора 7 будет расти, и уже при небольшой нагрузке это напряжение выпрямленное выпрямителем 9, сравняется с напряжением обмотки 4. При дальнейшем увеличении нагрузки обмотка 4 будет подпитываться от трансформатора 7 и поэтому ток этой обмотки и ток возбуждения генератора i_f будут расти с увеличением нагрузки.

При увеличении сопротивления установочного реостата 8 напряжение, подаваемое на выпрямители 9, и компаундирующее действие трансформатора 7 будут расти. При коротких замыканиях компаундирующее устройство осу­ществляет форсировку возбуждения.

Компаундирующее действие схемы зависит только от величины тока I и не зависит от его фазы. Поэтому при индуктивной нагрузке это действие слабее, чем при активной нагрузке. Такое компаундирование называется токо­вым, и при этом постоянство напряжения U в пределах диапазона нормальных нагрузок удается сохранять с точностью до ± (5—10)% . Такая точность для сов­ременных установок недостаточна, и поэтому в схемах применяется дополнительный корректор или автоматический регулятор напряжения 11, кото­рый соединен с помощью трансформатора 10 c зажимами генератора, а также с установочным реостатом 8. Регулятор 11 реагирует на изменения напряжения U и тока I и питает постоянным током дополнительную обмотку возбуждения возбудителя 5. Он состоит из статических элементов (магнитный усилитель, насыщенный трансформатор, полупроводниковые выпрямители и др.), и подроб­ности его устройства здесь не рассматриваются. Подобная система возбуждения широко применяется для генера­торов мощностью до 100 тыс.квт.