Автоматические регуляторы напряжения.
Основные сведения
Основной функцией АРН является стабилизация напряжения СЭС посредством изменения тока возбуждения генератора.
Кроме того, схемы АРН дополняются устройствами, обеспечивающими надежное самовозбуждение СГ на холостом ходу и контурами коррекции напряжения по частоте и температуре генератора.
Все комплектное устройство, обеспечивающее самовозбуждение генератора и стабилизацию его напряжения, будем называть системой возбуждения и автоматического регулирования напряжения ( СВАРН ).
В СВАРН часть энергии переменного тока отбирается с выводов генератора, регулируется элементами АРН, преобразуется в энергию постоянного тока и подается в обмотку возбуждения генератора ( см. выше 2. РЕЖИМЫ РАБОТЫ СЭЭС. ГЕНЕРАТОРНЫЕ АГРЕГАТЫ, п. 5.2 «Системы возбуждения СГ» )..
СВАРН СГ могутбытьпостроены по одному изследующихпринциповрегулированиятокавозбуждения:
1. по отклонению регулируемой величины – напряжению генератора;
2. по возмущающему воздействию – току нагрузки ( прямое компаундирование ) или току нагрузки и коэффициенту мощности ( прямое фазовое компаундирование );
3. по отклонению регулируемой величины и по возмущающему воздействию ( комбинированные системы ).
Системы АРН, действующие по возмущению.
Для синхронных генераторов под возмущением понимают изменение тока нагрузки по значению и характеру ( амплитуде и фазе ).
Обязательным признаком таких систем является наличие в составе СВАРН транс-
форматора ( фазового ) компаундирования ТК ( рис. 3.4, а).
Рис. 3.4. Система возбуждения и автоматического регулирования напряжения с регулированием по возмущению: а – принципиальная схема; б – векторная диаграмма магнитных потоков ТК при изменении тока нагрузки по значению ( амплитуде ); в – то же, при изменении тока нагрузки по характеру ( фазе )На общем магнитопроводеТК расположены первичные обмотки тока wт, напряжения wн и вторичные, суммирующие обмотки wc.
Векторы магнитных потоков обмоток ТК совпадают с векторами токов соответствующих обмоток.
Значение вектора магнитного потока Фт, создаваемого обмотками wт , определяется значением тока нагрузки генератора, а его направление совпадает с направлением век-
тора полного тока генератора I(рис. 3.4, б).
Значение и направление вектора Фн не зависят от тока нагрузки генератора и определяются сопротивлением цепи обмоток w н. В данном случае благодаря включению компаундирующего элемента (дроссель L) вектор тока и магнитного потока в обмотках w н
отстает от вектора напряжения генератора примерно на угол 90° (рис. 3.4, б).
Магнитные потоки Фт и Фн создают в совокупности суммарный магнитный поток
Фс = Фт + Фн,который пересекает суммирующую обмотку и индуктирует в ней переменную ЭДС.
Эта ЭДС выпрямляется при помощи выпрямительного мостика UZ, вследствие чего через обмотку возбуждения СГ протекает постоянный ток возбуждения.
В соответствии с соотношениемЕ = сωФ, чем больше ток возбуждения, тем больше магнитный поток Ф и тем больше ЭДС СГ.
На практике изменение тока нагрузки генератора происходит одновременно как по значению, так и характеру.
Для упрощения объяснения рассмотрим изменение тока нагрузки поочередно, сначала по его значению ( рис. 3.4, б ) , а затем по характеру ( рис. 3.4, в ).
В случае увеличения тока нагрузки СГ без изменения фазы (см. рис. 3.4, б) ( φ = соnst ) напряжение генератора может уменьшиться, однако вместе с током нагрузки увеличится магнитный поток обмоток тока до значения Ф'т. Соответственно увеличится магнитный поток суммирующих обмоток Фсдо значения Ф'с. Ток возбуждения СГ возрастет, и напряжение восстановится до номинального значения.Таким образом, в СГ токовые обмотки wтвыполняют ту же роль, что последовательная обмотка возбуждения в генераторах постоянного тока смешанного возбуждения, а именно: компенсировать своим магнитным потоком потерю напряжения вследствие увеличения нагрузки. Напомним, что именно благодаря наличию последовательной обмотки возбуждения генераторы постоянного тока смешанного возбуждения не нуждаются в автоматических регуляторах напряжения и поэтому применяются в качестве основных генераторов, предназначенных для производства электроэнергии.
В случае изменения тока нагрузки генератора по фазе при постоянном его значении (рис. 3.4 в) ( I = соnst ) изменяется размагничивающее действие продольной составляющей магнитного потока реакции статора. В результате ЭДС генератора также изменит свое значение. На диаграмме в связи с увеличением индуктивной составляющей тока вектор Фт переместится в положение Фт". Суммарный магнитный поток увеличится до значения Фс">Фс. Ток возбуждения СГ увеличится, а напряжение стабилизируется.
Регулирование тока возбуждения СГ по значению и характеру ( амплитуде и фазе ) тока нагрузки называется амплитудно-фазовым компаундированием. В переводе с английского глагол tocompound означает «смешивать», в данном случае, смешивать магнитные потоки токовых обмоток и обмоток напряжения и получать суммарный магнитный поток, пересекающий витки суммирующих обмоток.
В рассмотренной схеме суммирование воздействий тока нагрузки и напряжения выполнено электромагнитным путем, т.е. суммированием магнитных потоков токовых обмоток Фти обмоток напряженияФнпри помощи трансформатора компаундированияТК.
Значительныеразмеры и масса ТК ухудшаютмассогабаритныепоказатели СЭС, кроме того, мощнаямагнитная система ТК увеличиваетвремяпереходныхпроцессов.
Принципиально возможно суммирование воздействий тока нагрузки и напряжения электрическим путем, т.е. суммированием не магнитных потоков, а напряжений, одно из
которых пропорционально току нагрузки, а второе – напряжению генератора. Обычно такое суммирование применяют для генераторов небольшой мощности – до нескольких десятков кВт.
Дата добавления: 2017-01-08; просмотров: 2783;