Автоматическое гашение поля синхронных генераторов

Переходные процессы при гашении поля

При коротких замыканиях внутри генератора или на его выводах генератор отключается от сети. Но токи короткого замыкания при повреждениях внутри машины или до выключателя остаются, и для их устранения необходимо быстро снизить ток возбуждения до нуля. Этот процесс называется гашением магнитного поля.

При гашении поля необходимо изменять ток в обмотке возбуждения по определенному закону. Разрыв цепи возбуждения недопустим из-за перенапряжений, а также из-за того, что запасенная в магнитном поле энергия вызовет на контактах выключателя электрическую дугу, гашение которой потребует мощного дугогасительного устройства. Медленное снижение тока в обмотке возбуждения недопустимо, так как длительное протекание аварийного тока приведет к тяжелым повреждениям машины. Поэтому необходимо изменять ток в обмотке возбуждения так, чтобы перенапряжения были допустимы, а время отключения — минимальным.

Па рис. 4.74 показана принципиальная схема возбуждения синхронных генера торов с автоматом гашения поля. При коротком замыкании замыкается контакт К2 и отключается контакт Kj. Обмотка возбуждения синхронного генератора ОВГ замыкается на резистор R2, сопротивление которого в 3—5 раз больше сопротивления обмотки возбуждения синхронного генератора. При отключении обмотки ОВГ в переходном процессе участвуют все контуры, в которых могут протекать токи. При разомкнутых обмотках якоря и демпферной обмотки время переходного процесса будет определяться постоянной времени обмотки возбуждения генератора

где Lf, >у — индуктивность и активное сопротивление обмотки возбуждения.

Чем больше активное сопротивление в контуре ОВГ, тем меньше Т(ю и тем быстрее затухает ток в обмотке возбуждения. Время TfiQ для синхронных машин равно 2-И4 с, у турбогенераторов оно больше, чем у гидрогенераторов.

Схема возбуждения с автоматом гашения поля

Рис. 4.74. Схема возбуждения с автоматом гашения поля:

В — возбудитель; Г — синхронный генератор; ОВГ — обмотка возбуждения генератора; ОВВ — обмотка возбуждения возбудителя; Rj — регулировочный резистор; К], К2 — контакты автомата гашения поля; R2 — резистор автомата гашения поля

При наличии демпферной обмотки и разомкнутой обмотки якоря необходимо время переходного процесса определять из решения двух уравнении, соответствующих условной схеме рис. 4.75:

Рис. 4.75. Схема для определения постоянных времени обмотки возбуждения

где if и 2Д — токи в обмотке возбуждения и демпферной обмотке; Lv гд — индуктивность и активное сопротивление демпферной обмотки; М — взаимная индуктивность между обмотками.

Затухание тока в обмотке возбуждения с учетом демпферной обмотки определяется постоянной времени T’d о-

При учете замкнутой обмотки якоря и демпферной обмотки уравнения имеют вид:

где Ln, га — индуктивность и активное сопротивление обмотки якоря; р — оператор дифференцирования.

При записи уравнений (4.126) считаем, что взаимная индуктивность М между обмотками одинаковая, a Lf = М + Laj, 7-д = М + 1ад, и La = М + Laa, где 1а/, 1ад, Lmi — индуктивности рассеяния обмоток возбуждения, демпферной и якоря.

Затухание тока возбуждения при учете двух контуров (обмоток якоря и демпферной) определяется постоянной времени T’dо; T’do 3> Т’/’о, для турбогенераторов 7)У = 0,14-0,2 с, а ‘Гм = 74-12 с; для гидрогенераторов 77/ =0,054-0,1 с, а Т’/ = = 34-7 с.

Ток возбуждения быстрее затухает в гидрогенераторах. Включение в контур обмотки возбуждения активного сопротивления снижает время переходного процесса. При замкнутой обмотке якоря токи в обмотке возбуждения и демпферной обмотке в начале переходного процесса затухают быстрее.

На рис. 4.76 показано затухание токов в обмотке возбуждения и изменение тока в демпферной обмотке при гашении поля.

При исследовании переходных процессов в синхронных машинах необходимо учитывать токи, протекающие в бочке ротора турбогенератора, а также токи в стали статора. Тогда число уравнений напряжения возрастает до пяти, что снова усложнит их решение.

Токи в обмотке возбуждения и демпферной обмотке при гашении поля

Рис. 4.76. Токи в обмотке возбуждения и демпферной обмотке при гашении поля

При решении уравнений (4.126) в токах статора и ротора можно выделить апериодические и периодические составляющие, которые затухают со своими постоянными времени. В настоящее время уравнения (4.126) решают на ЭВМ вместе с уравнением движения с учетом изменения частоты вращения и нелинейностей.

При аварийных отключениях генератора от сети нельзя быстро снять момент с паровой или гидравлической турбины. Поэтому ротор генератора разгоняется, и если снова не подключить генератор к сети, частота вращения ротора генератора увеличится и синхронный генератор начнет работать в асинхронном режиме. Работа синхронного генератора в асинхронном режиме допускается кратковременно при небольших скольжениях. В асинхронном режиме генератор работает с отключенной обмоткой возбуждения. При включенной обмотке возбуждения в асинхронном режиме возникают знакопеременные моменты, которые раскачивают ротор, усугубляя отрицательные последствия — увеличивается амплитуда токов, растут ударные моменты.

В асинхронном режиме при отключенной обмотке возбуждения синхронная машина работает как асинхронная. В контурах ротора протекают токи скольжения, реактивная мощность поступает из сети. В асинхронном режиме в роторе появляются потери скольжения, которые в крупных генераторах даже при скольжении в несколько сотых процентов при длительной работе недопустимы.

Процесс ресинхронизации — выхода машины из синхронного режима сопровождается сложными переходными процессами и осуществляется автоматами гашения поля (АГП) и повторного включения (ЛПВ).

При возникновении аварийной ситуации вне машины осуществляется трижды повторное подключение генератора к сети. Если короткое замыкание ликвидировано (выгорел закороченный учас ток) или устранена аварийная ситуация, машина должна как можно быстрее подключаться к сети для поддержания в системе номинального напряжения и частоты. Переходные процессы при повторном включении сопровождаются бросками токов и моментов и оказывают значительное влияние на надежную работу машины. Достоверное определение ударных моментов дает возможность правильно рассчитывать валонроводы, муфты, деформации лобовых частей обмоток и крепление к фундаменту крупных синхронных машин.

Исследование сложных переходных процессов необходимо для обеспечения надежной работы синхронных машин и энергетических систем.

Сравнение способов гашения поля синхронных генераторов

Одной из важнейших функций систем возбуждения является обеспечение гашения поля синхронной машины в нормальных эксплуатационных и аварийных режимах работы. В соответствии с ГОСТ 21558-2000 под гашением поля понимается «принудительное монотонное или колебательное снижение до нуля тока возбуждения машины». При этом, за полное время гашения поля принимается «интервал времени в секундах с момента подачи команды на гашение поля до момента, когда напряжение или ток статора турбогенератора (гидрогенератора, синхронного компенсатора), находящегося в режиме холостого хода или установившегося трехфазного короткого замыкания, достигнут значения, равного 110 % установившегося остаточного значения напряжения или тока статора при отсутствии тока в обмотке возбуждения».

Удаление энергии запасённой в роторе достигается несколькими способами:

· перекачиванием в источник питания системы возбуждения (процесс инвертирования);

· рассеиванием на добавочных защитных линейных или нелинейных сопротивлениях, которые подключаются параллельно обмотке ротора,

· рассеиванием при горении дуги в дугогасительной решётке автомата гашения поля;

· рассеиванием на активных сопротивлениях обмотки ротора и демпферных контуров (бесщеточные системы возбуждения);

Рис.1 Способы гашения поля

Все эти способы гашения поля оговорены в ГОСТ 21558-2000 (п.4.33); их общее название – устройство гашения поля (УГП).

Система гашения поля «должна обеспечивать гашение поля при всех аварийных режимах, связанных с внутренними и внешними короткими замыканиями в цепи обмотки статора синхронной машины при работе ее на сеть с исходным током возбуждения, не превышающим номинальный, а также в режиме форсировки возбуждения на холостом ходу синхронной машины».

Читайте также  Технические документы дизель генераторы

Аварийное гашение полянеобходимо для того, чтобы ограничить объём разрушений элементов конструкции машины при внутренних к.з. генератора или другого оборудования включённого между генератором и его ближайшим выключателем, либо при возникновении повреждений между зажимами системы возбуждения и контактными кольцами генератора. В этих условиях на систему гашения поля возлагаются две основные функции:

· устранение напряжения источника, которое обеспечивает подпитку током места повреждения,

· быстрое рассеивание энергии запасённой в обмотке возбуждения.

Устранение напряжения источника питания и быстрое рассеивание энергии запасённой в обмотке возбуждения может достигаться переводом преобразователя в режим инвертирования. Этот метод гашения поля очень эффективен в случае стабилизированного источника в системах независимого возбуждения.

В системах же параллельного самовозбуждения необходимо выполнить две процедуры – подключить параллельно обмотке разрядную цепь (сопротивление, дугогасительная решётка и др.) и с помощью коммутационного аппарата разорвать цепь питания обмотки возбуждения.

Очевидным является то, что быстрое гашение поля возбуждения оказывает положительное влияние на объём дефекта. Однако спорным является соотношение между временем гашения и объёмом повреждения и будет ли в результате стоимость ремонта ниже при быстром гашении. Особенно в случае повреждения внутри машины, то есть пробое изоляции на корпус на небольшом участке обмотки статора. Безусловно, в таких случаях машина должна быть демонтирована, независимо от объема повреждения. Кроме того, быстрое снижение тока возбуждения не означает, что магнитный поток уменьшается с той же скоростью, что и ток. Дело в том, что запасённая энергия определяется полным магнитным потоком. В то же время вывод тока из обмотки возбуждения непосредственно влияет только на продольный поток, в то время как затухание поперечного потока определяется ещё и импедансом по этой оси.

В связи с тем, что в системах самовозбуждения основными способами гашения поля в аварийных режимах, являются разряд энергии обмотки возбуждения на сопротивление или дугогасительную решётку, рассмотрим их эффективность в случаях их применения в машинах разной конструкции – турбогенераторах и гидрогенераторах.

При отключении автомата с дугогасительной решёткой возникает дуга, которую можно представить в виде сопротивления Rд (см. рис.2). Таким образом, до самораспада дугового разряда энергия будет гаситься на сопротивлениях Rд + Rf. Известно, чем быстрее происходит снижение тока обмотки возбуждения до нуля, тем большая часть энергии перекачивается в демпферные контура; иначе говоря, после разрыва цепи обмотки возбуждения процесс гашения поля продолжается – энергия рассеивается в демпферных контурах (рис. 2).

Рис.2 Эквивалентная схема гашения поля на дугогасительную решётку

При гашении энергии, запасённой в обмотке возбуждения на защитное сопротивление сначала параллельно обмотке возбуждения подключается сопротивление Rзащ, кратности К по отношению к сопротивлению обмотки ротора в горячем состоянии. Далее подается команда на инвертирование, и в последнюю очередь – команда на отключение автоматического выключателя (АВ). После отключения АВ ток в обмотке возбуждения не прерывается, а снижается с постоянной времени , если поле гасится в режиме к.з., либо с постоянной времени (см. рис.3) при гашении поля на холостом ходу.

Рис.3 Эквивалентная схема гашения поля на защитное сопротивление

На рис.4 и 5 представлены результаты расчётов гашения двойного тока ротора турбогенератора 500 МВт на дугогасительную решётку и на защитное сопротивление.

В первом случае Рис.4,а (гашение на решётку) ток ротора снизился до нуля через 0,5 сек,, но поле не было полностью погашено, так как напряжение на обмотке возбуждения Рис.4,б снизилось до нуля только через 0,9 с., то есть, процесс рассеивания энергии в контурах ротора затянулся ещё на 0,4 с.

а) Ток ротора

б) Напряжение на роторе

Рис.4 Гашение двойного тока ротора с помощью АГП 60-52. Турбогенератор ТВВ-500-2

При разряде энергии обмотки возбуждения на защитное сопротивление Рис.5ток обмотки возбуждения снизился до нуля через 0,86 сек. Напряжение на обмотке возбуждения также снизилось до нуля через 0,86 сек., то-есть процесс рассеивания энергии происходит одновременно со снижением тока возбуждения до нуля.

а) Ток ротора

б) Напряжение на роторе

Рис. 5 Гашение двойного тока ротора турбогенератора ТВВ-500-2 на защитное сопротивление

Полученные результаты показывают, что для турбогенераторов имеющих хорошую электромагнитную связь обмотки возбуждения с демпферной системой, уложенной в те же самые пазы, что и сама обмотка, форсированное снижение тока ротора до нуля (гашение на дугогасительную решётку) не даёт существенных преимуществ в ускорении процесса гашения поля машины по сравнению с гашением на линейное сопротивление.

Аналогичные расчёты были выполнены для гидрогенератора мощностью 240 МВт. В первом случае (гашение с АГП) ток ротора достиг нулевого значения через 1,08 сек, но полное рассеивание энергии гидрогенератора произошло через 1,3 сек.. При разряде энергии на защитное сопротивление процесс гашения поля заканчивается в момент времени if = 0. Общее время гашения составило 1,7 сек. Такой результат для гидрогенераторов обусловлен более слабой связью обмотки возбуждения и демпферной системой, чем у турбогенераторов.

Ограничивающим фактором при выборе разрядного сопротивления является испытательное напряжение изоляции ротора. Это напряжение не должно превышать 70 % амплитуды заводского испытательного напряжения обмотки возбуждения даже в наихудших условиях, например, при гашении двойного тока ротора на холостом ходу или трехфазном коротком замыкании на зажимах генератора.

Что касается разрядного резистора, то для всех типов машин может быть выбран линейный тип. Однако время гашения может быть снижено почти на 50 %, если применить нелинейные резисторы, на которых получается относительно высокое напряжение даже тогда, когда ток снижается. Такие резисторы широко известны как металлооксидные резисторы (МОХ*). Эти МОХ резисторы имеют явные преимущества, но они имеют и ряд недостатков. Способность поглощать энергию одиночным диском-сопротивлением далеко недостаточна. Из-за этих характеристик сопротивления могут подключаться только параллельно после очень строго отбора. Кроме этого, МОХ резисторы имеют тенденцию взрываться, если они перегружены. Таким образом, тщательный отбор в зависимости от энергии, которая должна быть поглощена, в сочетании с мониторингом – это необходимое условие для безопасной работы резисторов этого типа.

Ещё одно условие, ограничивающее применение этих резисторов в системах гашения поля в наших условиях, связано с тем, что в соответствии с ГОСТ 21558-2000, наши системы должны погасить двойной ток ротора на холостом ходу машины. В то время как зарубежные стандарты требуют обеспечить гашение двойного тока ротора в режиме короткого замыкания в цепи обмотки статора синхронной машины. Такое условие приводит к тому, что энергия, которые должны будут рассеять резисторы в наших системах будет больше в соотношении / .

Диапазон использования автоматов гашения поля с дугогасительной решёткой ограничен сверху максимальным значением тока и снизу минимальным током, отключение которых приводит при больших токах к повреждению дугогасительной решётки, а при малых токах – к повреждению разрывных контактов выключателя из-за того, что энергии катушек дутья не хватает для затяжки дуги в дугогасящую решётку. Кроме этого, после погасания тока в дугогасительной решётке обмотка возбуждения остаётся разомкнутой до момента включения контактора подключающего защитное сопротивление. В случаях гашения поля при внутренних коротких замыканиях машины на обмотке возбуждения возникают перенапряжения, которые могут повредить изоляцию машины.

Читайте также  Бензиновый генератор huter dy4000l характеристики

.

Рис.6 Осциллограмма гашения поля в режиме трёхфазного к.з. за трансформатором блока на холостом ходу генератора при 0.8 Uн

На рис.6 приведена экспериментальная осциллограмма гашения поля турбогенератора ТВВ-200-2 в режиме внезапного трёхфазного к.з за трансформатором блока при 0.8 номинального напряжения генератора на холостом ходу. Как видно из осциллограммы отключение АГП началось через 0.145 с после начала к.з. и через 0.085с ток в обмотке возбуждения достиг нулевого значения. Сразу после достижения тока нуля на обмотке возбуждения возникли перенапряжения величиной 3150 В частотой 50 Гц., обусловленные апериодической составляющей тока статора. Величина перенапряжения может быть и выше, если процесс гашения закончился бы раньше. В системах с гашением тока на сопротивление такой ситуации не возникает, т.к. обмотка с самого начала замкнута на защитное сопротивление.

Данная статья обращена прежде всего к Заказчику систем возбуждения турбо- и гидрогенераторов. В нашей стране при заказе оборудования отдаётся предпочтение специализированному автомату АГП производства ОАО «Силовые машины»; за рубежом – системам «кроубар», в которых используются серийные автоматические выключатели постоянного тока, применяемые в приводе и защитные сопротивления (линейные и нелинейные), шунтирующие обмотку возбуждения.

Широкое использование последних систем вызвано, с одной стороны , экономическим показателем «цена-качество»и в нашем случае «цена-функция», с другой стороны – малосерийностью производства специализированных автоматов. Как известно, монополизация продукции отрицательно влияет на её модернизацию, её развитие и, в конечном счёте, ведёт к завышению её стоимости. Именно это произошло ранее за рубежом, это же произошло и в России.

Приведенные материалы показывают, что по эффективности оба из рассмотренных способов гашения поля фактически равноценны.

* Сокращение МОХ дано по английскому термину для этого типа сопротивлений – metaloxide.

Автомат гашения поля

Выключатель магнитного поля (автомат гашения поля, АГП)- электрический аппарат, предназначенный для коммутации в цепи обмотки возбуждения крупных синхронных машин и машин постоянного тока.

При возникновении повреждения внутри синхронной машины для минимизации развития аварии и следовательно уменьшения стоимости последующего ремонта необходимо стараться погасить магнитное поле возбуждения машины в кратчайшее время. Но обмотки возбуждения синхронных машин обладают большой индуктивностью и при разрыве такой цепи в обмотке возбуждения наводится большая ЭДС, которая пробьёт её изоляцию. Часто эта проблема решается введением параллельно обмотке возбуждения (ОВ)разрядного сопротивления, которое включается на короткое время на момент запуска и останова синхронной машины: при запуске машины ОВ закорочена на разрядный резистор и машина под действием напряжения, поданного на статор (у синхронных двигателей) или посредством подачи вращающего момента от постороннего механизма (у синхронных генераторов) разгоняется на подсинхронную скорость; к ОВ и сопротивлению подаётся напряжение возбуждения, а затем отключается разрядное сопротивление. При останове порядок коммутации происходит в обратном порядке: сначала включается сопротивление, а затем отключается возбудитель. Энергия, накопленная в ОВ выделяется в виде тепла в разрядном сопротивлении. Известно, что уменьшение возбуждения будет происходить по экспоненте, по истечении времени примерно трёх постоянных времени, можно считать напряжение на ОВ равным нулю. Постоянная времени такой цепи обратно пропорциональна разрядному сопротивлению и увеличивая значение последнего можно сокращать время гашения поля. Но увеличение значения разрядного сопротивления имеет ограничение по коммутационным перенапряжениям. Т.о. время гашения для такой системы довольно велико.

Наилучшей формой тока ОВ при гашении поля является линейно-падающая с поддержанием напряжения на ОВ. Очевидно, что для этого необходимо разрядное сопротивление с нелинейной ВАХ. Применение для этой цели варисторов не может быть признано оптимальным. В качестве элемента с нелинейной ВАХ применяется электрическая дуга. Это объясняется тем, что падение напряжения на короткой дуге (длина 2-3 мм) между пластинами решётки постоянно при изменении тока широких пределах.

Главным элементом АГП является дугогасительная решётка на которой при отключении зажигаются дуги — нелинейное сопротивление. Для исключения погасания дуг и появления перенапряжений пластины решётки шунтируются секциями специального сопротивления. По включению относительно ОВ различаются:

  • АГП с параллельной решёткой;
  • АГП с последовательной решёткой.

Преимуществом первой конструкции является меньшее количество пластин в решётке; недостатком — сложная система коммутации (и следовательно сложная кинематика механизма), а также необходимость дополнительного резистора (который несколько ухудшает эффективность гашения). АГП с последовательной решёткой имеет большее количество пластин в решётке, обладает механизмом как и обычных выключателей, не нуждается в дополнительном резисторе. На практике обычно применяются АГП второго типа.

При подаче сигнала на отключение расцепитель срывает собачку, которая удерживает контакты. При этом происходит отключение сначала силовых контактов (без дуги), а затем отключение дугогасительных, при этом на последних зажигается дуга, втягиваясь в решётку она разбивается на множество малых дуг, которые производят оптимальное гашение поля. Время гашения дуги 0,2 — 1,5 секунд, в зависимости от мощности и типа машины. В крупных турбогенераторах время гашения поля при холостом ходе может достигать до 13 сек. (из-за вихревых токов в массивном роторе), время погасания дуги в АГП — доли секунды. Для гашения вихревых токов производят кратковременное реверсирование напряжение на ОВ.

В России единственным разработчиком и производителем является завод Электросила, г.Санкт-Петербург. Первая модель АГП была разработана для гидрогенераторов Волжско-Камского каскада ГЭС. [1]

АГП обычно используются в системах возбуждения турбогенераторов и гидрогенераторов. Наряду со специальными конструкциями АГП могут применяться и автоматические выключатели общего назначения с параллельно включенными варисторами. [2]

Автомат гашения поля

Выключатель магнитного поля (автомат гашения поля, АГП)- электрический аппарат, предназначенный для коммутации в цепи обмотки возбуждения крупных синхронных машин и машин постоянного тока.

Содержание

Затруднения при коммутации в цепи возбуждения [ | ]

При возникновении повреждения внутри синхронной машины для минимизации развития аварии и следовательно уменьшения стоимости последующего ремонта необходимо стараться погасить магнитное поле возбуждения машины в кратчайшее время. Но обмотки возбуждения синхронных машин обладают большой индуктивностью и при разрыве такой цепи в обмотке возбуждения наводится большая ЭДС, которая пробьёт её изоляцию. Часто эта проблема решается введением параллельно обмотке возбуждения (ОВ)разрядного сопротивления, которое включается на короткое время на момент запуска и останова синхронной машины: при запуске машины ОВ закорочена на разрядный резистор и машина под действием напряжения, поданного на статор (у синхронных двигателей) или посредством подачи вращающего момента от постороннего механизма (у синхронных генераторов) разгоняется на подсинхронную скорость; к ОВ и сопротивлению подаётся напряжение возбуждения, а затем отключается разрядное сопротивление. При останове порядок коммутации происходит в обратном порядке: сначала включается сопротивление, а затем отключается возбудитель. Энергия, накопленная в ОВ выделяется в виде тепла в разрядном сопротивлении. Известно, что уменьшение возбуждения будет происходить по экспоненте, по истечении времени примерно трёх постоянных времени, можно считать напряжение на ОВ равным нулю. Постоянная времени такой цепи обратно пропорциональна разрядному сопротивлению и увеличивая значение последнего можно сокращать время гашения поля. Но увеличение значения разрядного сопротивления имеет ограничение по коммутационным перенапряжениям. Т.о. время гашения для такой системы довольно велико.

Разрядное сопротивление с нелинейной ВАХ [ | ]

Наилучшей формой тока ОВ при гашении поля является линейно-падающая с поддержанием напряжения на ОВ. Очевидно, что для этого необходимо разрядное сопротивление с нелинейной ВАХ. Применение для этой цели варисторов не может быть признано оптимальным. В качестве элемента с нелинейной ВАХ применяется электрическая дуга. Это объясняется тем, что падение напряжения на короткой дуге (длина 2-3 мм) между пластинами решётки постоянно при изменении тока широких пределах.

Читайте также  Тех обслуживание приводов генератора

Конструкции выключателя магнитного поля [ | ]

Главным элементом АГП является дугогасительная решётка на которой при отключении зажигаются дуги — нелинейное сопротивление. Для исключения погасания дуг и появления перенапряжений пластины решётки шунтируются секциями специального сопротивления. По включению относительно ОВ различаются:

  • АГП с параллельной решёткой;
  • АГП с последовательной решёткой.

Преимуществом первой конструкции является меньшее количество пластин в решётке; недостатком — сложная система коммутации (и следовательно сложная кинематика механизма), а также необходимость дополнительного резистора (который несколько ухудшает эффективность гашения). АГП с последовательной решёткой имеет большее количество пластин в решётке, обладает механизмом как и обычных выключателей, не нуждается в дополнительном резисторе. На практике обычно применяются АГП второго типа.

Принцип работы АГП [ | ]

При подаче сигнала на отключение расцепитель срывает собачку, которая удерживает контакты. При этом происходит отключение сначала силовых контактов (без дуги), а затем отключение дугогасительных, при этом на последних зажигается дуга, втягиваясь в решётку она разбивается на множество малых дуг, которые производят оптимальное гашение поля. Время гашения дуги 0,2 — 1,5 секунд, в зависимости от мощности и типа машины. В крупных турбогенераторах время гашения поля при холостом ходе может достигать до 13 сек. (из-за вихревых токов в массивном роторе), время погасания дуги в АГП — доли секунды. Для гашения вихревых токов производят кратковременное реверсирование напряжение на ОВ.

Разработчик и изготовитель [ | ]

В России единственным разработчиком и производителем является завод Электросила, г.Санкт-Петербург. Первая модель АГП была разработана для гидрогенераторов Волжско-Камского каскада ГЭС. [1]

Применение [ | ]

АГП обычно используются в системах возбуждения турбогенераторов и гидрогенераторов. Наряду со специальными конструкциями АГП могут применяться и автоматические выключатели общего назначения с параллельно включенными варисторами. [2]

Компаундирование электрических машин, автоматическое регулирование возбуждения

Компаундирование электрических машин — система возбуждения электрических машин, при которой поток возбуждения автоматически изменяется при изменении нагрузки машин (или, в общем случае, нагрузки электрической цепи, связанной с электрической машиной).

Компаундирование машин постоянного тока осуществляется наложением на их полюса, наряду с параллельной обмоткой, включенной параллельно цепи якоря, последовательной обмотки. Такая машина называется компаундной или машиной смешанного возбуждения.

Компаундирование машин переменного тока применяется для синхронных машин — генераторов, компенсаторов, двигателей — и рассматривается обычно как система (или часть комплексной системы) автоматического регулирования возбуждения синхронной машины.

Система возбуждения — совокупность агрегатов и аппаратов, предназначенных для получения и регулирования тока возбуждения синхронных машин. Постоянный ток, протекая по обмотке возбуждения машины, образует вращающееся электромагнитное поле, создающее ЭДС на выводах статорной обмотки.

Система возбуждения являясь одним из наиболее ответственных элементов синхронной машины, оказывает существенное влияние на надежность работы электрических станций и потребителей, на устойчивость параллельной работы синхронных машин в электрической системе.

Система возбуждения синхронных машин включает:

  • обмотку возбуждения, располагающуюся либо в пазах ротора, либо на его полюсах в виде катушек. Концы ее выводятся контактным кольцам, к которым от возбудителя подается постоянное напряжение;
  • возбудитель — источник питания постоянного тока и вспомогательное оборудование к нему;
  • автоматический регулятор возбуждения, изменяющий ток возбуждения синхронной машины в соответствии с выбранным законом регулирования возбуждения.

Автоматическое регулирование возбуждения (АРВ) выполняется более эффективно и с помощью более простой и надежной аппаратуры, если в системе АРВ используется компаундирование, т. к. оно значительно уменьшает отклонения напряжения при изменении нагрузки, повышает устойчивость работы синхронной машины (а следовательно, и энергосистем в целом), облегчает пуск двигателей, соизмеримых по мощности с генераторами. Последнее весьма важно для автономно работающих электростанций малой и средней мощности.

Синхронный генератор большой мощности на электростанции

Предельно передаваемая мощность по линии электропередачи по условию статической и динамической устойчивости в значительной мере определяется параметрами системы возбуждения. Статическая устойчивость зависит от чувствительности системы возбуждения к изменению режима, что связано с типом и настройкой АРВ и постоянными времени элементов системы возбуждения (АРВ, возбудителя и обмотки возбуждения).

Электронные регуляторы напряжения с гибкой обратной связью и устройства компаундирования с коррекцией напряжения регулируют возбуждение пропорционально отклонению режимного параметра — напряжения или тока.

Эти АРВ наиболее широко применяются на синхронных машинах. Регуляторы сильного действия регулируют не только по отклонению, но и по скорости и ускорению изменения одного или двух режимных параметров (ток, напряжение, частота, угол сдвига между напряжением в некоторой точке системы и ЭДС синхронной машины).

Многочисленные варианты схем компаундирования синхронных машин подразделяются на:

Компаундирование прямое или косвенное — в зависимости от того, включен ли выход схемы системы возбуждения непосредственно в цепь возбуждения синхронной машины или через усилитель (при включении этой схемы в цепь возбуждения возбудителя или подвозбудителя). Они рассматриваются как электромашинные усилители;

Компаундирование по току, напряжению или углу синхронной машины и т. п.— в зависимости от того, какие режимные параметры, связанные с изменением нагрузки, действуют на входе схемы (в частности, имеются схемы системы возбуждения по среднему току группы синхронной машины, по току линии);

одно-, двух- или трехфазное — в зависимости от того, реагирует ли система возбуждения на изменение режимных параметров в одной или нескольких фазах цепи переменного тока;

фазовое или нефазовое — в зависимости от того, является ли система возбуждения фазочувствительной, т. е. реагирующей на изменение фазного угла между векторами тока и напряжения цепи переменного тока;

линейное или нелинейное — в зависимости от того, будет ли коэффициент пропорциональности между отклонением выпрямленного тока на выходе схемы и вызывающим его отклонением режимного параметра на входе схемы постоянным в заданных пределах изменения режима;

управляемое или неуправляемое — в зависимости от того, осуществляется ли автоматическое изменение указанного выше коэффициента посредством специального управляющего (корректирующего) воздействия.

Компаундирование синхронных машин получило широкое применение благодаря большому значению автоматического регулирования возбуждения, являющемуся одним из основных средств повышения устойчивости параллельной работы синхронных машин.

Для синхронных машин небольшой мощности (до 1—2 MВт) широко применяется прямое фазовое компаундирование (как управляемое, так и неуправляемое) с полной заменой машинного возбудителя выпрямителями — т. н. самовозбуждение синхронной машины.

Управляемое компаундирование осуществляется для установок, где требуется поддерживать постоянство напряжения машины с точностью, превышающей ±3-5%. Управление ведется т. н. корректором напряжения.

Для синхронных машин небольшой мощности с машинными возбудителями выпускаются автоматические регуляторы возбуждения по схеме фазового компаундирования, управляемого корректором напряжения.

В общей теории автоматического регулирования компаундирование электрических машин относится к системам регулирования по возмущающему действию нагрузки, которые могут сочетаться с регулированием по отклонению стабилизируемого параметра (комбинированные системы).

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: