Типы генераторов и их характеристики
Для создания в генераторах магнитного поля служат электромагниты, которые возбуждаются током постороннего источника или током той же машины. В первом случае машину называют генератором с независимым возбуждением, а во втором — с самовозбуждением. В зависимости от способа включения обмотки возбуждения генераторы с самовозбуждением делят на генераторы параллельного и смешанного возбуждения.
Генератор независимого возбужденияа (рис. 149). Обмотка возбуждения ОВ, регулировочный реостат Р и амперметр РА подключают к аккумуляторной батарее йВ или другому внешнему источнику постоянного тока. К обмотке якоря Я подсоединены приемник энергии г, а также амперметр РА1 и вольтметр РУ, контролирующие ток И напряжение в цепи.
Перед пуском генератора отключают приемники электроэнергии и полностью включают сопротивление регулировочного реостата Р. Включив первичный двигатель, устанавливают номинальную частоту его вращения и медленно уменьшают сопротивление регулировочного реостата Р до тех пор, пока вольтметр РУ не покажет номинального напряжения.
При эксплуатации необходимо знать основные характеристики генератора.
Рис. 149. Схема генератора независимого возбуждения
Рис. 150, Характеристики генератора независимого возбуждения
Характеристика холостого хода (рис. 150, а) выражает зависимость э. д. с. генератора Е от тока в обмотке возбуждения 1в при постоянной частоте вращения генератора и выключенной нагрузке, т. е. Е — f (/ в) при п const и 1 0.
При разомкнутой цепи возбуждения (/„ — 0) в обмотке якоря индуцируется небольшая э. д. с. ?ост порядка 10-15 В, обусловленная остаточным магнетизмом сердечников полюсов машины. С возрастанием тока возбуждения будут увеличиваться магнитное поле и э. д. с, генератора, пока не произойдет насыщения сердечников полюсов машины. При уменьшении тока возбуждения магнитное поле и э. д.с. генератора будут уменьшаться по кривой, лежащей несколько выше восходящей, за счет гистерезиса. Таким образом, характеристика холостого хода зависит от магнитных качеств машины. Обычно точка А, соответствующая номинальной э. д. с. Е„, находится на перегибе кривой. Если бы она была на прямолинейном участке характеристики, напряжение генератора сильно изменялось бы с изменением нагрузки, а работа в области насыщения полюсов, где э д. с. мало зависит от тока возбуждения, ограничивала бы возможность регулирования напряжения.
Внешняя характеристика (рис. 150, б) выражает зависимость напряжения генератора U от тока нагрузки 1 при постоянной частоте вращения якоря и неизменном сопротивлении цепи возбуждения, т. е. U 1 (/) при п const и rB const. Для снятия внешней характеристики следует установить номинальную частоту вращения первичного двигателя и номинальное напряжение при номинальном токе в цени якоря. После этого уменьшают ток нагрузки до нуля, оставляя постоянными частоту вращения и сопротивление цепи возбуждения. При уменьшении нагрузки генератора снижается падение напряжения на якоре Uя 1ягя и соответственно растет напряже ние генератора U Е 1ягя до значения U Uu. По внешней характеристике определяют напряжение генератора при различных нагрузках. Изменение напряжения AU [(U Q U„)>Un\ ¦ 100% для генераторов независимого возбуждения 5 10%.
Регулировочную характеристику 1в — f (/) при п const и U — const (рис. 150, в) снимают так же, как и внешнюю, но при этом напряжение генератора поддерживают постоянным. Для этого следует уменьшать ток возбуждения 1в при уменьшении нагрузки и увеличивать его с увеличением последней. Регулировочная характеристика показывает, каким должен быть ток возбуждения при различных нагрузках генератора, чтобы его напряжение осталось неизменным.
Генератор параллельного возбуждения (рис. 151). Схема генератора параллельного возбуждения отличается от схемы генератора независимого возбуждения тем, что цепь возбуждения подключена не к батарее аккумуляторов, а к зажимам якоря. В обмотку возбуждения ОВ, имеющую значительное сопротивление, ответвляется небольшая часть общего тока (1-3% номинального значения). При пуске генератора без нагрузки витки обмотки якоря сначала пересекают силовые линии остаточного магнитного поля полюсов машины. Вследствие этого в обмотке якоря возбуждается небольшая э. д. с. (10-15 В), образующая слабый ток в обмотке возбуждения. Этот ток усиливает магнитное поле полюсов, т. е. число пересекаемых силовых линий. Таким образом, до определенного значения увеличивается сначала э. д. с. машины, а затем и ток возбуждения.
Самовозбуждение машины может происходить в случае, если магнитный поток, созданный током возбуждения, совпадает с потоком остаточного магнетизма. Если генератор не самовозбуждается, следует остановить первичный двигатель и, переключив выводы обмотки возбуждения генератора, изменить направление тока возбуждения. 0; U 0) достигнет очень большого значения.
В генераторе параллельного возбуждения ток нагрузки 1 = Шг будет увеличиваться только до критического значения 1 кр = = (2-у2,5)/н. Когда машина выйдет из режима магнитного насыщения, ее напряжение U будет снижаться быстрее, чем сопротивление нагрузки г, и ток 1 начнет уменьшаться.
При коротком замыкании напряжение U и ток возбуждения 1в =
— — UlrB будут равны нулю. Поэтому в обмотке якоря наведется незначительная э. д. с. Ёост только за счет остаточного магнетизма и ток короткого замыкания 1кз — ?ост/гя будет меньше номинального тока.
Генераторы параллельного возбуждения получили широкое распространение, так как они не требуют специального источника постоянного тока для питания обмотки возбуждения.
Генератор смешанного возбуждения (рис. 153, а). Для правильной работы генератора токи в главной параллельной ОВШ и дополнительной последовательной ОВС обмотках возбуждения должны иметь одинаковое направление.
⇐Реакция якоря и коммутация тока | Электропитающие устройства и линейные сооружения автоматики, телемеханики и связи железнодорожного транспорта | Общие сведения о двигателях постоянного тока⇒
Характеристика холостого хода и нагрузочная характеристика генератора постоянного тока с независимым возбуждением
Характеристика холостого хода генератора
Приводим генератор постоянного тока с независимым возбуждением во вращение со скоростью ω при отсутствии напряжения на обмотке возбуждения, при этом на зажимах якоря появится напряжение, которое называется напряжением остаточного магнетизма.
Схема генератора постоянного тока с независимым возбуждением.
Подаем напряжение на обмотку возбуждения и увеличиваем с помощью Rв ток в обмотке возбуждения. Ток в обмотке возбуждения нужен до тех пор, пока генератор не попадет в область насыщения. Теперь плавно уменьшаем ток в обмотке возбуждения до нуля. При токе возбуждения равным нулю меняем полярность на зажимах генератора и начинаем увеличивать ток в обмотке возбуждения до области насыщения, затем уменьшаем этот ток до нуля, меняем полярность на обмотке возбуждения и увеличиваем то к в обмотке возбуждения до насыщения. Получаем полную характеристику холостого хода.
Характеристика холостого хода генератора постоянного тока с независимым возбуждением.
Полная характеристика холостого хода генератора представляет собой петлю гистерезиса и связана с сортом стали, из которой изготовлен генератор. Площадь петли гистерезиса равна потерям на перемагничивание стали.
Характеристика холостого хода состоит из 2-х ветвей: верхняя называется нисходящая, нижняя – восходящая.
Чем уже петля гистерезиса, тем меньше потери, кроме того при узкой петле будут и меньше расхождения напряжения на восходящей и нисходящей ветвях характеристики холостого хода.
Для расчетов и исследования используют усредненную характеристику холостого хода, которая проходит посреди петли гистерезиса через нуль.
Нагрузочная характеристика генератора
Схема генератора постоянного тока с независимым возбуждением для получения нагрузочной, внешней и регулировочной характеристик.
Приводим генератор во вращение со скоростью ω и при разомкнутом ключе K. Начинаем увеличивать ток в обмотке возбуждения, пока напряжение на выходе генератора не достигнет номинального значения. Напряжение возрастает по характеристике холостого хода. При значении тока iв равному номинальному замыкаем ключ K и включаем сопротивление нагрузки Rн. По обмотке якоря начинает протекать ток. Как только по обмотке якоря начинает протекать ток, согласно уравнению напряжения генератора:
Uхх = Eа
U = Eа – Iа · ΣRа
Если изменять ток в обмотке возбуждения, мы получим характеристику при токе I1=const.
В режиме холостого хода напряжение на зажимах генератора, которое называется напряжением холостого хода, равно ЭДС генератора.
Как только к обмотке якоря будет подключено сопротивление нагрузки, напряжение начнет снижаться по двум причинам:
1. Увеличение падения напряжения на активных сопротивлениях якорной цепи.
2. Снижение магнитного потока Фδ, а следовательно и ЭДС якоря Eа в результате действия размагничивающей реакции якоря.
Если увеличивать ток в якоре, характеристика пойдет еще ниже.
Eа = Cm · Фδ · ω
Таким образом, нагрузочные характеристики представляют собой семейство характеристик для различных значений токов нагрузки (от 0 до Iном).
Влияние двух факторов учитывается с помощью, так называемого, характеристического треугольника (реактивного треугольника) – это треугольник, катеты которого пропорциональны току якоря, учитывают снижение напряжения в генераторе, работающем под нагрузкой. Катет AB учитывает влияние реакции якоря, а катет BC – падение напряжение на активных сопротивлениях якорной цепи.
Совместное влияние этих двух факторов учитывается гипотенузой AC.
Нагрузочная характеристика генератора постоянного тока с независимым возбуждением.
Внешнюю, регулировочную и характеристику короткого замыкания см. здесь
© ГБПОУ КК ПАТИС
ГБПОУ КК ПАТИС
Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Краснодарского края
Приморско-Ахтарский техникум индустрии и сервиса
Адрес: 353860 г. Приморско-Ахтарск, ул. Тамаровского, 85
тел: 8 (861-43) 2-35-94, 8 (861-43) 2-18-98
Адрес сайта: http://патис.рф
Социальные сети: VK и OK
Электронная почта: [email protected]
Режим работы:
ПН — СБ: с 8. 00 до 16.00
Выходные дни: ВС
Учредители
Наименование:
Министерство образования, науки и молодежной политики Краснодарского края
Адрес: 350063 г. Краснодар, ул. Рашпилевская, 23
тел:
Адрес сайта: minobr.krasnodar.ru
Электронная почта: [email protected]
Режим работы:
ПН.ВТ.СР.ЧТ. – с 09.00 до 18.00
ПТ. – с 09.00 до 17.00
Перерыв на обед: с 13.00 до 13.50
Выходные дни: СБ.ВС.
Наименование:
Департамент имущественных отношений Краснодарского края
Адрес: 350000 г. Краснодар, ул. Гимназическая, 36
Канцелярия: 8 (861) 268-24-08
Факс: 8 (861) 267-11-75
Специалист по работе с обращениями граждан — консультации, запись на прием — телефон 267-11-78
Телефон горячей линии по вопросам земельных отношений: 8 (861) 992-33-35
Адрес сайта: diok. krasnodar.ru
Электронная почта: [email protected]
Режим работы:
ПН.ВТ.СР.ЧТ. – с 09.00 до 18.00
ПТ. – с 09.00 до 17.00
Перерыв на обед ПН.ВТ.СР.ЧТ.: с 13.00 до 13.50
Перерыв на обед ПТ.: с 13.00 до 13.40
Выходные дни: СБ.ВС.
Генераторы с независимым возбуждением — Справочник химика 21
Генератор УЗГ-0,5 малой мощности собран по схеме с независимым возбуждением эта схема имеет определенные преимущества при относительно невысокой мощности. Генератор с независимым возбуждением состоит из задающего генератора, предварительного усилителя и оконечного усилителя. [c.39]
Ламповые ультразвуковые генераторы выпускают с независимым возбуждением и с самовозбуждением. В ультразвуковых генераторах с независимым возбуждением можно плавно регулировать частоту электрических колебаний, поэтому они получили более широкое распространение по сравнению с генераторами с самовозбужде-цием.
ЛАМПОВЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ С НЕЗАВИСИМЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ [c.121]
В основе действия лампового генератора с независимым возбуждением лежит возможность электронной лампы обеспечить многократное усиление мощности входного сигнала. [c.121]
Преимуществом лампового генератора с независимым возбуждением является возможность щирокой и плавной регулировки его частоты, недостатком — усложненная и громоздкая схема с большим количеством радиоэлементов. Область применения этих генераторов— питание технологических устройств с преобразователями, имеющих острую резонансную характеристику, например станков для механической обработки твердых материалов, а также — проведение исследований и снятия характеристик ультразвуковых колебательных систем. [c.121]
Такой сварочный генератор может быть выполнен на базе обычного генератора с независимым возбуждением с добавлением размагничивающей обмотки с небольшим числом витков крупного сечения. [c.270]
Мотор-генератор. Получивший широкое распространение в промышленности мотор-генератор состоит из мотора переменного тока, сидящего на одном валу с генератором постоянного тока. При больших мощностях и больших силах тока употребляют два одинаковых генератора, вращаемые одним мощным мотором. Генераторами постоянного тока служат обычно шунтовые динамомашины с самовозбуждением или машины с независимым возбуждением. Те и другие отличаются достаточно устойчивым напряжением при колебании нагрузок. Генераторы с независимым возбуждением (рис. 143) при питании обмотки возбуждения от независимого источника позволяют осуществлять неограниченную регулировку напряжения. Независимое возбуждение применяется также и в тех случаях, когда вырабатываемое [c.237]Автогенераторы часто используют как задающие генераторы для создания колебаний высокой частоты в генераторах с независимым возбуждением. [c. 60]
ГЕНЕРАТОРЫ С НЕЗАВИСИМЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ [c.60]
Импульсные генераторы могут создаваться также путем использования генератора с независимым возбуждением и введением в схему импульсной модуляции. [c.137]
Наиболее эффективно оборудование для высокочастотного предварительного нагрева пластмасс. Оно состоит из двух основных частей лампового высокочастотного генератора и технологического устройства. Для диэлектрического нагрева в отечественной промышленности используют преимущественно генераторы с самовозбуждением (автогенераторы). Отличие автогенератора от генератора с независимым возбуждением состоит в том, что в первом из них напряжение возбуждения подается на сетку лампы не от постороннего источника э. д. с., а от собственной системы колебательных контуров через обратную связь, причем частота колебаний определяется параметрами колебательной системы. Процесс самовозбуждения состоит в возникновении переменного тока определенных мощности и частоты за счет преобразования энергии источника постоянного тока, питающего анодную цепь лампы. Автогенератор может содержать один или несколько колебательных контуров. Электронная лампа в автогенераторе не только поддерживает колебания в его колебательной системе за счет источника постоянного тока, но, являясь нелинейным элементом, ограничивает эти колебания по амплитуде. [c.307]
Генераторы с независимым возбуждением. Схема соединения по фиг. 14. Возбуждение магнитного поля получается от особого источника тока или особого возбудителя (самовозбуждение, см, стр. 757). [c.768]
Схема лампового генератора с независимым возбуждением приведена на рис. 44. На рисунке показаны источники напряжения смещения Ес и напряжения анодного питания Е . В сеточную цепь лампы включен источник возбуждения i/ , а в анодную—нагрузка Z, которая обычно в ультразвуковых генераторах подключается через выходной трансформатор Тр. [c.157]
Рассмотренный генератор с независимым возбуждением (рис. 44) для своей работы требует подачи на сетку напряжения возбуждения, получаемого от специального возбудителя. Обычно ультразвуковой генератор с независимым возбуждением содержит несколько каскадов, в число которых входит задающий генератор (автогенератор), вырабатывающий напряжение нужной частоты и один или несколько каскадов усиления. [c.162]
Другим типом генератора является генератор с независимым возбуждением или усилитель мощности высокой частоты. В ламповом генераторе с независимым возбуждением (рис. 16) а и — напряжения источников анодного питания и сеточного смещения 1, и и i, е — соответственно эффективные и мгновенные значения силы тока и напряжения. В цепь сетки включается возбудитель переменного высокочастотного напряжения (типа автогенератора), а в анодную цепь между точками а и б через выходной трансформатор подключена нагрузка — магнито-стриктор с импедансом 2. В качестве параметров триода используют [c.60]
Стабильность и точность установки частоты относится к генераторам с независимым возбуждением. Они определяются характером нагрузки, являющейся резонансной системой. Ее эталонность определяет требования по стабильности, предъявляемые к генераторам. Так, при работе с магнитострикционными преобразователями, озвучивающими жидкие среды, стабильность частоты должна быть не хуже = 5-10 . [c.155]
Генератор — независимое возбуждение — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 4
Генератор — независимое возбуждение
Cтраница 4
Внешняя характеристика генератора независимого возбуждения представлена на рис. 4.6. Анализ этой характеристики показывает, что с ростом тока нагрузки напряжение на выходе генератора ( при неизменных скорости вращения и токе возбуждения) уменьшается. Объясняется это действием двух причин: размагничивающим влиянием реакции якоря и падением напряжения 1ага в цепи обмотки якоря. [46]
При испытании генератора независимого возбуждения в режиме холостого хода следует измерить величину напряжения между era щетками сначала при отсутствии тока в обмотке возбуждения, а затем при монотонном увеличении этого тока до предельно возможной величины. [47]
Основной недостаток генераторов независимого возбуждения, несколько ограничивающий их применение — необходимость в постороннем источнике постоянного тока — возбудителе. [48]
Обычно для генераторов независимого возбуждения А. [50]
Основным недостатком генераторов независимого возбуждения является необходимость в постороннем источнике энергии постоянного тока — возбудителе. Однако возможность регулирования напряжения в широких пределах, а также сравнительно жесткая внешняя характеристика этого генератора являются его достоинствами. [52]
Внешняя характеристика генератора независимого возбуждения U f ( I) при iB const и n const ( рис. 9 — 6) определяет зависимость напряжения генератора от его нагрузки в естественных условиях, когда ток возбуждения не регулируется. [53]
Говоря о генераторах независимого возбуждения, следует упомянуть о тахогенераторах постоянного тетка. Последние представляют собой генераторы небольшой: мотп. Магнитное поле некоторых тахогенераторов возбуждается обмоткой возбуждения, некоторых — постоянными магнитами. [54]
Говори о генераторах независимого возбуждения, следует упомянуть о тахогенераторах постоянного тока. Последние представляют собой генераторы небольшой мощности ( обычно до нескольких ватт), служащие для косвенного измерения частоты вращения валов машин и механизмов с целью ее контроля или для автоматизации работы установок в зависимости от частоты вращения. Магнитное поле некоторых тахогенераторов возбуждается обмоткой возбуждения, некоторых — постоянными магнитами. [55]
Так как у генератора независимого возбуждения по условию / const, то пренебрегая реакцией якоря, следует считать Ф const, а значит, и Е const. [57]
Известны номинальные данные генератора независимого возбуждения ( см. рис. 11.1): Р1 [ СН 178кВт, UHOK: — 230B, / я. [58]
Одним из недостатков генераторов независимого возбуждения является то, что для их работы необходимо иметь отдельный источник, питающий цепь возбуждения. Однако напряжение генератора возможно получить и без дополнительного источника. Для этого используют, например, схему параллельного включения обмотки якоря и обмотки возбуждения. [60]
Страницы: 1 2 3 4 5
Генератор независимого возбуждения
В случае независимого возбуждения цепь возбуждения и цепь якоря генератора являются электрически разделенными, поэтому ток возбуждения и напряжение генератора (а следовательно, и нагрузка) независимы.
Это позволяет регулировать магнитный поток вместе с напряжением генератора в достаточно широких пределах. Регулировку осуществляют введением в цепь возбуждения регулировочного реостата Rш.
Схему включения и конструкцию реостата выбирают исходя из того, чтобы ток возбуждения не прерывался, так как обмотка возбуждения, обладающая большой индуктивностью, при размыкании ее цепи тока может индуктировать большую э. д. с. самоиндукции, которая опасна для целости изоляции обмотки возбуждения и может вызвать значительное искрообразование между размыкаемыми контактами.
Мощность, которая необходима для цепи возбуждения, составляет 1—3% от номинальной мощности генератора. Это позволяет экономично осуществлять регулирование работы генератора. В результате изменения силы тока возбуждения изменяется главный магнитный поток и пропорциональная ему э. д. с.: Eя = СEФn.
Зависимость э. д. с. от силы тока возбуждения при условии разомкнутой цепи якоря (Iя = 0) и постоянства частоты вращения n = const является характеристикой холостого хода (Ея = Fя(Iя)). При переведении ее в другой масштаб может получить магнитную характеристику.
Если цепь возбуждения разомкнута (Iв = 0) и якорь продолжает вращение, то Eя ? 0 вследствие того, что в массивной станине генератора от имеющейся ранее работы сохранилась определенная остаточная индукция. Когда якорь вращается в поле остаточной индукции, его обмотка индуктирует небольшую э. д. с. Ея0а.
Для снятия характеристики холостого хода необходимо подать напряжение на обмотку возбуждения, после чего постепенно увеличивать силу тока возбуждения до максимально допустимых значений, замеряя получившиеся значения э. д. с. Таким образом, получим восходящую ветвь характеристики.
После этого постепенным понижением силы тока возбуждения получаем нисходящую ветвь характеристики. Ее расположение немного выше расположения восходящей ветви, так как проявляется возросшее влияние гистерезиса.
При выключении возбуждения остаточный магнетизм и э. д. с., соответствующая ей (Ея0а), будут намного больше, чем в предыдущих условиях. Однако данный остаточный магнетизм является неустойчивым, и спустя определенное время после отключения возбуждения индуктируемые им поток и э. д. с. уменьшаются до величин, которые имели место при начальных условиях (Ея0а).
Таким образом, характеристика холостого хода имеет форму петли, что вызвано наличием стали в магнитной цепи машины. В верхней части характеристика холостого хода значительно загибается в сторону оси абсцисс. Данный участок характеризует насыщение стали машины. Чаще всего генераторы постоянного тока работают в условиях, которые соответствуют насыщенной части данной характеристики. Из-за возникающего насыщения напряжение генератора меньше реагирует на изменения нагрузки вследствие ослабления влияния реакции якоря на основной поток и э. д. с. машины.
Еще одной важной характеристикой генератора служит зависимость напряжения U от силы тока якоря Iя при условии, что сопротивление цепи возбуждения Rв и частота вращения n не изменяются. Данная зависимость имеет название внешней характеристики.
Для получения данной характеристики необходимо нагрузить генератор до номинального тока Iном в условии номинального напряжения на зажимах генератора. Для установления напряжения при- меняют регулирование силы тока возбуждения Iв. После этого постепенно уменьшают ток якоря до нуля без изменения сопротивление цепи возбуждения. У генератора независимого возбуждения при этом ток возбуждения изменяться не будет.
Напряжение на зажимах цепи якоря генератора не превышает его э. д. с., так как присутствуют потери напряжения в сопротивлении обмотки якоря Rя и переходном контакте щеток и коллектора:
U = Eя – IяRя.
Зависимость U = F (Iя) была бы прямой при постоянстве э. д. с. Ея.
Однако полезный поток машины при увеличении нагрузки уменьшается под действием реакции якоря, при этом пропорционально уменьшается и э. д. с. Ея. Результатом является то, что внешняя характеристика изгибается в сторону оси абсцисс. По внешней характеристике можно определить номинальное изменение напряжения в генераторе, которое характеризует изменение напряжения на его зажимах, вызываемое изменением нагрузки от номинальной до нуля при неизменном токе возбуждения и неизменной скорости. Если генератор не обладает компенсационной обмоткой, эта величина составляет примерно 5—15%.
Если сила тока якоря больше, чем номинальное значение, и при этом уменьшается сопротивление нагрузки, то напряжение генератора будет дальше понижаться, но машина будет работать в условиях перегрузки, которая будет выражаться в нагревании обмоток якоря, щеток и коллектора, в результате под щетками может возникнуть искрение.
Для того чтобы приемники электроэнергии работали нормально, нужно поддерживать постоянным напряжение на их зажимах при изменении общей нагрузки генератора. Для этой цели применяется регулирование тока возбуждения. Регулировочная характеристика генератора — это зависимость силы тока возбуждения Iв от силы тока якоря Iя при условии, что напряжение U и частота вращения n остаются постоянными. По такой характеристике можно определить, как надо изменять силу тока возбуждения для обеспечения постоянства напряжения при изменении нагрузки. Данная кривая сначала почти прямолинейна, но затем загибается вверх от оси абсцисс в результате того, что на нее влияет насыщение магнитопровода машины.
Генератор с независимым возбуждением
Содержание:
Генератор с независимым возбуждением
Генератор с независимым возбуждением. В отдельном генераторе возбуждения обмотка возбуждения питается от внешнего источника постоянного тока source. In схема такого генератора(рис. 2.1) Реостат КН-нагрузочные резисторы, предназначенные для регулирования тока возбуждения. О характеристиках генератора судят по основным характеристикам-холостому ходу, внешним, регулировочным характеристикам и др. 。Характеристики холостого хода называются электронными зависимостями. d. генератор Eo / » at » от тока возбуждения S Текущая нагрузка/) USI / / я-о и заданная скорость вращения если n = sop $ 1; / = / i = 0. = 0 d для OE. S-Yao IST вызвано потоком остаточного магнетизма. Обычно это будет 1 4% от s / n.
По характеристикам холостого хода определяется насыщение магнитопровода машины. Точки, соответствующие номинальному напряжению, обычно располагаются на изгибах (коленях) кривой холостого хода. Внешней характеристикой является зависимость напряжения между клеммами генератора от тока нагрузки/ = I при постоянной скорости и постоянном сопротивлении цепи возбуждения. {/=f ( / ) fornn= co $ {; NsB = sop $ 1. Напряжение 1!На клемме цепи возбуждения Цвет Константа patching. So fn = = sop $ 1. компания ACV Внешние характеристики снимаются следующим образом. Во-первых, 1) номинальный ток при номинальном напряжении P/ k = LSH протекает, например ток возбуждения / В и сопротивление нагрузки.
- Затем, при / в = sop $ 1, сопротивление#n увеличивается, и измерения амперметра и вольтметра записываются (рис. 2.1). Внешний вид внешних характеристик (рис.2.3) может быть объяснен на основе основных уравнений генератора. 10%. Небольшое значение Lee является преимуществом генератора. Для генератора с независимым возбуждением ток короткого замыкания / к превышает номинальное значение в несколько раз, поэтому короткое замыкание в цепи якоря (#n = 0) опасно. Регуляторной характеристикой является зависимость тока возбуждения от тока нагрузки / in = = / ( / ) для n = sop $ 1; II = sop $ 1. Управляющая характеристика (рис.2.4) показывает, как изменить ток/ в так, чтобы при изменении тока нагрузки/напряжения на клеммах генератора не изменялось.
При необходимости регулирования напряжения в широком диапазоне используется независимый генератор возбуждения. Людмила Фирмаль
- Внешняя характеристика (рис. 2.3) показывает, что напряжение генератора уменьшается с увеличением нагрузки. На основе уравнения Если V = CEPf-1nPr = cp $ 1, n = cpz1, то легко доказать, что его можно поддерживать постоянным только путем изменения потока. Поэтому необходимо изменить ток возбуждения. Существенным недостатком данного генератора является то, что для питания обмотки возбуждения требуется внешний источник постоянного тока. Рисунок 2.4.Регулировка характеристик генератора путем независимого возбуждения.
Смотрите также:
Предмет электрические машины
Системы и методы управления возбуждением генератора
Системы возбуждения Системы возбуждения можно определить как систему, которая подает ток возбуждения на обмотку ротора генератора. Хорошо спроектированные системы возбуждения обеспечивают надежность работы, стабильность и быстрый переходный отклик.Четыре распространенных метода возбуждения включают:
- Шунтирующий или самовозбужденный
- Система усиления возбуждения (EBS)
- Генератор на постоянных магнитах (PMG)
- Вспомогательная обмотка (AUX).
- Силиконовый управляемый выпрямитель (SCR) — определяет уровень мощности статора и определяет его срабатывание для напряжения возбудителя. Может вызвать проблемы при использовании с нелинейными нагрузками.
- Полевой транзистор (FET) — определяет уровень мощности от статора и преобразует его в сигнал с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) на возбудитель. Этот стиль АРН может использоваться для методов возбуждения. Нелинейные нагрузки не вызывают обратной связи, приводящей к сбоям возбуждения.
Шунтирующий метод отличается простой и рентабельной конструкцией, обеспечивающей входное питание АРН. Этот метод не требует дополнительных компонентов или проводки. При возникновении проблем устранение неисправностей упрощается за счет меньшего количества компонентов и проводки для проверки.
Когда генератор вращается, статор подает входное напряжение на АРН.Кроме того, в АРН есть датчики, контролирующие выход статора.АРН питает возбудитель и выпрямляется до постоянного тока. Для вывода нагрузки на статор наводится ток.
Самым большим недостатком этой системы является то, что на АРН влияет нагрузка, которую питает генератор. Когда нагрузка увеличивается, напряжение начинает уменьшаться, и АРН должен подавать больший ток на возбудитель, чтобы поддерживать спрос. Это доводит AVR до предела возможностей. Если АРН выходит за его пределы, поле возбуждения схлопывается.Выходное напряжение снижено до небольшой величины.
Если произойдет короткое замыкание в цепи питания АРН, генератор не будет иметь источника возбуждения. Это вызывает потерю выходной мощности генератора.
Генераторы с шунтирующим или самовозбуждением могут использоваться при линейных нагрузках (постоянная нагрузка). Приложения с нелинейными нагрузками (переменная нагрузка) не рекомендуются для генераторов с этим методом возбуждения. Гармоники, связанные с нелинейными нагрузками, могут вызывать пробои поля возбуждения.
Система усиления возбуждения (EBS) Система EBS состоит из тех же основных компонентов, которые подают входы и получают выходы от AVR. Дополнительные компоненты в этой системе:- Модуль управления усилением возбуждения (EBC)
- Генератор усиления возбуждения (EBG).
Модуль управления EBC подключается параллельно к АРН и возбудителю. EBC получает сигнал от AVR. При необходимости контроллер подает на возбудитель различные уровни тока возбуждения на уровнях, которые зависят от потребностей системы.
Дополнительная мощность, подаваемая в систему возбуждения, поддерживает требования к нагрузке. Это позволяет генератору запускаться и восстанавливать напряжение возбуждения.
Эта система возбуждения не рекомендуется для приложений с непрерывным питанием.Он предназначен для аварийного или резервного питания. При запуске генератора система EBS отключается до достижения рабочей скорости. EBG все еще генерирует мощность, но контроллер не направляет ее.
Система обеспечивает динамический отклик, дешевле и отвечает требованиям по обеспечению 300% тока короткого замыкания. Нелинейные нагрузки, такие как запуск двигателя, улучшаются по сравнению с методом шунтирования или самовозбуждения.
Генератор постоянных магнитов (PMG) Генераторы, оснащенные постоянными магнитами, являются одними из самых известных методов с раздельным возбуждением.На ведомом конце вала генератора установлен постоянный магнит.PMG подает изолированное питание на АРН, когда вал генератора вращается. AVR использует дополнительную мощность при питании нелинейных нагрузок, таких как: запуск двигателей.
Чистая, изолированная, непрерывная трехфазная форма волны генерируется при вращении вала генератора.
Некоторые из преимуществ использования генераторов, оборудованных методом возбуждения PMG:
- Поле возбуждения не сжимается, что позволяет устранить длительные короткие замыкания.
- Изменение нагрузки не влияет на поле возбуждения.
- Напряжение создается при первом запуске и не зависит от остаточного магнетизма в поле.
- При запуске двигателя поле возбуждения не разрушается из-за отсутствия питания АРН.
Этот метод имеет отдельное поле возбуждения, однако он не использует компонент, прикрепленный к ведомому концу вала генератора. Эти методы используют вращение вала и постоянный магнит или генератор для обеспечения дополнительного возбуждения.
В статор установлена дополнительная однофазная обмотка.Когда вал генератора вращается, основные обмотки статора подают напряжение на АРН, как и во всех вышеупомянутых методах.
Дополнительные однофазные обмотки подают напряжение на АРН. Это создает дополнительное напряжение возбуждения, необходимое при питании нелинейных нагрузок.
Для приложений с линейной нагрузкой можно использовать методы возбуждения с шунтом, EBS, PMG и AUX. Шунтирующее возбуждение — наиболее экономичный метод.
Для приложений с нелинейной нагрузкой можно использовать методы возбуждения EBS, PMG и AUX.Возбуждение PMG является наиболее распространенным и широко используемым.
>> Вернуться к статьям и информации <<Сравнение систем возбуждения генераторов
12 сентября 2016 г., Опубликовано в статьях: Energize
, Грег Лалиберте, Cummins Power Generation
Производители генераторных установок предлагают различные варианты подачи питания на автоматический регулятор напряжения (АРН), и выбор правильного варианта важен для обеспечения правильной работы генераторной установки.Хотя для систем возбуждения доступно несколько вариантов, каждая из них имеет свои уникальные особенности, которые обеспечивают преимущества для различных приложений.
В этой статье обсуждаются четыре метода возбуждения, преимущества и недостатки каждого метода, а также рекомендации по выбору правильного метода в зависимости от требований приложения.
Методы возбуждения включают:
- Самовозбуждающийся (шунт)
- Система наддува возбуждения (EBS)
- Генератор на постоянных магнитах (PMG)
- Вспомогательная обмотка (AUX)
Процесс для генератора переменного тока и АРН выглядит следующим образом:
- Линии измерения напряжения АРН подключены к главному статору и используются для управления напряженностью поля генератора переменного тока для поддержания постоянного напряжения на выходе генераторной установки при различных условиях с помощью АРН.
- Входное питание АРН поступает одним из многих способов, описанных в документе.
- Входная мощность используется АРН для подачи постоянного тока на статор возбудителя, а измерение уровня напряжения используется для определения уровня, при котором АРН индуцирует сигнал переменного тока на роторе возбудителя.
- Выход переменного тока ротора возбудителя затем выпрямляется на выход постоянного тока главного ротора генератора и, в конечном итоге, индуцируется на главном статоре для выхода нагрузки.
Для того, чтобы этот процесс работал, АРН должен иметь мощный источник питания, который будет обеспечивать соответствующую величину тока возбуждения, когда это необходимо, особенно в переходной ситуации.Без мощного источника питания система не сможет восстанавливать напряжение во время запуска двигателя или неисправности. Это может привести к затруднению запуска двигателя и потенциальному повреждению; или отключение системы из-за потери поля в генераторе. АРН также могут иметь различную конструкцию, что будет влиять на их способность обеспечивать соответствующее возбуждение в зависимости от измерения напряжения и потребляемой мощности.
Здесь будут рассмотрены два типа конструкции: кремниевый управляемый выпрямитель (SCR) и полевой транзистор (FET).Каждый тип конструкции может влиять на производительность системы в сочетании с типом возбуждения.
Виды возбуждения
Шунт
Шунтирующее (самовозбуждающееся) возбуждение использует выход главного статора для получения мощности для входа в АРН. Этот же выход используется для определения выхода генератора переменного тока, чтобы продолжить правильное регулирование напряжения, необходимого для входа возбудителя (рис. 1).
Рис. 1: Шунтирующее возбуждение.
Это очень простой и экономичный подход к обеспечению необходимой входной мощности, которая требуется АРН для правильного возбуждения генератора переменного тока. Он не требует дополнительных деталей или проводки и может упростить поиск и устранение неисправностей. Простота шунтирующего возбуждения также приводит к его самому большому недостатку, поскольку на качество входной мощности АРН напрямую влияют нагрузки, которые генератор переменного тока питает ниже по потоку. Когда происходит переходный процесс из-за подключения / запуска нагрузки или неисправности на выходе, напряжение и частота будут падать, и АРН должен выдавать больший ток возбуждения, чтобы поддерживать напряжение.
При снижении входного напряжения и частоты питание АРН может стать проблемой, особенно в случае короткого замыкания, когда напряжение падает. В этом случае АРН может не иметь возможности поддерживать напряжение достаточно долго, чтобы устранить неисправности, расположенные ниже по потоку, поскольку основное поле в генераторе переменного тока может разрушиться.
Гармоники, вызванные питанием нелинейных нагрузок, также могут быть проблемой для шунтирующей системы возбуждения. Это связано с колебаниями входной мощности, которые могут ограничивать способность АРН обеспечивать соответствующую выходную мощность.
Система наддува возбуждения (EBS)
EBS — это еще одна форма возбуждения, которая обеспечивает «усиление» типичной самовозбуждающейся системы. Конструкция этой системы соответствует той же схеме шунтирующего возбуждения для измерения напряжения и ввода мощности в АРН, а также включает в себя модуль управления повышением возбуждения (EBC) и небольшой генератор повышения возбуждения (EBG), добавленные к неприводному концу вал генератора.
Этот модуль управления подключен к АРН и дает АРН возможность задействовать различные уровни повышенного тока возбуждения в зависимости от потребностей системы. Дополнительная мощность, выходящая из EBG, параллельна типичным выходным линиям возбудителя AVR (рис. 2) и включается AVR, когда это необходимо, через команду EBC.
Рис. 2: Возбуждение EBS.
Эта мощность питает систему возбуждения генератора, поддерживая нагрузку до тех пор, пока расположенный ниже выключатель не сможет устранить неисправность или позволить генератору подхватить двигатель и запустить восстановление напряжения. EBG, хотя внешне похож на систему возбуждения генератора с постоянными магнитами (PMG), не рассчитан на непрерывную подачу мощности на АРН и предназначен для более коротких выходных ситуаций.Во время запуска генератора EBS отключается, чтобы предотвратить чрезмерный скачок напряжения. EBG в это время создает потенциал напряжения, но не обеспечивает возбуждения. Конструкция системы EBS обеспечивает динамический отклик в ситуациях запуска двигателя и короткого замыкания. Это то, что отличает EBS от PMG.
Поскольку EBG рассчитан на непостоянное использование, это менее дорогой и компактный вариант, который по-прежнему отвечает требованиям обеспечения 300% тока короткого замыкания и улучшенного запуска двигателя.
Генератор на постоянных магнитах (PMG)
Одной из наиболее известных форм возбуждения является отдельно возбужденное возбуждение или PMG. Этот метод фактически размещает дополнительный небольшой генератор с постоянными магнитами на неприводной стороне генератора переменного тока для выработки энергии для АРН (рис. 3).
Рис. 3: Возбуждение PMG.
Выход генератора с постоянными магнитами изолирован от помех на основном выходе генератора переменного тока и выдает чистую, непрерывную трехфазную форму волны, пока вал генератора переменного тока вращается, тем самым предотвращая любые нарушения входной мощности АРН.PMG обеспечивает надежный изолированный вход питания для AVR, где значительное искажение формы волны напряжения могло быть проблемой в самовозбуждающейся системе.
Система возбуждения PMG имеет ряд преимуществ как для запуска двигателя, так и для ситуаций с нелинейной нагрузкой, например:
- Обеспечивает устойчивый ток короткого замыкания (SSC) в условиях неисправности, который предотвращает коллапс поля и позволяет устранять неисправности ниже по потоку.
- Нелинейные нагрузки не влияют на возможность подачи питания на возбудитель.
- Сильное нарастание напряжения при первом запуске, вместо того, чтобы полагаться на остаточный магнетизм.
- Изоляция от высоких переходных режимов в ситуациях запуска двигателя, которые в противном случае ограничили бы способность АРН обеспечивать полное возбуждение для восстановления напряжения и, в конечном итоге, крутящего момента, чтобы двигатель быстро набирал скорость.
Хотя системы PMG увеличивают длину, вес и сложность по сравнению с шунтирующими системами, системами EBS и AUX, это наиболее часто используемая система возбуждения для приложений с высокими требованиями к характеристикам для запуска двигателя, выборочной координации и нелинейных нагрузок.
Вспомогательная обмотка
Вспомогательная обмотка (AUX) — это другая форма возбуждения, которая много лет использовалась во многих типах приложений, включая морские и промышленные. Хотя это менее распространенный тип возбуждения, он не является новой технологией и становится более практичным в более крупных установках.
В конструкции AUX основное поле используется для выработки энергии для АРН через отдельную обмотку статора. Обмотка представляет собой отдельную однофазную обмотку, которая вставляется в главный статор вместе с основной выходной обмоткой.Это устраняет необходимость в отдельном PMG на конце генератора и позволяет избежать проблем, которые могут возникнуть у Shunt с устойчивой выходной мощностью и гармониками из-за нелинейных нагрузок.
Электроэнергетическая конструкция компании состоит из трех катушек, все катушки соединены последовательно
(рис. 4). При нормальной работе (от холостого хода до полной нагрузки) устройство будет использовать первую гармонику поля для выработки мощности для АРН. Однако в условиях запуска двигателя и SSC быстро нарастающая 3-я гармоника поля
становится доминирующим источником питания от вспомогательной обмотки. Это сбалансированное использование двух гармоник обеспечивает сильную реакцию во время запуска двигателя и условий SSC, сверх того, что необходимо для обеспечения 300% тока в течение 10 с.Рис. 4: Вспомогательная обмотка.
Некоторые преимущества обмотки AUX заключаются в том, что она приводит к более короткой осевой длине генераторной установки и снижению производственных затрат, поскольку требуется меньше оборудования для установки по сравнению с системами PMG. Хотя его входное напряжение на АРН может в определенной степени зависеть от вырабатываемой мощности, это оказывает незначительное влияние на производительность устройства.Это также обеспечивает очень надежное решение с низким уровнем отказов. Конструктивно взаимная индуктивность с основной обмоткой сведена к минимуму, и благодаря этому искажения формы сигнала в основной обмотке из-за нелинейных нагрузок не повлияют на характеристики АРН.
И PMG, и обмотка AUX подходят для требовательных приложений.
Строительство АРН
Тип конструкции АРН может существенно повлиять на способность каждого из этих типов цепей возбуждения. Системы типа SCR и FET имеют независимые цепи измерения входной мощности и напряжения. Во всех четырех системах возбуждения линии измерения напряжения отводятся от главного статора, что может привести к искажению сигнала обратной связи по напряжению из-за гармоник, вызванных подключенными потребителями нагрузками. То, как две системы работают с силовой цепью и линиями измерения напряжения, важно для рабочих характеристик генераторной установки.
Рис. 5: Возбуждение вспомогательной обмотки.
Типы АРН
SCR AVR
Система типа SCR определяет уровень напряжения на выходе генератора переменного тока и использует этот уровень для измерения времени срабатывания SCR.Он должен определять, когда переключатель должен быть включен, и когда он будет выключен. Уровень напряжения используется в качестве контура обратной связи, чтобы определить, когда переключатель должен быть включен, и переключатель выключится в зависимости от того, когда форма волны напряжения достигнет нуля, иначе называемого переходом через нуль. Время, в течение которого переключатель находится во включенном состоянии, определяет количество энергии, передаваемой на возбудитель, как показано на рис. 6. Он также использует нулевые точки на этих линиях для определения частоты системы, когда магнитный датчик не используется.Это влияет на время срабатывания SCR и может также использоваться для регулировки электронного регулятора.
Рис. 6: Система возбуждения, управляемая SCR.
Это может быть особенно проблематичным при нелинейных нагрузках, поскольку гармонические искажения и индуцированные «выемки» (рис. 7) могут вызвать дополнительные точки пересечения нуля, которые заставят систему с трудом подавать соответствующее количество возбуждения. Это также может привести к неправильному определению частоты и возникновению ложной неисправности из-за превышения скорости.
По этим причинам АРН типа SCR не рекомендуется для больших объемов нелинейной нагрузки с шунтирующими системами или системами возбуждения EBS. Эмпирическое правило для этих двух систем при питании нелинейных нагрузок заключается в том, что система может выдерживать примерно 25% номинального значения нелинейного генератора переменного тока, прежде чем искажение станет чрезмерным. Использование PMG или AUX будет улучшением из-за более чистой входной мощности, поэтому не будет неправильных переходов через ноль, вызывающих преждевременное отключение SCR, но линии измерения напряжения по-прежнему будут проблематичными из-за искаженного напряжения, поскольку переходы через ноль по-прежнему будет приводить к неправильному возбуждению и неточным показаниям частоты (если не используется магнитный датчик).
Рис. 7: Субуправляемое возбуждение с искаженной формой входного напряжения.
Полевой транзистор AVR
Система АРН на полевых транзисторах имеет много преимуществ, которые подходят для всех четырех систем возбуждения для повышения производительности в отношении нелинейных нагрузок и потенциальных искажений. В случае FET AVR линии измерения напряжения измеряются и преобразуются для управления схемой с широтно-импульсной модуляцией (PWM) для выхода возбуждения. Преобразованный сигнал определяет рабочий цикл ШИМ-сигнала и, в конечном итоге, величину применяемого возбуждения, как показано на рис. 8. Этот метод предотвращает переход через ноль к единичному событию или метку от воздействия на величину возбуждения за счет постоянной подачи импульсов и регулировки рабочего цикла. Форма входного сигнала мощности используется только для вывода возбуждения и фильтруется и выпрямляется в сигнал постоянного тока.
Это предотвращает влияние качества электроэнергии на возбуждающую способность системы. AVR типа FET также использует магнитный датчик для измерения скорости двигателя и получает частоту только из этого сигнала, предотвращая ложную информацию о частоте из-за нелинейных нагрузок.Эффект от использования AVR типа FET с каждым из обсуждаемых AVR является значительным. При использовании шунтирующей системы возбуждения или системы возбуждения EBS проблема гармоник из-за нелинейного loa
Рис. 8: Система возбуждения с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ).
DS в основном устранены, а с системами PMG или AUX несколько ограничений для систем типа SCR были полностью устранены.
Заключение
Несмотря на то, что для систем возбуждения доступно несколько вариантов, каждая из них имеет уникальные особенности, которые обеспечивают преимущества для различных приложений.Для простых приложений, требующих недорогого решения с небольшим количеством двигателей или нелинейными нагрузками, шунтирующее возбуждение может быть подходящим выбором. Обычно это больше подходит для небольших генераторов, поскольку приложения менее требовательны. Как только приложение диктует необходимость запуска нескольких двигателей, улучшения запуска двигателя и / или удовлетворения требований к устойчивости к устойчивому короткому замыканию для избирательной координации, система возбуждения EBS обеспечит уровень возбуждения, необходимый в этой немного более сложной ситуации, и по более низкой цене, чем PMG.
Для наиболее требовательных приложений, требующих запуска большого двигателя, улучшенной пусковой способности двигателя, требований нелинейной нагрузки и устойчивой способности к короткому замыканию во время крупных повреждений, системы возбуждения обмоток PMG и AUX должны быть оценены на предмет соответствия потребностям приложения. Использование генератора с постоянными магнитами изолирует источник питания АРН от выхода генератора и обеспечивает постоянную выходную мощность. Обмотка AUX использует гармоники, присущие генератору, для уменьшения размера установки, при этом обеспечивая мощный пуск двигателя и устойчивую способность к короткому замыканию.
Свяжитесь с Кеннетом Гейнором, Cummins, тел. 011 321-8725, [email protected]
Статьи по теме
- Портал ресурсов правительства ЮАР по коронавирусу COVID-19
- Постановлениями министерства предлагается 13813 МВт нового строительства на ГЭС, без Eskom
- Настало время для южноафриканской национальной ядерной компании Necsa
- Разбираясь со слоном в комнате, это Эском…
- Интервью с министром полезных ископаемых и энергетики Гведе Манташе Регулятор возбуждения генератора переменного тока независимой работы
- 1.
Системы возбуждения постоянного тока : Используйте генераторы постоянного тока для питания поля обмотки синхронной машины.
- 2.
Системы возбуждения переменного тока : Используйте генераторы переменного тока с помощью вращающихся или статических выпрямителей для питания обмотки возбуждения генератора.
- 3.
Статические системы возбуждения : Используйте трансформаторы и выпрямители для преобразования переменного тока в постоянный для возбуждения обмотки возбуждения генератора.
- 1.
Отдельные системы возбуждения, которые являются статическими или бесщеточными : Эти системы не зависят от сбоев и неисправностей, которые происходят в электроэнергетических системах, и могут вызывать возбуждение. Бесщеточные системы используются для возбуждения более крупных генераторов (выработка электроэнергии ∼ 600 МВА) и в легковоспламеняющихся и взрывоопасных средах. Бесщеточные системы состоят из генератора переменного тока, вращающегося диодного моста на роторе и поля на статоре.Когда эта система оснащена пилотным возбудителем, она состоит из другого генератора переменного тока на статоре и реализуется с возбуждением постоянными магнитами на роторе. Попытки построить бесщеточную систему с тиристорным мостом не увенчались успехом из-за проблем с надежностью управления тиристором. Результатом этой проблемы является существенный недостаток этих систем, а также невозможность обеспечить снятие возбуждения генератора. Еще один недостаток — более медленный отклик системы, особенно при слабом возбуждении (рис.9.16).
Рис. 9.16. Принципиальная схема бесщеточной системы возбуждения.
- 2.
S elf-excitation systems : Преимущества этой системы — простота и низкая стоимость. Питание тиристорного или транзисторного моста осуществляется от выводов генератора через трансформатор. Основным недостатком является то, что напряжение питания возбуждения и, следовательно, ток возбуждения напрямую зависят от выходного напряжения генератора. Существуют и бесщеточные системы самовозбуждения, но они мало используются.
- 1.
Более высокий ток грузоподъемность и их пригодность для применения в вращающихся машинах.
- 2.
Тиристоры менее чувствительны к вибрации, ускоряющей силе и экстремальным погодным условиям, а именно к температуре.
- 3.
Выходные токи можно плавно регулировать в широком диапазоне как для нормальной работы, то есть для принудительного режима работы и режима работы без возбуждения, который также известен как противовозбуждение.
- Шунтирующее возбуждение Здесь обмотка возбуждения имеет большое количество витков тонкой проволоки и возбуждается от источника напряжения. Таким образом, обмотка возбуждения имеет высокое сопротивление и пропускает небольшой ток. Обычно он возбуждается параллельно цепи якоря, отсюда и название обмотка шунтирующего поля. Поскольку напряжение якоря машины постоянного тока остается по существу постоянным, шунтирующее поле можно регулировать, помещая в его цепь внешнее последовательное сопротивление.
- Последовательное возбуждение Здесь обмотка возбуждения имеет несколько витков толстого провода и возбуждается током якоря, помещая его последовательно с якорем, и поэтому она известна как последовательная обмотка возбуждения. Для заданного тока возбуждения управление этим полем достигается с помощью дивертора — низкого сопротивления, подключенного параллельно последовательной обмотке. Более практичный способ последовательного управления полем — это изменение количества витков обмотки с помощью подходящих ответвлений, которые выводятся для целей управления.На рисунке 7.17 показано физическое расположение шунтирующих и последовательных обмоток возбуждения на одном полюсе машины.
Возбудитель / регулятор систем управления кинетикой SVRI выпрямитель спроектирован и рассчитан на возможность нанесения увлекательных поля постоянного тока генератора переменного тока, работающего независимо от других генераторов и / или НЕ подключены к электросети сетка.
Выпрямитель SVRI в корпусе система подачи возбуждения поля генератора переменного тока из «черного» начало «условие использования остатка магнетизм, регулирующий постоянный ток к генератору поле для стабильной работы генератора и емкость для 150% номинального поля принуждение.Регулировка постоянного напряжения SVRI и разрешение на форсирование полей система возбуждения SVRI для компенсации для «спада напряжения» в результате от вариаций ступенчатой или импульсной нагрузки. Твердотельная логика кинетики схема обеспечивает временной интервал Предотвращение цепи фазового обратного переключения генератор поля и возбудитель от работает в «принудительном» режим в течение длительного периода времени.
SVRI, автономная работа выпрямитель возбудителя / регулятора является самодостаточным. закрытый, твердотельный, полупроводниковый комплектная система возбуждения, содержащая, изолирующий трансформатор сухого типа, полупроводниковый выпрямительный мост (3 фаза с кумулирующим диодом), сплошной состояние схемы запуска SCR, поле форсирование мощности, «черный старт» схема нарастания генератора и NEMA1 стальной корпус.SVRI разработан выдерживать высокоиндуктивную нагрузку условия работы генератора переменного тока приложения возбуждения поля.
Имеются системы возбуждения в модульном исполнении или шасси для панели управления установка и системные OEM-приложения.Доступны индивидуальные дополнительные функции и подробно описан под заголовком «параметры». Дополнительные опции кроме перечисленных имеются; заводские прикладные инженеры доступны для оказания помощи в предоставлении дополнительных функции для удовлетворения конкретного приложения требования.
Возбуждение генератора 101
Генераторы превращают механическую энергию в электрическую, перемещая электрические проводники в магнитном поле. Возбуждение создает электромагнитное поле, которое вызывает это механическое преобразование в электрическое. Рич Деннис из Emerson представил основы управления возбуждением на встрече группы пользователей Ovation в 2017 году.
Управление возбуждением включает регулирование синхронной машины, возбудитель, синхронную машину для энергосистемы.Регулятор является источником управления, а система возбудителя — источником энергии. Система регулятора включает в себя контроль напряжения, контроль тока, контроль коэффициента мощности, ограничители и защиту, стабилизатор системы питания, контроль мигания поля, контроль снятия возбуждения и контроль полевого выключателя. Системы возбуждения могут быть вращающимися или статическими. Вращение включает бесщеточные и щеточные типы, а статическое электричество включает составные источники и потенциальные источники.
Генератор имеет первичный двигатель, такой как турбина или дизельный генератор.Система возбуждения создает в роторе электромагнитное поле. Статор имеет обмотку якоря, в которой индуцируется электрическая энергия.
Чем сильнее создаваемое магнитное поле, тем сильнее вырабатывается электрическая энергия. Сила магнитного поля регулируется путем управления током, подаваемым на ротор. Трехфазная электрическая энергия создается тремя отдельными проволочными обмотками статора.
Ток для создания электромагнитного поля — это постоянный ток (DC), который может варьироваться от 50 до 9000 ампер и более в зависимости от размера генератора.Современные системы возбуждения статичны, где постоянный ток создается путем выпрямления переменного тока с помощью трансформаторов тока насыщения (SCT) и трансформаторов силового потенциала (PPT). Для создания возбуждения требуется источник, прежде чем он сможет работать самостоятельно от генератора.
Подсистемы для системы возбуждения включают процессоры и устройства ввода-вывода, которые контролируют напряжение и ток на клеммах генератора, напряжение и ток возбуждения, напряжение и ток поля вращающегося возбудителя, управляющие переключатели, состояние выключателя и разрешения по безопасности.Выходы включают оповещение, аварийные сигналы, счетчики и полный набор данных для распределенной системы управления. Для подачи тока возбудителя на каждый конец катушки ротора требуется силовая шина.
Полевые выключатели используются для защиты как переменного, так и постоянного тока генератора. Выпрямители мощности преобразуют мощность переменного тока в мощность постоянного тока. Системы охлаждения поддерживают рабочие температуры, необходимые для надежной работы. Система полевого разряда требуется для отвода энергии от ротора при замедлении механического источника энергии.Полевое мигающее оборудование используется для создания начального электромагнитного поля до тех пор, пока генератор не создаст достаточное напряжение для самовозбуждения и поддержания преобразования механической энергии в электрическую.
Рич описал решения Ovation Excitation для обеспечения первоначального интерфейса и проектирования оборудования, проектирования вплоть до установки и текущих испытаний. Контроллер возбуждения Ovation соответствует стандарту IEEE 421 и подходит для множества индивидуальных и дополнительных опций в соответствии с приложением.
Возбуждение ротора — обзор
10.3 АРН с управлением возбуждением ротора
Ток возбуждения, необходимый для генератора, обеспечивается системой возбуждения. АРН является жизненно важным компонентом этой системы вместе с возбудителем или источником питания, измерительными элементами, PSS и блоком защиты.
Источник питания возбуждения может быть от возбудителя, который представляет собой отдельный генератор постоянного или переменного тока. Возбудитель имеет обмотку возбуждения (постоянный ток) в статоре и обмотку якоря в роторе. В случае генератора возбудителя переменного тока трехфазный переменный ток индуцируется в обмотке ротора, который выпрямляется с помощью диода, тиристора или транзисторного моста, установленного в роторе.Однако для бесщеточной системы возбуждения и с пилотным возбудителем якорь в статоре и поле представляет собой постоянный магнит. Однако главным возбудителем является генератор переменного тока на роторе. Различные варианты и варианты систем возбуждения изображены на рис. 2.40.
Системы возбуждения ротора обычно делятся на три группы в зависимости от источника питания, используемого для возбуждения (IEEE, 2006):
Существует еще одна общая и широкая классификация систем возбуждения, которая классифицируется по источникам мощности возбуждения.Два основных класса:
Первоначально выходное напряжение генератора контролировалось отдельным небольшим генератором или возбудителем, соединенным с валом генератора. Поле было установлено на статоре с АРН, регулирующим его входной ток. Ротор возбудителя действует как генератор постоянного тока, а выход возбудителя затем управляется АРН для подачи возбуждения постоянного поля основного генератора через контактные кольца.
Вышеупомянутая система привела к задержке нарастания магнитных полей как в возбудителе, так и в основном генераторе.Поэтому была разработана идея системы самовозбуждения / шунтирующего возбуждения. В этой системе был исключен отдельный возбудитель, и источник питания использовался непосредственно от выходной клеммы генератора с соответствующими управляемыми выходными выпрямителями для цепи возбуждения поля постоянного тока. Преимущество этой системы возбуждения заключается в том, что она может мгновенно изменять выходное напряжение для подачи необходимого тока, необходимого для управления основным генерируемым напряжением. Хотя задержка в обмотке возбуждения основного генератора все еще сохраняется, что диктуется ее постоянной времени, доступность источника более высокого напряжения для подачи мгновенного требуемого тока возбуждения снижает задержку.
В системе самовозбуждения / шунтирующего возбуждения выходное напряжение генератора не доступно на начальной стадии пуска ТГ. Чтобы справиться с этой ситуацией, первоначально система возбуждения была перепрошита кратковременным подачей постоянного тока от аккумуляторной батареи станции. Эта процедура помогла развить адекватную напряженность поля для генерации достаточного напряжения на клеммах, которое, в свою очередь, могло быть возвращено в качестве источника питания для запуска нормальной системы возбуждения. Некоторые проблемы все еще существуют в этой системе; поскольку машина запускается на малых скоростях, система возбуждения должна быть включена с самого начала.Этот тип возбуждения импульсным возбуждением подходит для турбин с осевым потоком, где турбина уже работает на довольно высокой скорости.
Была необходима альтернативная схема, чтобы избежать всех этих проблем, что означало обеспечение другого источника питания во время запуска ТГ. Пусковое возбуждение будет продолжаться до тех пор, пока набор ТГ не будет готов производить необходимую мощность для питания системы самовозбуждения. В этот момент источник питания возбуждения переключается на систему, подключенную к выходной клемме генератора.Источником питания пускового возбуждения может быть трансформатор станции, дизельный генератор или газовая турбина, которая должна быть доступна все время.
Выпрямители, доступные сегодня, представляют собой мостовую схему на основе тиристоров с цифровой системой регулирования напряжения. Другие важные и необходимые аксессуары включают полевые автоматические выключатели, резисторы полевого разряда, трансформаторы напряжения, входные автоматические выключатели переменного тока, блок предохранителей и т. Д.
10.3.1 Бесщеточная система возбуждения для АРН
АРН имеет контактные кольца, щетки и коммутаторы. и является немного громоздким, поэтому была разработана бесщеточная система возбуждения, которая широко используется для обеспечения постоянного тока для создания магнитного поля ротора для основного генератора.Бесщеточная система возбуждения состоит из главного возбудителя и пилотного возбудителя. На рис. 9.16 показан вариант расположения и расположения различных принадлежностей системы возбуждения синхронного генератора.
Пилотный возбудитель включает неподвижную обмотку якоря в виде генератора переменного тока с выпрямителем и постоянного магнитного поля в виде постоянного магнита и установлен на том же валу ротора, что и основной генератор ТГ. Главный возбудитель, с другой стороны, включает в себя стационарное магнитное поле постоянного тока и обмотку якоря в виде генератора переменного тока с выпрямителем на том же валу ротора, что и основной генератор установки ТГ.
Каждый раз, когда вал ротора ТГ вращается, электродвижущая сила (ЭДС) возникает на выводах генератора или якоря пилотного возбудителя из-за эффекта вращения магнитного поля постоянного магнита. Создаваемое таким образом переменное напряжение преобразуется выпрямителями в постоянное из постоянного. Этот выпрямленный выход постоянного тока затем подается на стационарную обмотку возбуждения главного возбудителя. Как только этот ток протекает через поле, на вращающихся выводах генератора основного возбудителя возникает ЭДС из-за эффекта относительного движения магнитного поля и обмотки генератора возбудителя.Это переменное напряжение снова преобразуется выпрямителями в постоянное из постоянного. Этот выпрямленный выход постоянного тока затем подается на вращающуюся обмотку возбуждения на валу ротора основного генератора.
Поскольку основной генератор возбудителя, связанные с ним выпрямители и обмотка возбуждения основного генератора все установлены на роторе, соединение между ними не требует каких-либо скользящих контактов в виде контактных колец, щеток и т. Д. Таким образом, функция бесщеточная система возбуждения. Использование бесщеточного устройства повышает надежность / доступность и эффективность за счет уменьшения потерь.Также уменьшается проблема обслуживания. Другой вид бесщеточной системы возбуждения показан на рис. 2.40.
10.3.2 Использование тиристоров / полупроводников в бесщеточной системе возбуждения
Обычно тиристоры используются в цепи вращающихся выпрямителей главного возбудителя вместо полупроводниковых диодов по следующим причинам:
Многие предпочитают силовые транзисторы тиристорам из-за низкой (переходной емкости) эффекта dV / dT и лучших коммутационных характеристик.Биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT) популярны из-за преимущества их входных MOSFET в сочетании с преимуществом биполярности биполярных переходных транзисторов (BJT). Использование IGBT в выпрямителях, а также в управлении приводами переменного тока очень популярно. Время переключения IGBT может отличаться от MOSFET, но быстрее, чем у BJT. ABB Unitrol — это пример управления возбуждением с помощью IGBT.
10.3.3 Выход контроллера АРН и управление затвором тиристоров в бесщеточной системе возбуждения
Цифровая или микропроцессорная система управления берет измеряемую переменную с трансформатора напряжения на выходной клемме генератора и проверяет значение ошибки, вычитая ее. до установленного значения по желанию.Выход контроллера представляет собой импульсы одинаковой величины, но время их появления на затворе тиристора, то есть на затворе срабатывания или срабатывании, зависит от выхода контроллера. Цифровые системы управления силовыми транзисторами выдают импульсы тока для управления входной базовой схемой, но для IGBT это устройство, управляемое напряжением.
10.3.4 Влияние управления VAR на ток поля АРН / ротора
Во многих случаях ротор выходит из строя из-за протекающего через него очень большого тока, который необходим для поддержания напряжения на клеммах генератора.Изоляция ротора, подверженная сильным механическим нагрузкам, при чрезмерном нагреве из-за высокого тока ротора может выйти из строя на более ранней стадии, чем обычно ожидаемый срок службы. Поскольку ремонтные работы ротора отнимают много времени и являются дорогостоящими, прилагаются большие усилия для снижения тока ротора до значения меньше предельного, но все же безопасного и стабильного. Используя подходящий метод и оборудование для управления реактивной VAR, выходной ток генератора может быть уменьшен с заметным улучшением коэффициента мощности, что, в свою очередь, потребует меньшей ЭДС генератора для поддержания напряжения на выходных клеммах, совместимого для подключения к сети.
Возбуждение (магнитное) двигателя: 네이버 블로그
Возбуждение (магнитное) двигателя
Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки. Пожалуйста, помогите улучшить эту статью, добавив цитаты из надежных источников. Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален. (Ноябрь 2010 г.)
Генератор переменного тока для электростанции с прямым приводом мощностью 100 кВА с отдельным генератором-возбудителем с ременным приводом, дата c. 1917.
Электрогенератор или электродвигатель состоит из ротора, вращающегося в магнитном поле.Магнитное поле может создаваться постоянными магнитами или катушками возбуждения. В случае машины с катушками возбуждения ток должен течь в катушках для генерации поля, в противном случае мощность не будет передаваться на ротор или от него. Процесс создания магнитного поля с помощью электрического тока называется возбуждением.
Катушка возбуждения может быть соединена шунтом, последовательно или вместе с якорем машины постоянного тока (двигателя или генератора)
[править] Возбуждение в генераторах
Слева показан самовозбуждающийся генератор постоянного тока с шунтирующей обмоткой, а справа — магнито-генератор постоянного тока с магнитами постоянного поля.Выходная мощность генератора с параллельной обмоткой изменяется в зависимости от потребляемого тока, а выходная мощность магнето стабильна независимо от изменений нагрузки.
Генератор постоянного тока с независимым возбуждением и биполярными полевыми магнитами. Подобные генераторы с раздельным возбуждением обычно используются на крупных электростанциях. Меньший генератор может быть либо магнето с магнитами постоянного поля, либо другим самовозбуждающимся генератором.
Принцип усилителя
За исключением генераторов с постоянными магнитами, генератор вырабатывает выходное напряжение, пропорциональное магнитному полю, которое пропорционально току возбуждения; если нет тока возбуждения, значит нулевое напряжение.Таким образом, генератор можно рассматривать как усилитель: небольшое количество мощности может управлять большим количеством мощности. Этот принцип очень полезен для управления напряжением: если напряжение в системе низкое, возбуждение может быть увеличено; если напряжение в системе высокое, возбуждение можно уменьшить. Синхронный конденсатор работает по тому же принципу, но отсутствует потребляемая мощность «первичного двигателя»; однако «эффект маховика» означает, что он может передавать или принимать мощность в течение коротких периодов времени. Чтобы избежать повреждения машины из-за беспорядочных изменений тока, часто используется генератор рампы.
Раздельное возбуждение
Генератор дизель-генераторной установки 1930-х годов с динамо-машиной возбуждения выше
Для больших или старых генераторов обычно используется отдельный динамо-возбудитель вместе с основным генератором энергии. Это небольшой динамо-машина с постоянным магнитом или с батарейным питанием, которая вырабатывает ток возбуждения для более крупного генератора.
Самовозбуждение
Современные генераторы с катушками возбуждения являются самовозбужденными, при этом часть выходной мощности ротора используется для питания катушек возбуждения.Железо ротора сохраняет остаточный магнетизм при выключении генератора. Генератор запускается без подключенной нагрузки; Первоначальное слабое поле создает слабое напряжение в катушках статора, которое, в свою очередь, увеличивает ток возбуждения, пока машина не «разовьется» до полного напряжения.
Запуск
Генераторы с самовозбуждением должны запускаться без какой-либо внешней нагрузки. Внешняя нагрузка будет непрерывно сбрасывать накопившееся напряжение и препятствовать достижению генератором надлежащего рабочего напряжения.
Мигание поля
Если машина не имеет достаточного остаточного магнетизма для достижения полного напряжения, обычно предусматривается подача тока в ротор от другого источника. Это может быть аккумулятор, домашний блок, обеспечивающий постоянный ток, или выпрямленный ток от источника переменного тока. Поскольку этот начальный ток требуется в течение очень короткого времени, он называется «миганием поля». Даже небольшие портативные генераторные установки могут иногда нуждаться в перепрошивке в поле для перезапуска.
Критическое сопротивление поля — это максимальное сопротивление цепи возбуждения для данной скорости, с которой шунтирующий генератор будет возбуждать. Шунтирующий генератор будет наращивать напряжение только в том случае, если сопротивление цепи возбуждения меньше критического сопротивления поля. Это касательная к характеристикам холостого хода генератора при заданной скорости.
Способы возбуждения | Раздельное возбуждение
Методы возбуждения:На рабочие характеристики машины постоянного тока большое влияние оказывает способ возбуждения обмотки возбуждения постоянным током.Есть два метода возбуждения машины постоянного тока.
Превосходные и универсальные способы управления шунтирующими и последовательными возбуждениями теперь возможны за счет использования твердотельных устройств и связанных с ними схем управления.
Другой способ классификации возбуждения машины, который имеет значение для машин постоянного тока, используемых в качестве генератора, состоит в том, чтобы различить, возбуждается ли поле машины собственным напряжением / током якоря или для этой цели используется независимый источник.С этой точки зрения существуют два различных класса возбуждения машин:
1. Раздельное возбуждение
2. Самовозбуждение
При раздельном возбуждении отдельный источник постоянного тока нужен только для возбуждения и, очевидно, неудобен. Отдельное устройство возбуждения, шунтирующая обмотка возбуждения, показано на рис. 7.18 (а). Машина с независимым возбуждением является наиболее гибкой, поскольку возможно полное и независимое управление цепями якоря и возбуждения.Машины с постоянными магнитами также попадают в эту категорию.
Самовозбуждающийся генератор постоянного тока может быть возбужден собственным напряжением якоря (шунтирующее возбуждение), как показано на рис. 7.18 (b), или собственным током (последовательное возбуждение), как показано на рис. 7.18 (c). Комбинация шунтирующего и последовательного возбуждения (сложное возбуждение) также используется для генераторов, как обсуждается далее в этом разделе. Самовозбуждающийся генератор может не возбуждаться в определенных полевых условиях, как объясняется в гл. 7.10.
В машине постоянного тока, когда она используется в качестве двигателя, ее шунтирующее поле всегда возбуждается отдельно, поскольку ее возбуждение поступает от источника постоянного тока.На рисунках 7.18 (b) и (c) показаны действующие схемы параллельного и последовательного возбуждения для двигателей постоянного тока.
Если в машине постоянного тока используются как шунтирующее, так и последовательное возбуждение, как показано на рис. 7.18 (d), она называется составной машиной постоянного тока. Если поток последовательного поля способствует потоку шунтирующего поля, так что результирующий поток через воздушный зазор на полюс увеличивается, тогда машина называется кумулятивно составной машиной постоянного тока (рис. 7.18 (d)). Однако, если поток последовательного поля противодействует потоку шунтирующего поля, так что результирующий поток в воздушном зазоре на полюс уменьшается, машина называется машиной постоянного тока с дифференциальным составом (рис.7.18 (е)). На рис. 7.18 цепи поля и якоря нарисованы под углом 90 ° (эл.) Относительно друг друга, что представляет, как указывалось ранее, фактическую пространственную ориентацию магнитных полей, создаваемых цепями поля и якоря в машине постоянного тока. .
Направление стрелок на рис. 7.18 (d) и (e) соответствует магнитным полям, связанным с двумя обмотками возбуждения. Рисунок 7.18 (d) подразумевает, что магнитные поля двух обмоток возбуждения складываются. Кумулятивное смешивание двигателей и генераторов часто используется для использования достоинств как шунтирующего, так и последовательного возбуждения.
Конечно, теперь, с появлением твердотельного управления как для цепей якоря, так и для цепей возбуждения, этот метод потерял большую часть своего очарования. Дифференциальная составная машина практически не имеет практического применения. Фактически, дифференциально составной двигатель может стать нестабильным (приобретать опасно высокие скорости) в определенной области работы (даже при умеренных перегрузках) (см.