Szinkrongépek gerjesztésének módjai röviden. Szinkron gépek
Olvassa el is
A szinkrongép gerjesztőrendszere egy gerjesztőből és egy gerjesztőáramot szabályozó rendszerből áll, amely a szinkrongép gerjesztőtekercsében és a gerjesztőtekercsekben zárva van. A gerjesztőrendszernek biztosítania kell a szinkrongép megbízható működését a gerjesztőáram szabályozásával, a gerjesztés erőltetésével és a gerjesztőtér csillapításával. Ezeket a folyamatokat a nagy gépekben automatikusan végrehajtják. A gerjesztő rendszerek két típusra oszthatók: egyenesÉs közvetett.
A közvetlen gerjesztésű rendszerekben a gerjesztő armatúra mereven kapcsolódik a szinkrongép tengelyéhez. A közvetett gerjesztésű rendszerekben a gerjesztőt egy motor hajtja, amely az erőmű segédsíneiről vagy egy segédgenerátorról táplálkozik. Ez utóbbi egy szinkrongép tengelyéhez köthető, vagy önállóan működhet. A közvetlen rendszerek megbízhatóbbak, mivel az energiarendszerben bekövetkező vészhelyzetekben a gerjesztő rotor a szinkrongép forgórészével együtt tovább forog, és a terepi tekercs nem feszültségmentesül.
ábrán. 4.79 a - c a szinkrongépek leggyakoribb gerjesztő áramköreit adjuk meg.
ábrán. 4.79 A bemutatásra kerül a legelterjedtebb közvetlen áramkör elektromos gépi gerjesztőkkel. Az SG szinkrongenerátor OVG gerjesztő tekercséhez csúszógyűrűkön keresztül egyenáramot táplálunk a B gerjesztő armatúrájából. A HVV gerjesztőjének gerjesztő tekercsét az MPE részgerjesztő armatúrája táplálja. A szinkrongenerátor gerjesztő tekercsében lévő áramot egy ellenállás vezérli R p , az OVPDV részgerjesztő gerjesztőtekercs áramkörébe tartozik.
Al-gerjesztő és gerjesztő - DC generátorok. Armatúráikat tengelykapcsolókkal kötik össze egy szinkrongenerátor forgórészével. Gerjesztő tekercs teljesítménye
Rizs. 4.79.
Az egyenáramú generátorok a generátor teljesítményének 0,2-5%-a. Ezért a vezérlő teljesítmény be kaszkád áramkör két egyenáramú generátorból (lásd 4.79. ábra, A) a szinkrongenerátor gerjesztő teljesítményének néhány százaléka. Az áramköri erősítés egyenlő két egyenáramú generátor teljesítménynövekedésének szorzatával (I) 2 -10 3).
A 3000 ford./perc fordulatszámú egyenáramú generátor maximális teljesítménye körülbelül 600 kW. Ezért az egyenáramú generátorok gerjesztőként 100-150 MW teljesítményű turbógenerátorokban használhatók. Az egyenáramú generátorokat gerjesztőként széles körben használják szinkron motorokban és autonóm energiaellátó rendszerek szinkron generátoraiban.
ábrán. 4.79 b a gerjesztővel való közvetett gerjesztés sémája - egy független gerjesztésű egyenáramú generátort adunk meg. Az egyenáramú generátor armatúráját egy aszinkron AD vagy egy szinkron motor forgatja, amelyek a hálózatra vannak csatlakoztatva váltakozó áram, független a szinkrongenerátor feszültségétől.
A legelterjedtebbek a statikus AC-DC átalakítókkal ellátott gerjesztő áramkörök. Az 1950-es években hidrogenerátorok gerjesztésére higany egyenirányítókkal ellátott gerjesztőkört használtak, és a közelmúltban
tirisztoros gerjesztő áramkörök, amelyek lehetnek érintkezők és nem érintkezőek. Az érintkező áramkörökben a tirisztoros átalakító gerjesztőárama a gyűrűkön keresztül a gerjesztő tekercsbe kerül. Ebben az esetben váltakozó áramot táplálunk a tirisztoros átalakítóba vagy az elektromos gép gerjesztőjéből, vagy a hálózatból.
A nagy turbógenerátorokban induktoros nagyfrekvenciás generátort használnak elektromos gépi villamos energiaforrásként (4.80. ábra). Az induktor generátor forgórésze mereven kapcsolódik a turbógenerátor forgórészéhez. Az induktor generátor forgórészén nincs tekercs, és az armatúra tekercsei az állórészen találhatók. Az induktorgenerátor működési elvét a 4.23. bekezdés tárgyalja.
A kefe nélküli gerjesztő rendszerekben az armatúra tekercselés és az egyenirányítók a forgórészen találhatók. A gerjesztő többfázisú egy 1000 MW teljesítményű, 1500 ford./perc fordulatszámú turbógenerátorhoz. A gerjesztő hossza 3 m, a gerjesztő teljesítménye rövid idejű üzemmódban 7,2 MW, hosszú távú üzemben 2,8 MW. Maximális áramerősség 9,6 kA 0,75 kV-on. Egy 500 MW-os turbinás generátorban a gerjesztő teljesítménye 2,4 MW.
Minden gerjesztőrendszerre szigorú követelmények vonatkoznak, amelyeket a GOST 21558-2000 szabályoz. Rendszer-
Rizs. 4.80. A turbógenerátorok induktor gerjesztőjének gerjesztési kényszert kell biztosítania a hálózati feszültség csökkenésekor és vészhelyzetben. A megadott GOST szerint a gerjesztő korlátozó állandósult állapotú feszültségének többszöröse (arány maximális feszültség gerjesztő a gerjesztő névleges feszültségéhez) nagy generátorok és szinkron kompenzátorok esetén 1,8-2, más szinkron gépeknél - 1,4-1,6.
A gerjesztőrendszereknek gyorsaknak kell lenniük. A névleges gerjesztőfeszültség emelkedési sebessége, pl. a névlegesről a maximumra való feszültségváltozásnak 1-1,5 s-nak kell lennie nagy gépeknél, a többinél 0,8-1 s.
A gerjesztőáram szabályozása általában a gerjesztő feszültségének változtatásával történik. Mivel a gerjesztő nem telített, a gerjesztőáram a feszültséggel arányosan változik. Csak kis teljesítményű szinkron gépeknél a gerjesztőáramot reosztátok szabályozzák.
A helyszíni oltást vészhelyzetben az LGP 0,8-1,5 s alatt biztosítja. Általában az ellenállás, amelynél a mezőt kioltják, a gerjesztő áramkör ellenállásának 5-szöröse, és a rajta lévő feszültség az átmeneti folyamatban nem haladja meg a gerjesztő feszültség ötszörösét.
A fent tárgyalt gerjesztőrendszerek mellett magasabb harmonikusokból és negatív sorozatokból származó gerjesztőrendszereket alkalmaznak.
Egy elektromos gép légrésében a térharmonikusok végtelen spektruma van, amelyek az alaptól eltérő sebességgel forognak, vagy az alappal ellentétes irányban forognak. A tér magasabb felharmonikusai feszültséget indukálnak a forgórész tekercseiben, amelyek a harmonikus szlipétől és amplitúdójától függenek. Ha a forgórész tekercseit egyenirányítókkal rövidre zárjuk, akkor magasabb harmonikusokból álló pulzáló áram fog folyni bennük, ami állandó gerjesztési fluxust hoz létre (4.81. ábra).
Általában a mező 3. felharmonikusát használják a gerjesztésre, és egy speciális tekercset hajtanak végre a forgórészen az alapharmonikushoz képest háromszor nagyobb pólusszámmal. A 3. harmonikus gerjesztésével akár 100 kW teljesítményű EC szinkron generátorok sorozatát állítják elő.
Érdekes egy fordított mező használata a gerjesztéshez. Az egyfázisú motoroknál a fordított sorrendből gerjesztve (lásd 4.81. ábra) olyan tömeg-, méret- és energiajellemzők érhetők el, amelyek közel állnak a háromfázisú aszinkron motorok jellemzőihez.
Rizs. 4.81.
A szinkrongépek gerjesztési rendszerei igen változatosak, és nagymértékben meghatározzák a szinkrongép kialakítását. A speciális szinkrongépek tanulmányozása során figyelembe kell venni a gerjesztőrendszerek néhány módosítását.
A szinkrongenerátor működési elvének mérlegelésekor azt találtuk, hogy a szinkrongenerátor forgórészén MMF-forrás (induktor) található, amely mágneses teret hoz létre a generátorban. A hajtómotor (PD) segítségével a generátor forgórésze n 1 szinkronfrekvenciával forog. . Ebben az esetben a forgórész mágneses tere is forog, és az állórész tekercselésével párosulva EMF-et indukál benne.
A szinkronmotorok szerkezetileg majdnem megegyeznek a szinkrongenerátorokkal. Ezek egy tekercses állórészből és egy forgórészből is állnak. Ezért az üzemmódtól függetlenül minden szinkron gépnek szüksége van a gerjesztési folyamatra - mágneses mező indukciójára.
A szinkrongépek gerjesztésének fő módja az elektromágneses gerjesztés, melynek lényege, hogy a gerjesztő tekercs a forgórész pólusain helyezkedik el. Amikor egyenáram halad át ezen a tekercsen, egy MMF gerjesztés lép fel, amely mágneses teret indukál a gép mágneses rendszerében.
Egészen a közelmúltig speciális, független gerjesztésű egyenáramú generátorokat, úgynevezett B gerjesztőket használtak a gerjesztő tekercs táplálására (1.1. ábra, a). , amelynek gerjesztőtekercse (OV) egy másik generátortól kapott egyenáramot (párhuzamos gerjesztés), amelyet részgerjesztőnek (PV) neveznek. A szinkrongép forgórésze, valamint a gerjesztő és a részgerjesztő armatúrák közös tengelyen helyezkednek el, és egyidejűleg forognak. Ebben az esetben az áram csúszógyűrűkön és keféken keresztül jut be a szinkrongép gerjesztő tekercsébe. A gerjesztőáram szabályozására beállító reosztátokat használnak, amelyek a gerjesztő gerjesztő áramkörébe tartoznak (r 1) és részgerjesztő (r 2).
A közepes és nagy teljesítményű szinkron generátorokban a gerjesztőáram szabályozási folyamata automatizált.
A nagy teljesítményű szinkrongenerátorokban - turbógenerátorokban - néha induktor típusú generátorokat használnak gerjesztőként (lásd 23.6. §). Egy ilyen generátor kimenetén egy félvezető egyenirányító van bekapcsolva.
Rizs. 1.1.
A szinkrongenerátor gerjesztőáramának beállítása ebben az esetben az induktorgenerátor gerjesztésének megváltoztatásával történik.
A szinkrongenerátorokban érintésmentes elektromágneses gerjesztőrendszert alkalmaztak, amelyben a szinkrongenerátornak nincs csúszógyűrűje a forgórészen.
Ebben az esetben is váltakozó áramú generátort használnak gerjesztőként (1.1., 5. ábra), amelyben a 2. tekercs, amelyben EMF indukálódik (armatúra tekercselés), a forgórészen, és az 1. gerjesztő tekercs található. az állórészen. Ennek eredményeként a gerjesztő armatúra tekercselése és a szinkrongép gerjesztőtekercse forgónak bizonyul, és elektromos kapcsolat közvetlenül, csúszógyűrűk és kefék nélkül. De mivel a gerjesztő egy váltakozó áramú generátor, és a gerjesztő tekercset egyenárammal kell ellátni, akkor a gerjesztő armatúra tekercsének kimenetén, félvezető átalakító 3, a szinkrongép tengelyére rögzítve, és a szinkrongép gerjesztőtekercsével és a gerjesztő armatúra tekercsével együtt forog. A gerjesztő 1 gerjesztő tekercsének egyenáramú tápellátása az algerjesztőről (PV) - egy egyenáramú generátorról - történik.
A csúszóérintkezők hiánya a szinkrongép gerjesztő áramkörében lehetővé teszi a működési megbízhatóság növelését és a hatékonyság növelését.
A szinkrongenerátorokban, beleértve a hidrogenerátorokat is (lásd 1.2. §), elterjedt az öngerjesztési elv (1.2. ábra, a), amikor a gerjesztéshez szükséges váltakozó áramú energiát a szinkrongenerátor állórész-tekercséből és egy lépcsőn keresztül veszik. letranszformátort és egy egyenirányító félvezető átalakítót (PP) alakítanak át egyenáramú energiává. Az öngerjesztés elve azon a tényen alapul, hogy a generátor kezdeti gerjesztése a gép mágneses áramkörének maradék mágnesessége miatt következik be.
Rizs. 1.2.
ábrán. 1.2, b egy blokkdiagramot mutat automatikus rendszer szinkron generátor (SG) öngerjesztése egyenirányító transzformátorral (VT) és tirisztoros átalakítóval (TC), amelyen keresztül az SG állórész áramkör váltóáramát, miután egyenárammá alakították, a gerjesztő tekercsbe táplálják. A tirisztoros átalakítót egy ARV automatikus gerjesztésszabályozó vezérli, melynek bemenetére feszültségjelek érkeznek az SG kimenetén (a VT feszültségtranszformátoron keresztül) és az SG terhelési árama (a TT áramváltóról) . Az áramkör tartalmaz egy BZ védelmi egységet, amely védelmet nyújt a TP gerjesztő tekercsének és tirisztoros átalakítójának a túlfeszültségtől és az áram túlterhelésétől.
A modern szinkron motorokban a gerjesztésre tirisztoros gerjesztőket használnak, amelyek váltóáramú hálózatra vannak kötve és automatikus vezérlés gerjesztőáram a motor különböző üzemmódjaiban, beleértve a tranzienseket is. Ez a gerjesztési módszer a legmegbízhatóbb és leggazdaságosabb, mivel a tirisztoros gerjesztők hatásfoka magasabb, mint az egyenáramú generátoroké. Az ipar különféle gerjesztőfeszültségekhez gyárt tirisztoros gerjesztő készülékeket, 320 A megengedett egyenárammal.
A TE8-320/48 (gerjesztési feszültség 48 V) és TE8-320/75 (gerjesztési feszültség 75 V) típusú gerjesztő tirisztoros eszközöket a legszélesebb körben használják a modern szinkronmotorok sorozatában. A gerjesztő teljesítmény jellemzően a gép hasznos teljesítményének 0,2%-a és 5%-a között van (nagy gépekre az alacsonyabb érték vonatkozik).
Kis teljesítményű szinkron gépeknél az állandó mágnesekkel való gerjesztés elvét alkalmazzák, amikor az állandó mágnesek a gép forgórészén vannak elhelyezve. Ez a gerjesztési mód lehetővé teszi a gép megmentését a gerjesztő tekercstől. Ennek eredményeként a gép kialakítása egyszerűbbé, gazdaságosabbá és megbízhatóbbá válik. A nagy mágneses energiával rendelkező állandó mágnesek gyártásához szükséges anyagok szűkössége és feldolgozásuk bonyolultsága miatt azonban az állandó mágnesekkel történő gerjesztés csak néhány kilowattnál nem nagyobb teljesítményű gépekre korlátozódik. .
A gerjesztési módszer szerint a szinkron gépeket két típusra osztják:
Független típusú gerjesztés.
Öngerjesztés.
Független gerjesztéssel az áramkör egy algerjesztő jelenlétét jelenti, amely táplálja: a fő gerjesztő tekercselése, reosztát a beállításhoz, vezérlőeszközök, feszültségszabályozók stb. Ezen a módszeren kívül a gerjesztést olyan generátorról is lehet végezni, amely segédfunkciót lát el, szinkron vagy aszinkron típusú motor hajtja.
Az öngerjesztéshez , a tekercs táplálása félvezetőn vagy ionos típusú egyenirányítón keresztül történik.
A turbó- és hidrogenerátorokhoz tirisztoros gerjesztő eszközöket használnak. A gerjesztőáram beállítható automatikus üzemmód, gerjesztésszabályzó segítségével, kis teljesítményű gépeknél jellemző az állítóreosztátok alkalmazása, ezek a gerjesztőtekercs körbe tartoznak.
27. A szinkronmotor előnyei és hátrányai.
A szinkron motornak számos előnye van az aszinkron motorral szemben:
1. Nagy teljesítménytényező cosФ=0,9.
2. Szinkronmotorok alkalmazásának lehetősége a vállalkozásokban az általános teljesítménytényező növelése érdekében.
3. Nagy hatékonyság, ez több, mint a A szinkron motor(0,5-3%-kal) ezt a réz és a nagy CosФ veszteségek csökkentésével érik el.
4. Rendelkezik a megnövekedett légrés okozta nagy tartóssággal.
A szinkronmotor nyomatéka egyenesen arányos az első teljesítmény feszültségével. Vagyis a szinkronmotor kevésbé lesz érzékeny a hálózati feszültség nagyságának változásaira.
A szinkronmotorok hátrányai:
1. Az indítóberendezés összetettsége és magas költsége.
2. A szinkronmotorok olyan gépek és mechanizmusok meghajtására szolgálnak, amelyeknek nincs szükségük a fordulatszám változtatására, valamint olyan szerkezetekre, amelyekben a fordulatszám a terhelés változásával állandó marad: (szivattyúk, kompresszorok, ventilátorok.)
Szinkronmotor indítása.
Tekintettel arra, hogy a szinkronmotorban nincs indítónyomaték, a következő módszereket alkalmazzák az indításhoz:
2. Aszinkron motor indítás.
1. Kezdje a segédmotorral.
A szinkronmotor beindítása segédmotor segítségével csak a tengelyére nehezedő mechanikai terhelés nélkül végezhető el, pl. gyakorlatilag tétlen. Ebben az esetben az indítási időszakra a motor átmenetileg szinkron generátorrá alakul, amelynek forgórészét egy kis segédmotor hajtja. Ennek a generátornak az állórésze párhuzamosan csatlakozik a hálózathoz, a csatlakozáshoz szükséges összes feltételnek megfelelően. Az állórész hálózatra csatlakoztatása után a segédhajtómotor mechanikusan lekapcsol. Ez az indítási módszer összetett, és egy segédmotorral is rendelkezik.
2. Aszinkron motor indítás.
A szinkronmotorok indításának legelterjedtebb módja az aszinkron indítás, amelyben a szinkronmotor az indítás idejére aszinkron motorrá alakul. Az aszinkron indítónyomaték kialakítása érdekében egy kiálló pólusú motor pólusdarabjainak hornyaiba egy indító rövidre zárt tekercset helyeznek el. Ez a tekercs sárgaréz rudakból áll, amelyeket a csúcsok hornyaiba helyeznek, és mindkét végén rézgyűrűkkel rövidre zárják.
A motor indításakor az állórész tekercsét a váltakozó áramú hálózathoz csatlakoztatják. A gerjesztő tekercs (3) az indítási periódusra bizonyos Rg ellenállásra zárva van, ábra. 45, a K kulcs a 2-es helyzetben van, ellenállás Rg = (8-10) Rv. Az S = 1-es indítás kezdeti pillanatában a gerjesztő tekercs nagy fordulatszáma miatt az állórész forgó mágneses tere a gerjesztő tekercsben EMF Ev-t indukál, ami igen nagy értéket is elérhet, és ha a gerjesztő tekercs nincs bekapcsolva az Rg ellenállás miatt indításkor, a szigetelés meghibásodik.
Rizs. 45 Fig. 46.
A szinkronmotor indításának folyamata két szakaszban történik. Amikor az állórész tekercsét (1) csatlakoztatjuk a hálózathoz, a motorban forgótér képződik, amely EMF-et indukál a rövidre zárt forgórész tekercsben (2). Az akció alatt, amely áramlik a rudakba. A forgó mágneses tér és az áram kölcsönhatása következtében egy rövidre zárt tekercsben nyomaték jön létre, mint az aszinkron motorban. Ennek a nyomatéknak köszönhetően a forgórész felgyorsul a nullához közeli csúszáshoz (S=0,05), ábra. 46. Ezzel véget ér az első szakasz.
Ahhoz, hogy a motor forgórésze szinkronba kerüljön, mágneses mezőt kell létrehozni benne a DC gerjesztő tekercs (3) bekapcsolásával (a K kulcs 1 állásba kapcsolásával). Mivel a rotort közeli sebességre gyorsítják
szinkronra, akkor az állórész és a forgórész mező relatív sebessége kicsi. A pólusok simán egymásra találnak. És sorozatos csúszások után az ellentétes pólusok vonzódnak, és a rotor szinkronba kerül. Ezt követően a forgórész szinkron fordulatszámmal fog forogni, és a forgási sebessége állandó lesz. 46. Ezzel véget ér az indítás második szakasza.
A szinkron gépek többféle gerjesztőrendszert használnak.
Elektromos gép gerjesztő rendszer egyenáramú gerjesztővel (1. ábra). Ebben a rendszerben egy speciális egyenáramú generátort (DCG), úgynevezett gerjesztőt használnak forrásként.
A gerjesztőrendszereket két típusra osztják - közvetlen és közvetett. Közvetlen gerjesztésű rendszerekben a gerjesztő armatúra a szinkrongép tengelyéhez kapcsolódik. A közvetett gerjesztésű rendszerekben a gerjesztőt egy motor hajtja, amely az erőmű segédsíneiről vagy egy segédgenerátorról táplálkozik. A segédgenerátor csatlakoztatható a szinkrongép tengelyéhez, vagy önállóan működhet. A közvetlen rendszerek megbízhatóbbak, mivel az energiarendszerben bekövetkező vészhelyzetek esetén a gerjesztő rotor a szinkrongép forgórészével együtt forog tovább, és a terepi tekercs nem válik azonnal feszültségmentessé.
Rizs. 1. Elektromos gépi gerjesztő rendszer: LG LE- gerjesztő tekercselés G.E.; R Ш1 - az ellenállás beállítása
A szinkrongépek klasszikus gerjesztőrendszere egy párhuzamos gerjesztő generátor formájában lévő gerjesztőből áll, amely egy szinkrongéppel közös tengelyen van (elektromos gépi gerjesztő). Kis fordulatszámú, legfeljebb 5000 kW teljesítményű gépekben a gerjesztők tömegének és költségének csökkentése érdekében az utóbbiakat néha ékszíjhajtással csatlakoztatják egy szinkrongép tengelyéhez. A hidrogenerátoroknak általában ugyanazon a tengelyen van egy gerjesztője, mint a generátornak.
A mágneses mező oltására egy mező oltógépet (AGP) használnak, amely kontaktorokból áll K1, K2és kioltó (kisülési) ellenállás R P. A mező ürítése a következő sorrendben történik. Amikor a kontaktor be van kapcsolva K1 kontaktor bekapcsol K2, a gerjesztő tekercs lezárása egy ellenállásra , ahol R B- gerjesztő tekercsellenállás. Ezután a kontaktor kinyílik. K 1, és a generátor gerjesztő tekercskörében az áram csökkenni kezd (elhalványul) az időállandóval ( L B- gerjesztő tekercs induktivitása) az egyenletnek megfelelően (2. ábra).
A gerjesztőáram nullára csökkenthető egyetlen kontaktor kikapcsolásával NAK NEK 1 kioltó ellenállás nélkül R P. A gerjesztőáram ebben az esetben szinte azonnal eltűnne. De a gerjesztő áramkör azonnali megszakadása elfogadhatatlan, mert a gerjesztő tekercs nagy induktivitása miatt nagy önindukciós emf indukálna benne, többszörösen meghaladva a névleges feszültséget, aminek következtében a ennek a tekercsnek a szigetelése lehetséges. Ezen kívül a kontaktor NAK NEK 1, egy törés nagy mennyiségű energiát szabadítana fel a gerjesztő tekercs mágneses mezőjében, és egy nagy ív miatt az érintkezők tönkremennének. Nagy gépeknél a gerjesztőáram csillapítása oltóellenállás jelenlétében körülbelül 1 s időállandóval történik.
A gerjesztést az ellenállás söntölésével kényszerítjük ki R W1 benne van a gerjesztő gerjesztő áramkörében.
Rizs. 2. A gerjesztőáram csillapítása a mező kioltásakor
Azonban a nagy teljesítményű, alacsony sebességű generátorok n p\u003d 60-150 ford./perc, a gerjesztő méretei és költsége jelentős teljesítménye és alacsony sebessége miatt nagyok. Ezenkívül a kis sebességű gerjesztők nagy méretük miatt nagy elektromágneses tehetetlenséggel rendelkeznek, ami csökkenti az automatikus szabályozás és a gerjesztési kényszer hatékonyságát. Ezért a gerjesztőrendszereket külön nagy sebességű egység formájában is használják ( n p\u003d 750-1500 rpm), amely egy aszinkron motorból és egy egyenáramú generátorból áll. Ebben az esetben az aszinkron motor energiát kap egy speciális segédszinkron generátortól, amely ugyanazon a tengelyen található, mint a fő hidrogenerátor, és bizonyos esetekben a hidroállomás segédabroncsaitól vagy a fő hidrogenerátor kimeneteitől. Ez utóbbi esetben a gerjesztőegység ki van téve az energiarendszerben bekövetkező baleseteknek (rövidzárlatok stb.), ezért a megbízhatóságának növelése érdekében az aszinkron motorokat megnövelt maximális nyomatékkal hajtják végre (M max ≥4). M n) , és néha ezeket az egységeket lendkerekekkel is felszerelik. Az erőművek készenléti gerjesztőegységei is különálló gerjesztőegységek formájában készülnek, amelyek balesetek és üzemzavarok esetén a generátorok saját gerjesztőinek tartalékát szolgálják.
A P n = 100 MW teljesítményig terjedő turbinás generátorok tengelyén általában egyenáramú generátor formájú gerjesztők is vannak. Ha azonban P n > 100 MW, a gerjesztők teljesítménye olyan nagy lesz, hogy teljesítményük n p= 3000-3600 ford./perc, a kapcsolási megbízhatóság feltételei szerint nehéznek, sőt lehetetlennek bizonyul. Ebben az esetben különböző megoldásokat alkalmaznak. Például forgási sebességgel rendelkező gerjesztők n p\u003d 750 - 1000 ford./perc, sebességváltóval a turbógenerátor tengelyéhez csatlakoztatva, valamint az állomás gyűjtősínjeiről vagy a generátor kimeneteiről táplált aszinkron motorokkal rendelkező gerjesztő egységek.
A gerjesztő teljesítménye általában a szinkron generátor teljesítményének 0,3-3%-a. Egy szinkron generátor tengelye hajtja. Nagy szinkrongép gerjesztési árama én B viszonylag nagy, és több száz, sőt több ezer ampert tesz ki. Ezért szabályozása a kórokozó gerjesztőkörébe telepített reosztátokkal történik. A gerjesztő gerjesztése a séma szerint történik öngerjesztés(1. ábra) ill független gerjesztés nevű speciális egyenáramú generátorból algerjesztő(3. ábra). A részgerjesztő öngerjesztéssel és az ellenállás ellenállásával működik R W2 nem változik a generátor működése során.
Rizs. 3. Elektromos gép gerjesztő rendszer részgerjesztővel: LG- a szinkrongenerátor gerjesztő tekercselése; LE- Gerjesztő tekercselés G.E.; LA- gerjesztő tekercselés GEA
Összetett gerjesztő rendszer DC gerjesztővel (4. ábra). BAN BEN modern rendszerek gerjesztés, a kompaundálás elvét széles körben alkalmazzák, i.e. automatikus változás gerjesztő mágnesező erő, amikor a szinkrongenerátor terhelési árama megváltozik. Mivel a szinkrongép armatúra tekercsében váltóáram folyik, a 2 gerjesztőtekercsben pedig egyenáram folyik, a szinkrongépek kompaundáramköreiben félvezető egyenirányítókat használnak.
ábrán látható. 4 kördiagrammösszetett gerjesztő rendszer egyenáramú gerjesztő mező gerjesztő tekercseléssel 4 csatlakozik a gerjesztő armatúrájához 3 reosztáttal 6 és ezen kívül egyenirányítókra 9, soros transzformátorok hajtják 7. Üresjárati generátor tekercselés 4 csak a horgonytól kap áramot 3. A generátor terhelési áramának növekedésével 1 transzformátor szekunder feszültség 7 növekedni fog, és még kis terhelés esetén is ez a feszültség, amelyet az egyenirányító egyenirányít 9, illeszkedjen a tekercsfeszültséghez 4. A terhelés további növekedésével a tekercselés 4 A 7-es transzformátor táplálja, ezért ennek a tekercsnek az árama és a generátor gerjesztőárama a terhelés növekedésével nő.
A telepítési reosztát ellenállásának növekedésével 8 feszültség az egyenirányítókra 9, és a 7 transzformátor kompaundáló hatása megnő. Nál nél rövidzárlatok az összekeverő berendezés gerjesztési kényszert hajt végre.
Rizs. 4. Gerjesztő rendszer áramelegyítéssel
ábrán látható séma összetett hatása. 4 csak a terhelési áram értékétől függ, és nem függ a fázisától. Ezért induktív terhelésnél ez a hatás gyengébb, mint rezisztív terhelésnél. Az ilyen kompaundálást áramösszevonásnak, és egyben a feszültség állandóságának nevezzük U normál terhelési tartományon belül ig tartható ± (5-10)%. Az ilyen pontosság a modern berendezésekhez nem elegendő, ezért az 1. ábra áramköreiben. 4 kiegészítő korrektort vagy automatikus feszültségszabályozót // használnak, amely transzformátorral van összekötve 10 generátor bilincsekkel, valamint beállító reosztáttal 8. Szabályozó 11 reagál a feszültségváltozásokra Ués áram / és egyenárammal látja el az 5 gerjesztő kiegészítő gerjesztő tekercsét.
Gerjesztő szeleprendszerek nagy teljesítményre építhetők, és megbízhatóbbak, mint az elektromos gépek. Háromféle szelepgerjesztő rendszer létezik: öngerjesztő, független és kefe nélküli.
Egy öngerjesztésű rendszerben (6. ábra) a szinkrongép gerjesztéséhez szükséges energiát a főgenerátor armatúra tekercséből veszik, majd egy statikus átalakítóval alakítják át. PU (tirisztoros átalakító) egyenáramú energiává, amely belép a gerjesztő tekercsbe. A generátor kezdeti gerjesztése a pólusainak maradék mágnesezettsége miatt következik be.
Rizs. 6. Öngerjesztésű szinkron generátor szelepes gerjesztő rendszere: LG- a generátor gerjesztő tekercselése; PU- Átalakító feszültségszabályozóval; tévé- feszültségtranszformátor, amely csökkenti a gerjesztő tekercsre táplált feszültséget; TA- áramváltó, amely a gerjesztőfeszültség fenntartását szolgálja, amikor a generátor terhelése megváltozik
Független szelepes gerjesztő rendszerben (7. ábra) a gerjesztés energiáját egy speciális gerjesztőből nyerik GN, háromfázisú szinkron generátor formájában készült. Forgórésze a generátor főtengelyén található. AC feszültség A gerjesztőt egyenirányítják és a gerjesztő tekercsbe vezetik.
Egyfajta független szelepes gerjesztőrendszer a kefe nélküli gerjesztőrendszer. Ebben az esetben a fő szinkrongép tengelyére háromfázisú tekercselésű váltakozó áramú gerjesztő armatúrát helyeznek el.
Rizs. 7. Szelepfüggetlen gerjesztőrendszer: GN - váltóáramú gerjesztő (szinkron); LN - gerjesztő tekercselés; GEA - al-gerjesztő;
LA - szubgerjesztő gerjesztő tekercselés; PU - átalakító eszköz feszültségszabályozóval
Ennek a tekercsnek a váltakozó feszültségét a gép tengelyére szerelt egyenirányító hídon keresztül állandó feszültséggé alakítják, és közvetlenül (gyűrűk nélkül) táplálják a főgenerátor gerjesztő tekercsébe. A gerjesztő tértekercse az állórészen található, és az algerjesztőtől vagy a feszültségszabályozótól kapja az áramot.
. E gépek sajátossága, hogy állandó mágneseket használnak mágneses gerjesztő mező létrehozására. Az állandó mágneseket leggyakrabban a forgórészen helyezik el, így a gép érintésmentes. Az állandó mágneses szinkrongépeket széles körben használják kis áramfejlesztőként és mikromotorként.
Az ilyen gépek hátrányai közé tartozik a mágneses fluxus szabályozásának nehézsége, a magas költség, az alacsony teljesítményhatár (az állandó mágneses forgórész alacsony mechanikai szilárdsága miatt), valamint a közepes teljesítményű gépek megnövekedett tömege.
Az állandó mágnessel ellátott szinkron generátorok teljesítménye nem haladja meg a több tíz kilowattot. Az állandó mágnessel és aszinkron indítással ellátott szinkronmotorokat széles körben használják. Az ilyen motorok forgórészei egy szinkronmotor elemeit - állandó mágneseket és egy aszinkron motort - egyesítik - az indításhoz szükséges mókusketrec.
4. Szinkron gépek állandó mágneses gerjesztéssel
E gépek sajátossága, hogy állandó mágneseket használnak mágneses gerjesztő mező létrehozására. Az állandó mágneseket leggyakrabban a forgórészen helyezik el, így a gép érintésmentes. Az állandó mágneses szinkrongépeket széles körben használják kis áramfejlesztőként és mikromotorként.
Az állandó mágneses gépek előnye a tervezés egyszerűsége, a csúszó érintkezés hiánya, a nagy hatásfok és a csekélyebb fűtés a tekercselés veszteségeinek hiánya miatt: gerjesztés és csúszóérintkező. Ezen gépek nagy előnye az is, hogy nincs egyenáramú forrás a gerjesztéshez.
Az ilyen gépek hátrányai közé tartozik a mágneses fluxus szabályozásának nehézsége, a magas költség, az alacsony teljesítményhatár (az állandó mágneses forgórész alacsony mechanikai szilárdsága miatt), valamint a közepes teljesítményű gépek megnövekedett tömege.
Az állandó mágnessel ellátott szinkron generátorok teljesítménye nem haladja meg a több tíz kilowattot. Az állandó mágnessel és aszinkron indítással ellátott szinkronmotorokat széles körben használják. Az ilyen motorok forgórészei egy szinkronmotor elemeit - állandó mágneseket és egy aszinkron motort - egyesítik - az indításhoz szükséges mókusketrec.
Az állandó mágnesek radiális és axiális elrendezésűek lehetnek a forgórészen. Az első esetben az 1 mágnes csillag alakú (7. ábra), rá van nyomva egy acél gyűrű alakú 2 csomag, melynek hornyaiban a mókusketrec rudak találhatók.
Rizs. 7. Szinkronmotor állandó mágnesek radiális elrendezésével a forgórészen: 1 - állandó mágnesek; 2 - rotorcsomag; 3 - állórész
A gyűrű alakú tok acéljában az interpoláris rések a mágnesek szivárgó fluxusának csökkentése érdekében vannak kialakítva. A második esetben az aszinkron motor forgórészének típusa szerint a tengelyen egy 2 forgórész található, és ennek a csomagnak az egyik vagy mindkét oldalán 1 állandó mágnesek vannak elhelyezve (8. ábra). fékező (generátor) nyomaték is. A fékezőnyomaték a forgórész gerjesztett pólusai mágneses tere és az általa a 3. állórész tekercsben indukált áramok kölcsönhatása eredményeként jelenik meg. A 9. ábra az aszinkron görbéit mutatja M a, fék M T és a motor eredő M nyomatéka aszinkron indításkor.
Rizs. 8. Szinkron motor állandó mágnesek axiális elrendezésével a forgórészen: I - állandó mágnes; 2 - rotorcsomag; 3 - állórész
Rizs. 9. Az állandó mágneses motor indítási jellemzői
Az állandó mágneses motorok indítási jellemzői rosszabbak, mint a hiszterézises motoroké, de jobb az energiateljesítményük, nagyobb a túlterhelhetőségük és a fordulatszám stabilitásuk.
Az ipari felhasználásra szánt szinkronmotorok elektromágneses gerjesztést kapnak független egyenáramú forrásból. Ilyen forrásként a következő forrásokat használjuk: DC generátorok (gerjesztők), amelyek elhelyezhetők egy tengelyen szinkronmotorral (7.6.6. ábra), vagy külön motorral hajthatók (7.6. ábra, i); Ipari hálózatról táplálható tirisztoros egyenirányítók (7.6. ábra, V), vagy egy speciális generátorról, amely ugyanazon a tengelyen található szinkronmotorral. Ez utóbbi esetben (7.6. ábra, d) a félvezető egyenirányítók egy szinkrongép (forgó egyenirányítós rendszer) forgórészén helyezkednek el, ezért a gerjesztő tekercs áramellátásához nincs szükség kefékre és gyűrűkre, pl. szinkron gép lesz érintésmentes.
Gyorsítás közben, amikor a motor aszinkron üzemmódban működik, a gerjesztő feszültségmentesített gerjesztővel csatlakoztatható a rotor tekercséhez (séma vakon csatlakoztatott gerjesztővel),és a KM mágneskapcsolóval leválasztható a gerjesztő tekercsről (lásd a 7.1. és 7.6. ábra diagramjait). Ez utóbbi esetben a gerjesztő tekercs rövidre vagy zárlatra kerül. A gerjesztő tekercs végeit nem lehet nyitva hagyni gyorsítás közben, mivel nagy csúszásoknál jelentős csúszás EMF indukálódik a tekercsben.
Tirisztoros átalakító vagy forgó egyenirányítók gerjesztőként történő használatakor a terepi tekercs rövidre záródik a sönt tirisztorokon keresztül az indításkor.
Rizs.A- külön motor-generátorból; 6 - egy szinkronmotor tengelyén elhelyezett generátorból; V- tirisztoros gerjesztőről; d- a beépített generátortól
Tekintsük a 7.6. ábra áramkörét, c. A motor aszinkron üzemmódban történő indításakor a tirisztoros átalakító feszültsége UD egyenlő nullával. A gerjesztő tekercsben változó csúszási emf indukálódik, amelynek hatására a zener diódákon keresztül VD segéd tirisztorok nyitva VS,és a gerjesztő tekercs a kisülési ellenállásra zár R. Amikor a motor eléri a szubszinkron sebességet, a csúszó emf alacsony lesz, a zener diódák kikapcsolnak, és a tirisztorok VS kapcsolja ki a kisülési ellenállást, majd az átalakítóból egyenáramot táplálnak a gerjesztő tekercsbe UD.
Az utóbbi években elterjedtek a szinkrongép tervezésébe épített gerjesztők (lásd 7.6. ábra, d). A gerjesztő egy G szinkron generátorból, amelynek forgórésze a D szinkronmotor tengelyén található, egy szabályozatlan egyenirányítóból, segéd tirisztorokból áll VSés kisülési ellenállások R2És R3, szinkronmotor tengelyére is elhelyezve. A gerjesztőáramot a G generátor gerjesztőáramának változtatásával szabályozzuk. A szubszinkron fordulatszám elérésekor a gerjesztőtekercset söntölő áramkörök kinyílnak, a tekercsbe egyenáramot vezetnek, majd a motort szinkronba vonják, sebesség eléri a szinkront, majd szinkron üzemmódban működik.
A motor gerjesztőáramának szabályozását szinkron üzemmódban történő működés közben általában az ACS gerjesztése végzi. Két fő funkciót lát el. Az első a stabil működés biztosítása szinkron üzemmódban. Amikor a terhelés megugrik vagy a tápfeszültség csökken, a gerjesztő ACS kényszeríti (növeli) a gerjesztőáramot, ezáltal növeli a motor maximális nyomatékát szinkron üzemmódban (lásd 7.4. ábra). A második a motor állórész áramkörében keringő meddő teljesítmény automatikus szabályozásának megvalósítása.
Szerkezeti séma A gerjesztőáram általában kettős áramkörű (7.7. ábra). A belső gerjesztőáramkör a stabilizálást szolgálja adott áramébredés. A p () gerjesztőáram-szabályozót arányosnak vagy arányos-integrálisnak vesszük. A megadott f állandó értéken tartása úgy érhető el, hogy az állórész áramkörök valós f értékén alapuló pozitív visszacsatolású gerjesztőáram-beállító jelet generálunk:
Ha a megfelelő gerjesztőáram U B adott terhelésnél nem elegendő egy adott teljesítménytényező eléréséhez, akkor az összetett visszacsatolás növeli a gerjesztőáramot. Az együttható növelése növeli az adott f megtartásának pontosságát, de terhelés hatására ingadozásokat okoz az állórész áramában. Az állórész áramának ingadozásának csökkentése érdekében az áramkör rugalmas visszacsatolást biztosít az állórész áramának effektív értékére. rugalmas Visszacsatolás forma mint megkülönböztető láncszem egy szűrővel.
