Kısaca senkron makinelerin uyarılma yöntemleri. senkron makineler
Ayrıca oku
Bir senkron makinenin uyarma sistemi, senkron makinenin uyarma sargısında ve uyarma sargılarında kapalı olan uyarma akımını düzenlemek için bir uyarıcı ve bir sistemden oluşur. Uyarma sistemi, uyarma akımını düzenleyerek, uyarmayı zorlayarak ve uyarma alanını sönümleyerek senkron makinenin güvenilir çalışmasını sağlamalıdır. Büyük makinelerde bu işlemler otomatik olarak yapılmaktadır. Uyarma sistemleri iki türe ayrılır - dümdüz Ve dolaylı.
Doğrudan tahrik sistemlerinde, uyarıcı armatürü senkron makinenin miline rijit bir şekilde bağlıdır. Dolaylı uyartım sistemlerinde ikaz, santralin yardımcı baralarından beslenen bir motor veya bir yardımcı jeneratör ile tahrik edilir. İkincisi, senkron bir makinenin miline bağlanabilir veya bağımsız olarak çalışabilir. Direkt sistemler daha güvenilirdir, çünkü güç sisteminde acil durumlarda ikaz rotoru senkron makinenin rotoru ile birlikte dönmeye devam eder ve alan sargısının enerjisi kesilmez.
Şek. 4.79 AC senkron makinelerin en yaygın uyarma devreleri verilmiştir.
Şek. 4.79 A elektrikli makine uyarıcıları ile en yaygın doğrudan devre sunulmaktadır. SG senkron jeneratörünün OVG'sinin uyarma sargısına, doğru akım, B uyarıcısının armatüründen kayma halkaları yoluyla sağlanır. HVV'nin uyarıcısının uyarma sargısına, MPE alt uyarıcısının armatüründen güç verilir. Senkron jeneratörün uyarma sargısındaki akım bir direnç tarafından kontrol edilir. rp , OVPDV alt uyarıcısının uyarma sargı devresine dahildir.
Alt uyarıcı ve uyarıcı - DC jeneratörleri. Armatürleri, kuplajlarla senkron bir jeneratörün rotoruna bağlanır. Uyarma sarma gücü
Pirinç. 4.79.
DC jeneratörler, jeneratör gücünün %0,2-5'i kadardır. Bu nedenle, kontrol gücü kademeli devre iki DC jeneratöründen (bkz. Şekil 4.79, A) senkron bir jeneratörün uyarma gücünün yüzde birkaçıdır. Devre kazancı, iki DC jeneratörünün (I) 2 -10 3) güç kazançlarının çarpımına eşittir.
3000 dev/dk hıza sahip bir DC jeneratörün maksimum gücü yaklaşık olarak 600 kW'dır. Bu nedenle, 100-150 MW kapasiteli turbojeneratörlerde uyarıcı olarak DC jeneratörler kullanılabilir. Uyarıcılar olarak DC jeneratörler, senkron motorlarda ve otonom güç sistemlerinin senkron jeneratörlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Şek. 4.79 B uyarıcı ile dolaylı uyarma şeması - bağımsız uyarıma sahip bir doğru akım üreteci verilmiştir. DC jeneratörün armatürü, ağa bağlı bir asenkron AD veya bir senkron motor tarafından döndürülür. alternatif akım, senkron jeneratörün voltajından bağımsız.
En yaygın olanı, statik AC-DC dönüştürücülere sahip uyarma devreleridir. 1950 lerde hidrojeneratörleri uyarmak için cıvalı doğrultuculu bir uyarma devresi kullanıldı ve son zamanlarda
temaslı ve temassız olabilen tristör uyarma devreleri. Temas devrelerinde, tristör konvertöründen gelen uyarma akımı, halkalar aracılığıyla uyarma sargısına beslenir. Bu durumda, tristör dönüştürücüye elektrik makinesi uyarıcısından veya şebekeden alternatif akım sağlanır.
Büyük turbojeneratörlerde, elektrik makinesinin elektrik enerjisi kaynağı olarak bir indüktör yüksek frekanslı jeneratör kullanılır (Şekil 4.80). İndüktör jeneratörünün rotoru, turbo jeneratörün rotoruna sıkı bir şekilde bağlanmıştır. İndüktör jeneratörünün rotorunda sargı yoktur ve armatür sargıları stator üzerinde bulunur. İndüktör jeneratörünün çalışma prensibi paragraf 4.23'te tartışılmaktadır.
Fırçasız tahrik sistemlerinde armatür sargısı ve doğrultucular rotor üzerinde yer almaktadır. 1000 MW, 1500 rpm kapasiteli bir turbojeneratör için uyarıcı çok fazlıdır. İkaz cihazı 3 m uzunluğa sahiptir, ikaz gücü kısa süreli modda 7,2 MW ve uzun süreli çalışmada 2,8 MW'dır. 0,75 kV'de maksimum akım 9,6 kA. 500 MW'lık bir türbin jeneratöründe ikaz gücü 2,4 MW'tır.
Tüm uyarma sistemleri, GOST 21558-2000 tarafından düzenlenen katı gerekliliklere tabidir. sistem-
Pirinç. 4.80. Turbojeneratörlerin endüktör uyarıcısı, şebeke gerilimi düştüğünde ve acil durumlarda uyarma zorlaması sağlamalıdır. Belirtilen GOST'a göre, uyarıcının sınırlayıcı sabit durum voltajının çokluğu (oran maksimum voltaj büyük jeneratörler ve senkron kompansatörler için ikaz aletinin anma gerilimine göre 1.8-2, diğer senkron makineler için - 1.4-1.6.
İkaz sistemleri hızlı olmalıdır. Nominal ikaz voltajı artış oranı, yani nominalden maksimuma voltaj değişimi, büyük makineler için 1 - 1,5 s ve geri kalanı için 0,8-1 s olmalıdır.
Uyarma akımının düzenlenmesi, kural olarak, uyarıcının voltajı değiştirilerek gerçekleştirilir. Uyarıcı doygun olmadığından, uyarma akımı voltajla orantılı olarak değişir. Yalnızca küçük güçlü senkron makinelerde, uyarma akımı reostalar tarafından düzenlenir.
Acil durumlarda saha söndürme LGP ile 0,8-1,5 s'de sağlanır. Tipik olarak, alanın söndürüldüğü direnç, uyarma devresinin direncinin 5 katıdır ve geçici süreçte bunun karşısındaki voltaj, uyarma voltajının 5 katını geçmez.
Yukarıda tartışılan uyarma sistemlerinin yanı sıra, daha yüksek harmoniklerden ve negatif diziden uyartım sistemleri kullanılır.
Bir elektrik makinesinin hava boşluğunda, temelden farklı bir hızda dönen veya temele zıt yönde dönen sonsuz bir alan harmoniği spektrumu vardır. Alanın daha yüksek harmonikleri, harmoniğin kaymasına ve genliğine bağlı olarak rotor sargılarında gerilimleri indükler. Rotor sargılarını redresörlerle kısa devre yaparsanız, içlerinde daha yüksek harmoniklere sahip titreşimli bir akım akacak ve bu da sabit bir uyarma akısı yaratacaktır (Şekil 4.81).
Genellikle alanın 3. harmoniği uyarma için kullanılır ve temel harmoniğe göre 3 kat daha fazla kutup sayısı ile rotor üzerinde özel bir sargı gerçekleştirilir. 3. harmoniğin uyarılmasıyla, gücü 100 kW'a kadar olan bir dizi EC senkron jeneratör üretilir.
Uyarma için bir ters alan kullanmak ilgi çekicidir. Tek fazlı motorlarda, ters diziden uyarıldığında (bkz. Şekil 4.81), üç fazlı asenkron motorların özelliklerine yakın ağırlık, boyut ve enerji özellikleri elde edilebilir.
Pirinç. 4.81.
Senkron makinelerin uyarma sistemleri çok çeşitlidir ve büyük ölçüde senkron makinelerin tasarımını belirler. Özel senkron makineler incelenirken uyarma sistemlerinin bazı modifikasyonları dikkate alınacaktır.
Bir senkron jeneratörün çalışma prensibi göz önüne alındığında, senkron bir jeneratörün rotorunda jeneratörde bir manyetik alan oluşturan bir MMF (indüktör) kaynağının bulunduğu bulundu. Bir tahrik motorunun (PD) yardımıyla, jeneratör rotoru senkron frekans n 1 ile dönmeye ayarlanır. . Bu durumda, rotorun manyetik alanı da döner ve stator sargısıyla eşleşerek içinde bir EMF'yi indükler.
Senkron motorlar yapısal olarak senkron jeneratörlerle hemen hemen aynıdır. Ayrıca sargılı bir stator ve bir rotordan oluşurlar. Bu nedenle, çalışma modundan bağımsız olarak, herhangi bir senkronize makine, içinde bir manyetik alanın uyarılması - indüksiyonu sürecine ihtiyaç duyar.
Senkron makinelerin ana uyarım yöntemi elektromanyetiktir. özü, uyarma sargısının rotorun kutuplarında yer almasıdır. Bu sargıdan bir doğru akım geçtiğinde, makinenin manyetik sisteminde bir manyetik alan indükleyen bir MMF uyarımı meydana gelir.
Yakın zamana kadar, uyarma sargısına güç sağlamak için B uyarıcıları adı verilen özel bağımsız uyarma DC jeneratörleri kullanılıyordu (Şekil 1.1, a) , (OV) başka bir jeneratörden (paralel uyarma) DC güç alan uyarma sargısı, alt uyarıcı (PV) olarak adlandırılır. Senkron makinenin rotoru ile ikaz ve alt ikaz armatürleri ortak bir mil üzerinde bulunur ve aynı anda döner. Bu durumda akım, senkron makinenin uyarma sargısına kayan halkalar ve fırçalar vasıtasıyla girer. Uyarma akımını kontrol etmek için, uyarıcının uyarma devresine dahil olan ayar reostaları kullanılır (r 1) ve alt uyarıcı (r 2).
Orta ve yüksek güçlü senkron jeneratörlerde, uyarma akımını düzenleme işlemi otomatikleştirilir.
Yüksek güçlü senkron jeneratörlerde - turbo jeneratörlerde - bazen endüktör tipi alternatörler bir uyarıcı olarak kullanılır (bkz. § 23.6). Böyle bir jeneratörün çıkışında bir yarı iletken doğrultucu açılır.
Pirinç. 1.1.
Bu durumda senkron jeneratörün uyarma akımının ayarlanması, indüktör jeneratörünün uyarılması değiştirilerek gerçekleştirilir.
Temassız bir elektromanyetik uyarma sistemi, senkron jeneratörün rotor üzerinde kayan halkalara sahip olmadığı senkron jeneratörlerde kullanılmıştır.
Bu durumda da, bir alternatif akım üreteci bir uyarıcı olarak kullanılır (Şekil 1.1, 5), burada EMF'nin indüklendiği (armatür sargısı) sargı 2 rotor üzerinde bulunur ve uyarma sargısı 1 bulunur stator üzerinde. Sonuç olarak, uyarıcının armatür sargısı ve senkron makinenin uyarma sargısı döner hale gelir ve bunların elektriksel bağlantı kayma halkaları ve fırçalar olmadan doğrudan gerçekleştirilir. Ancak, uyarıcı bir alternatif akım üreteci olduğundan ve uyarma sargısına doğru akım sağlanması gerektiğinden, uyarıcı armatür sargısının çıkışında, yarı iletken dönüştürücü 3, senkron makinenin miline sabitlenmiş ve senkron makinenin uyarma sargısı ve uyarıcının armatür sargısı ile birlikte dönmektedir. Uyarıcının uyarma sargısının 1 DC güç kaynağı, bir DC jeneratörü olan alt uyarıcıdan (PV) gerçekleştirilir.
Senkron bir makinenin uyarma devresinde kayan kontakların bulunmaması, çalışma güvenilirliğini artırmayı ve verimliliği artırmayı mümkün kılar.
Hidrojeneratörler de dahil olmak üzere senkron jeneratörlerde (bkz. § 1.2), uyarma için gerekli AC enerjisi senkron jeneratörün stator sargısından ve bir adım- aşağı trafo ve bir doğrultucu yarı iletken dönüştürücü (PP) DC enerjiye dönüştürülür. Kendini uyarma ilkesi, jeneratörün ilk uyarılmasının, makinenin manyetik devresinin artık manyetizması nedeniyle meydana geldiği gerçeğine dayanır.
Pirinç. 1.2.
Şek. 1.2, b bir blok diyagramı gösterir otomatik sistem senkron bir jeneratörün (SG) bir doğrultucu transformatör (VT) ve bir tristör konvertör (TC) ile kendi kendine uyarılması; bu sayede SG stator devresinden gelen AC gücü, doğru akıma dönüştürüldükten sonra uyarma sargısına beslenir. Tristör dönüştürücü, SG'nin çıkışında (gerilim trafosu VT aracılığıyla) ve SG'nin yük akımında (akım trafosu TT'den) girişinde voltaj sinyallerinin alındığı otomatik bir uyarma regülatörü ARV vasıtasıyla kontrol edilir. . Devre, uyarma sargısının ve TP'nin tristör dönüştürücüsünün aşırı gerilim ve akım aşırı yüklenmesinden korunmasını sağlayan bir koruma ünitesi BZ içerir.
Modern senkron motorlarda, bir alternatif akım ağına bağlı olan ve gerçekleştiren uyarma için tristör uyarıcıları kullanılır. otomatik kontrol geçici olanlar da dahil olmak üzere motorun çeşitli çalışma modlarında uyarma akımı. Bu uyarma yöntemi, tristör uyarıcılarının verimliliği DC jeneratörlerinden daha yüksek olduğu için en güvenilir ve ekonomik olanıdır. Endüstri, izin verilen DC değeri 320 A olan çeşitli uyarma voltajları için tristör uyarıcı cihazlar üretir.
TE8-320/48 (uyarma gerilimi 48 V) ve TE8-320/75 (uyarma gerilimi 75 V) tipindeki uyarıcı tristör cihazları, modern senkron motor serilerinde en yaygın şekilde kullanılmaktadır. Uyarma gücü tipik olarak makinenin faydalı gücünün %0,2'si ile %5'i arasındadır (büyük makineler için daha düşük değer geçerlidir).
Düşük güçlü senkron makinelerde, kalıcı mıknatıslar makinenin rotoruna yerleştirildiğinde, kalıcı mıknatıslarla uyarma ilkesi kullanılır. Bu uyarma yöntemi, makineyi uyarma sargısından kurtarmayı mümkün kılar. Sonuç olarak, makinenin tasarımı daha basit, daha ekonomik ve daha güvenilir hale gelir. Bununla birlikte, büyük bir manyetik enerji kaynağına sahip kalıcı mıknatısların üretimi için malzemelerin kıtlığı ve bunların işlenmesinin karmaşıklığı nedeniyle, kalıcı mıknatıslarla uyarmanın kullanımı yalnızca birkaç kilovattan fazla olmayan makinelerle sınırlıdır. .
Uyarma yöntemine göre, senkron makineler iki türe ayrılır:
Bağımsız bir tür uyarılma.
Kendini uyarma.
Bağımsız uyarma ile devre, aşağıdakileri besleyen bir alt uyarıcının varlığını ima eder: ana uyarıcının sargısı, ayar için reosta, kontrol cihazları, voltaj regülatörleri vb. Bu yönteme ek olarak, yardımcı işlevi gerçekleştiren bir jeneratörden uyarma yapılabilir, senkron veya asenkron tip bir motorla çalıştırılır.
Kendini uyarma için , sargı, yarı iletkenler veya iyonik tipte çalışan bir doğrultucu aracılığıyla beslenir.
Turbo ve hidro jeneratörler için tristör uyarma cihazları kullanılır. Uyarma akımı ayarlanabilir otomatik mod, bir uyarma regülatörü yardımıyla, düşük güçlü makineler için, ayar reostalarının kullanımı tipiktir, uyarma sargı devresine dahil edilirler.
27. Senkron motorun avantajları ve dezavantajları.
Senkron motorun asenkron motora göre birçok avantajı vardır:
1. Yüksek güç faktörü cosФ=0,9.
2. Genel güç faktörünü artırmak için işletmelerde senkron motor kullanma imkanı.
3. Yüksek verimlilik, bundan daha fazlası A senkronize motor(% 0,5-3) bu, bakır ve büyük CosФ'deki kayıpları azaltarak elde edilir.
4. Artan hava boşluğunun neden olduğu büyük dayanıklılığa sahiptir.
Bir senkron motorun torku, birinci gücün voltajıyla doğru orantılıdır. Yani senkron motor, şebeke geriliminin büyüklüğündeki değişikliklere karşı daha az duyarlı olacaktır.
Senkron motorun dezavantajları:
1. Fırlatma ekipmanının karmaşıklığı ve yüksek maliyeti.
2. Senkron motorlar, hızı değiştirmesi gerekmeyen makineleri ve mekanizmaları sürmek için ve ayrıca yükteki bir değişiklikle hızın sabit kaldığı mekanizmalar için kullanılır: (pompalar, kompresörler, fanlar.)
Senkron motorun çalıştırılması.
Bir senkron motorda yolverme momentinin olmaması nedeniyle, onu yolvermek için aşağıdaki yöntemler kullanılır:
2. Asenkron motor çalıştırma.
1. Yardımcı motorla başlayın.
Bir yardımcı motor yardımıyla bir senkron motorun çalıştırılması, yalnızca miline mekanik bir yük olmadan gerçekleştirilebilir, yani. pratik olarak boşta. Bu durumda, başlatma süresi boyunca, motor geçici olarak, rotoru küçük bir yardımcı motor tarafından tahrik edilen senkron bir jeneratöre dönüşür. Bu jeneratörün statoru, bu bağlantı için gerekli tüm koşullara uygun olarak şebekeye paralel bağlanır. Stator ağa bağlandıktan sonra, yardımcı tahrik motoru mekanik olarak kapatılır. Bu çalıştırma yöntemi karmaşıktır ve ek olarak bir yardımcı motora sahiptir.
2. Asenkron motor çalıştırma.
Senkron motorları başlatmanın en yaygın yolu, senkron motorun başlatma süresi boyunca bir asenkron motora dönüştüğü asenkron başlatmadır. Asenkron bir çalıştırma torkunun oluşmasını sağlamak için, çıkıntılı kutuplu bir motorun kutup parçalarının yivlerine bir başlatma kısa devre sargısı yerleştirilir. Bu sargı, uçların oluklarına yerleştirilmiş ve her iki ucu bakır halkalarla kısa devre edilmiş pirinç çubuklardan oluşur.
Motor çalıştırıldığında, stator sargısı AC şebekesine bağlanır. Başlatma süresi için uyarma sargısı (3) bir miktar Rg direncine kapatılır, şek. 45, anahtar K 2 konumunda, direnç Rg = (8-10) Rv. S = 1'de başlama anında, uyarma sargısının çok sayıda dönüşü nedeniyle, statorun dönen manyetik alanı, uyarma sargısında çok büyük bir değere ulaşabilen bir EMF Ev'i indükleyecektir ve eğer başlatma sırasında Rg direnci için uyarma sargısı açılmazsa, yalıtım bozulması meydana gelir.
Pirinç. 45 Şek. 46.
Bir senkron motoru çalıştırma işlemi iki aşamada gerçekleştirilir. Stator sargısı (1) şebekeye bağlandığında, motorda kısa devre yapan rotor sargısında (2) bir EMF'yi indükleyecek bir döner alan oluşur. Çubuk akımında akacak olan eylem altında. Dönen bir manyetik alanın bir akımla etkileşimi sonucunda, kısa devre yapılmış bir sargıda, asenkron bir motorda olduğu gibi bir tork oluşur. Bu moment nedeniyle, rotor sıfıra yakın kaymak için hızlanır (S=0.05), şek. 46. Bu, ilk aşamayı bitirir.
Motor rotorunun senkron hale getirilebilmesi için DC uyarma sargısını (3) açarak (K anahtarını 1 konumuna getirerek) içinde bir manyetik alan oluşturmak gerekir. Rotor yaklaşık bir hıza hızlandırıldığı için
senkron için, o zaman stator ve rotor alanlarının göreli hızı küçüktür. Kutuplar sorunsuz bir şekilde birbirini bulacaktır. Ve bir dizi kaymadan sonra zıt kutuplar çekilecek ve rotor senkronizasyona çekilecek. Bundan sonra, rotor senkron bir hızda dönecek ve dönüş hızı sabit olacaktır, şek. 46. Bu, fırlatmanın ikinci aşamasını bitirir.
Senkron makineler birkaç uyarma sistemi kullanır.
Doğru akım uyarıcılı elektrikli makine uyarma sistemi (Şek. 1). Bu sistemde kaynak olarak ikaz adı verilen özel bir doğru akım üreteci (DCG) kullanılmaktadır.
Uyarma sistemleri doğrudan ve dolaylı olmak üzere iki türe ayrılır. Direkt ikazlı sistemlerde ikaz armatürü senkron makinanın miline bağlıdır. Dolaylı uyartım sistemlerinde ikaz, santralin yardımcı baralarından beslenen bir motor veya bir yardımcı jeneratör ile tahrik edilir. Yardımcı jeneratör, senkron makinenin miline bağlanabilir veya bağımsız olarak çalışabilir. Direkt sistemler daha güvenilirdir, çünkü güç sistemindeki acil durumlarda ikaz rotoru senkron makinenin rotoru ile birlikte dönmeye devam eder ve alan sargısının enerjisi hemen kesilmez.
Pirinç. 1. Elektromakine uyarma sistemi: LG LE- uyarıcı sargısı G.E.; R Ш1 - direnci ayarlama
Senkron makinelerin klasik uyarma sistemi, senkron bir makineyle (elektrikli makine uyarıcısı) ortak bir şaft üzerinde paralel bir uyarma üreteci şeklindeki bir uyarıcıdan oluşur. 5000 kW'a kadar güce sahip düşük hızlı makinelerde, uyarıcıların kütlesini ve maliyetini azaltmak için, ikincisi bazen bir V-kayışı tahriki kullanılarak bir senkron makinenin miline bağlanır. Hidrojeneratörler ayrıca genellikle jeneratörle aynı şaft üzerinde bir uyarıcıya sahiptir.
Manyetik alanı söndürmek için kontaktörlerden oluşan bir alan söndürme makinesi (AGP) kullanılır. K1, K2 ve söndürme (deşarj) direnci RP. Alan körleme aşağıdaki sırayla gerçekleştirilir. Kontaktör açıkken K1 kontaktör açılır K2, uyarma sargısını bir dirence kapatarak , burada RB- uyarma sargı direnci. Ardından kontaktör açılır. K 1, ve jeneratörün uyarma sargı devresindeki akım, zaman sabiti () ile azalmaya (sönmeye) başlar. 1 POUND = 0.45 KG- uyarma sargı endüktansı) denkleme göre (Şekil 2).
Sadece bir kontaktör kapatılarak uyarma akımı sıfıra düşürülebilir. İLE 1 su verme direnci dahil değildir R P. Bu durumda uyarma akımı neredeyse anında ortadan kalkar. Ancak uyarma devresindeki ani bir kesinti kabul edilemez, çünkü uyarma sargısının büyük endüktansı nedeniyle, içinde büyük bir kendi kendine indüksiyon emf indüklenir ve bunun sonucunda anma gerilimini birkaç kez aşar ve bunun sonucunda bir arıza meydana gelir. bu sargının izolasyonu mümkündür. Ayrıca, kontaktör İLEŞekil 1'de gösterildiği gibi, bir kırılma, uyarma sargısının manyetik alanında depolanan büyük miktarda enerjiyi serbest bırakır ve büyük bir ark nedeniyle kontaklar tahrip olur. Büyük makineler için, bir söndürme direncinin mevcudiyetinde uyarma akımının sönümlenmesi, yaklaşık 1 s'lik bir zaman sabiti ile gerçekleşir.
Uyarma, direnci şöntleyerek zorlanır R W1 uyarıcının uyarma devresine dahildir.
Pirinç. 2. Alan söndürüldüğünde uyarım akımının zayıflaması
Bununla birlikte, güçlü düşük hızlı jeneratörler ile n p\u003d 60-150 rpm, önemli gücü ve düşük hızı nedeniyle uyarıcının boyutları ve maliyeti büyüktür. Ek olarak, düşük hızlı uyarıcılar, büyük boyutlarından dolayı, otomatik kontrolün ve tahrik zorlamasının etkinliğini azaltan büyük bir elektromanyetik atalete sahiptir. Bu nedenle, uyarma sistemleri de ayrı bir yüksek hızlı ünite şeklinde kullanılır ( n p\u003d 750-1500 rpm), bir asenkron motor ve bir DC jeneratörden oluşur. Bu durumda asenkron motor, ana hidro jeneratör ile aynı şaft üzerinde bulunan özel bir yardımcı senkron jeneratörden ve bazı durumlarda hidro istasyonun yardımcı lastiklerinden veya ana hidro jeneratörün çıkışlarından güç alır. İkinci durumda, uyarıcı ünite güç sistemindeki kazaların (kısa devreler vb.) M n) , ve bazen bu üniteler volanlarla da donatılır. Santrallerin yedek ikaz üniteleri de kaza ve arıza durumlarında jeneratörlerin kendi ikazlarını yedeklemeye yarayan ayrı ikaz üniteleri şeklinde yapılmaktadır.
P n = 100 MW'a kadar güce sahip türbin jeneratörleri de genellikle şaftlarında DC jeneratörleri şeklinde uyarıcılara sahiptir. Bununla birlikte, P n > 100 MW olduğunda, uyarıcıların gücü o kadar büyük olur ki performansları n p= 3000-3600 rpm, anahtarlama güvenilirliği koşullarına göre zor, hatta imkansız olduğu ortaya çıkıyor. Bu durumda farklı çözümler uygulanır. Örneğin, dönüş hızına sahip uyarıcılar n p\u003d 750 - 1000 rpm, bir dişli kutusu kullanılarak turbojeneratör miline ve ayrıca istasyonun baralarından veya jeneratör çıkışlarından güç alan asenkron motorlu uyarıcı ünitelere bağlanır.
İkaz gücü genellikle senkron jeneratör gücünün %0,3-3'ü kadardır. Senkron bir jeneratörün şaftı tarafından tahrik edilir. Büyük bir senkron makinenin uyarma akımı BEN B nispeten büyüktür ve birkaç yüz hatta binlerce ampere eşittir. Bu nedenle, patojenin uyarma devresine kurulu reostalar kullanılarak düzenlenir. Uyarıcının uyarılması şemaya göre gerçekleştirilir. kendini uyarma(Şek. 1) veya bağımsız uyarım adı verilen özel bir DC üretecinden yardımcı uyarıcı(Şek. 3). Alt uyarıcı, kendi kendini uyarma ve direncin direnci ile çalışır R W2 jeneratörün çalışması sırasında değişmez.
Pirinç. 3. Alt uyarıcılı elektrikli makine uyarma sistemi: LG- senkron jeneratörün uyarma sargısı; LE- Uyarıcı sargısı G.E.; Los Angeles- uyarıcı sargısı GEA
DC ikazlı bileşik ikaz sistemi (Şek. 4). İÇİNDE modern sistemler uyarma, bileşik ilkesi yaygın olarak kullanılmaktadır, yani otomatik değişim senkron jeneratörün yük akımı değiştiğinde uyarma mıknatıslama kuvveti. Senkron bir makinenin armatür sargısında alternatif bir akım aktığından ve uyarma sargısında (2) bir doğru akım aktığından, senkron makinelerin birleştirme devrelerinde yarı iletken doğrultucular kullanılır.
Şek. 4 devre şeması DC uyarıcı alan uyarıcı sargılı bileşik uyarma sistemi 4 uyarıcının armatürüne bağlı 3 reosta ile 6 ve ek olarak, doğrultuculara 9, seri transformatörler tarafından desteklenmektedir 7. Rölanti jeneratör sargısı 4 sadece çapadan güç alır 3. Jeneratör yük akımı arttıkça 1 trafo sekonder gerilimi 7 büyüyecek ve küçük bir yükle bile bu voltaj doğrultucu tarafından düzeltildi 9, sargı gerilimini eşleştirin 4. Yükün daha da artmasıyla, sargı 4 transformatör 7'den beslenecektir ve dolayısıyla bu sargının akımı ve jeneratörün uyarma akımı artan yük ile artacaktır.
Kurulum reostasının direncinde bir artış ile 8 doğrultuculara sağlanan voltaj 9, ve transformatörün 7 bileşik etkisi artacaktır. -de kısa devreler birleştirme cihazı uyarma zorlaması gerçekleştirir.
Pirinç. 4. Akım bileşikli uyarma sistemi
Şekil l'deki şemanın bileşik eylemi. 4 sadece yük akımının değerine bağlıdır ve fazına bağlı değildir. Bu nedenle, endüktif bir yükle bu eylem, dirençli bir yüke göre daha zayıftır. Bu tür birleştirme, akım birleştirme olarak adlandırılır ve aynı zamanda voltajın sabitliği sen normal yük aralığında, maksimuma kadar muhafaza etmek mümkündür ± (5-10)%. Modern kurulumlar için bu tür bir doğruluk yetersizdir ve bu nedenle Şekil 1'deki devrelerde. 4 bir transformatöre bağlı ek bir düzeltici veya otomatik voltaj regülatörü // kullanılır 10 jeneratör kıskaçları ve ayar reostası ile 8. Regülatör 11 gerilim değişikliklerine tepki verir sen ve akım / ve uyarıcının 5 ek uyarma sargısına doğru akım sağlar.
İkaz valf sistemleri yüksek güç için üretilebilir ve elektrikli makinelerden daha güvenilirdir. Üç tip valf uyarma sistemi vardır: kendinden uyarımlı, bağımsız ve fırçasız.
Kendinden uyarmalı bir sistemde (Şekil 6), senkron bir makinenin uyarılması için gereken enerji, ana jeneratörün armatür sargısından alınır ve ardından bir statik dönüştürücü tarafından dönüştürülür. PU (tristör dönüştürücü) uyarma sargısına giren doğru akım enerjisine. Jeneratörün ilk uyarılması, kutuplarının artık mıknatıslanması nedeniyle oluşur.
Pirinç. 6. Kendinden uyarımlı bir senkron jeneratörün valf uyarım sistemi: LG- jeneratörün uyarma sargısı; PU- Voltaj regülatörlü dönüştürücü; televizyon- uyarma sargısına sağlanan gerilimi azaltan bir gerilim trafosu; TA- jeneratör yükü değiştiğinde uyarma voltajını korumaya yarayan akım trafosu
Bağımsız bir valf uyarma sisteminde (şek. 7) uyarma için enerji, özel bir uyarıcıdan elde edilir GN, üç fazlı senkron jeneratör şeklinde yapılmıştır. Rotoru ana jeneratör mili üzerinde bulunur. alternatif akım voltajı uyarıcı doğrultulur ve uyarma sargısına beslenir.
Bir tür bağımsız valf uyarma sistemi, fırçasız bir uyarma sistemidir. Bu durumda ana senkron makinenin miline üç fazlı sargılı bir AC ikaz armatürü yerleştirilmiştir.
Pirinç. 7. Valften bağımsız uyarma sistemi: GN - alternatif akım uyarıcısı (senkron); LN - uyarıcı sargısı; GEA - alt uyarıcı;
LA - alt uyarıcı uyarma sargısı; PU - voltaj regülatörlü dönüştürücü cihaz
Bu sargının alternatif voltajı, makine miline monte edilmiş bir doğrultucu köprü aracılığıyla sabit bir voltaja dönüştürülür ve doğrudan (halkalar olmadan) ana jeneratörün uyarma sargısına beslenir. Uyarıcının alan sargısı stator üzerinde bulunur ve alt uyarıcıdan veya voltaj regülatöründen güç alır.
. Bu makinelerin bir özelliği, manyetik bir uyarma alanı oluşturmak için kalıcı mıknatıslar kullanmalarıdır. Kalıcı mıknatıslar çoğunlukla rotora yerleştirilir ve makineyi temassız hale getirir. Kalıcı mıknatıslı senkron makineler, küçük güç jeneratörleri ve mikro motorlar olarak yaygın şekilde kullanılmaktadır.
Bu tür makinelerin dezavantajları, manyetik akıyı düzenlemenin zorluğu, yüksek maliyet, düşük güç limiti (sabit mıknatıslı rotorun düşük mekanik mukavemetinden dolayı) ve ayrıca orta güçlü makinelerin artan kütlesini içerir.
Kalıcı mıknatıslı senkron jeneratörler, birkaç on kilovatı aşmayan bir güçte üretilir. Kalıcı mıknatıslı ve asenkron başlatmalı senkron motorlar yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu tür motorların rotorları, bir senkron motorun - sabit mıknatıslar ve bir asenkron motorun - çalıştırma için gerekli bir sincap kafesinin unsurlarını birleştirir.
4. Kalıcı mıknatıs uyarmalı senkron makineler
Bu makinelerin bir özelliği, manyetik bir uyarma alanı oluşturmak için kalıcı mıknatıslar kullanmalarıdır. Kalıcı mıknatıslar çoğunlukla rotora yerleştirilir ve makineyi temassız hale getirir. Kalıcı mıknatıslı senkron makineler, küçük güç jeneratörleri ve mikro motorlar olarak yaygın şekilde kullanılmaktadır.
Kalıcı mıknatıslı makinelerin avantajları, tasarımın basitliği, kayma temasının olmaması, yüksek verim ve sargıda kayıpların olmaması nedeniyle daha az ısınmadır: uyarma ve kayma teması. Bu makinelerin en büyük avantajı, uyarılmaları için bir doğru akım kaynağının bulunmamasıdır.
Bu tür makinelerin dezavantajları, manyetik akıyı düzenlemenin zorluğu, yüksek maliyet, düşük güç limiti (sabit mıknatıslı rotorun düşük mekanik mukavemetinden dolayı) ve ayrıca orta güçlü makinelerin artan kütlesini içerir.
Kalıcı mıknatıslı senkron jeneratörler, birkaç on kilovatı aşmayan bir güçte üretilir. Kalıcı mıknatıslı ve asenkron başlatmalı senkron motorlar yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu tür motorların rotorları, bir senkron motorun - sabit mıknatıslar ve bir asenkron motorun - çalıştırma için gerekli bir sincap kafesinin unsurlarını birleştirir.
Kalıcı mıknatıslar, rotor üzerinde radyal ve eksenel bir düzenlemeye sahip olabilir. İlk durumda, mıknatıs 1 yıldız şeklindedir (Şekil 7), üzerine sincap kafesi çubukların yerleştirildiği oluklarda çelik halka şeklindeki bir paket 2 bastırılır.
Pirinç. 7. Rotor üzerinde kalıcı mıknatısların radyal düzenlemesine sahip senkron motor: 1 - sabit mıknatıslar; 2 - rotor paketi; 3 - stator
Mıknatısların kaçak akılarını azaltmak için dairesel paketin çeliğinde kutuplar arası yarıklar yapılmıştır. İkinci durumda, bir asenkron motorun rotor tipine göre şaft üzerine bir rotor 2 yerleştirilmiştir ve bu paketin bir veya iki tarafına sabit mıknatıslar 1 yerleştirilmiştir (Şekil 8). aynı zamanda bir frenleme (jeneratör) momentidir. Fren torku, rotorun uyarılmış kutuplarının manyetik alanının, stator sargısında (3) indüklediği akımlarla etkileşiminin bir sonucu olarak ortaya çıkar. 9 eşzamansız eğrileri gösterir M bir, fren M Asenkron çalıştırma sırasında motorun T ve ortaya çıkan M momentleri.
Pirinç. 8. Rotor üzerinde kalıcı mıknatısların eksenel düzenlemesine sahip senkron motor: I - kalıcı mıknatıs; 2 - rotor paketi; 3 - stator
Pirinç. 9. Sabit mıknatıslı motorun çalıştırma özellikleri
Sabit mıknatıslı motorların kalkış özellikleri, histerezis motorlardan daha kötüdür, ancak daha iyi enerji performansına, daha yüksek aşırı yük kapasitesine ve hız kararlılığına sahiptirler.
Endüstriyel kullanım için senkron motorlar, bağımsız bir DC kaynağından elektromanyetik uyarım alır. Aşağıdaki kaynaklar bu tür kaynaklar olarak kullanılır: senkron motorla (Şekil 7.6.6) aynı şaft üzerine yerleştirilebilen veya ayrı bir motorla çalıştırılabilen (Şekil 7.6, i) DC jeneratörleri (uyarıcılar); endüstriyel bir şebekeden beslenebilen tristör kontrollü doğrultucular (Şekil 7.6, V), veya senkron motor ile aynı mil üzerinde bulunan özel bir alternatörden. İkinci durumda (Şekil 7.6, d), yarı iletken doğrultucular, senkron bir makinenin (dönen doğrultuculu bir sistem) rotorunda bulunur, bu nedenle, uyarma sargısına akım sağlamak için fırçalar ve halkalar gerekli değildir, yani. senkronize makine olur temassız.
Hızlanma sırasında, motor asenkron modda çalışırken, uyarıcının enerjisi kesilerek uyarıcı rotor sargısına bağlanabilir (körü körüne bağlı bir uyarıcı ile şema), ve KM kontaktörü tarafından uyarma sargısından ayrılabilir (bkz. Şekil 7.1 ve 7.6'daki şemalar). İkinci durumda, uyarma sargısı kısa devre veya kısa devredir. Sargıda büyük kaymalarda önemli bir kayma EMF'si indüklendiğinden, hızlanma sırasında uyarma sargısının uçlarını açık bırakmak imkansızdır.
Uyarıcı olarak bir tristör dönüştürücü veya döner doğrultucular kullanıldığında, alan sargısı, başlatma sırasında şönt tristörler aracılığıyla kısa devre edilir.
Pirinç.A- ayrı bir motor jeneratöründen; 6 - bir senkron motorun şaftı üzerinde bulunan bir jeneratörden; v- tristör uyarıcısından; d- yerleşik jeneratörden
Şekil 7.6, c'deki devreyi düşünün. Motoru asenkron modda çalıştırırken, tristör konvertörünün voltajı UD sıfıra eşittir. Uyarma sargısında, etkisi altında zener diyotları aracılığıyla değişken bir kayma emf indüklenir. VD yardımcı tristörler açık VS, ve uyarma sargısı deşarj direncinde kapanır R. Motor senkron altı hıza ulaştığında, kayma emk değeri düşer, zener diyotları kapanır ve tristörler VS deşarj direncini kapatın, ardından dönüştürücüden uyarma sargısına doğru akım verilir ÜD.
Son yıllarda, senkron bir makinenin tasarımına yerleştirilmiş uyarıcılar yaygınlaştı (bkz. Şekil 7.6, d). Uyarıcı, rotoru senkron motor D'nin miline yerleştirilmiş bir senkron jeneratör G, kontrolsüz bir doğrultucu, yardımcı tristörlerden oluşur. VS ve deşarj dirençleri R2 Ve R3, ayrıca bir senkron motorun miline yerleştirilmiştir. Uyarma akımı, jeneratör G'nin uyarma akımı değiştirilerek kontrol edilir. Senkron altı hıza ulaşıldığında, uyarma sargısını şönten devreler açılır ve sargıya bir doğru akım verilir, ardından motor senkronizasyona çekilir, hız senkrona ulaşır ve ardından senkron modda çalışır.
Senkron modda çalışma sırasında motor uyarma akımının düzenlenmesi, kural olarak uyarma ACS tarafından gerçekleştirilir. İki ana işlevi yerine getirir. Birincisi, senkronize modda kararlı çalışmayı sağlamaktır. Yük yükseldiğinde veya besleme voltajı düştüğünde, uyarma ACS'si uyarma akımını zorlar (artırır), böylece senkron modda maksimum motor torkunu artırır (bkz. Şekil 7.4). İkincisi, motorun stator devresinde dolaşan reaktif gücün otomatik kontrolünün uygulanmasıdır.
Yapısal şema uyarma akımı genellikle çift devrelidir (Şekil 7.7). Dahili uyarma akımı devresi stabilize etmeye yarar verilen akım uyarılma. Uyarma akımı regülatörü p () orantılı veya orantılı-integral olarak alınır. Belirtilen f'nin sabit tutulmasının sağlanması, stator devrelerinin gerçek f değerine bağlı olarak pozitif geri beslemeli bir uyarma akımı ayar sinyali üretilerek elde edilir:
Karşılık gelen uyarma akımı ise UB belirli bir yükte belirli bir güç faktörünü elde etmek için yetersizse, bileşik geri besleme uyarma akımını artırır. Katsayıyı artırmak, verilen f'yi korumanın doğruluğunu artırır, ancak yük uygulandığında stator akımında dalgalanmalara neden olur. Stator akımının dalgalanmasını azaltmak için devre, stator akımının etkin değeri hakkında esnek geri bildirim sağlar. esnek geri bildirim bir filtre ile ayırt edici bir bağlantı olarak oluşturur.
