Принцип работы возбудитель генератора: Устройство генераторов и способы их возбуждения

Содержание

Генератор постоянного тока: устройство, принцип работы, классификация

На заре электрификации генератор постоянного тока оставался безальтернативным источником электрической энергии. Довольно быстро эти альтернаторы были вытеснены более совершенными и надёжными трехфазными генераторами переменного тока. В некоторых отраслях постоянный ток продолжал быть востребованным, поэтому устройства для его генерации совершенствовались и развивались.

Даже в наше время, когда изобретены мощные выпрямительные устройства, актуальность генераторов постоянного электротока не потерялась. Например, они используются для питания силовых линий на городском электротранспорте, используемых трамваями и троллейбусами. Такие генераторы по-прежнему используют в технике электросвязи в качестве источников постоянного электротока в низковольтных цепях.

Устройство и принцип работы

В основе действия генератора лежит принцип, вытекающий из закона электромагнитной индукции. Если между полюсами постоянного магнита поместить замкнутый контур, то при вращении он будет пересекать магнитный поток (см. рис. 1). По закону электромагнитной индукции в момент пересечения индуцируется ЭДС. Электродвижущая сила возрастает по мере приближения проводника к полюсу магнита. Если к коллектору (два жёлтых полукольца на рисунке) подсоединить нагрузку R, то через образованную электрическую цепь потечёт ток.

Рис. 1. Принцип действия генератора постоянного тока

По мере выхода витков рамки из зоны действия магнитного потока ЭДС ослабевает и приобретает нулевое значение в тот момент, когда рамка расположится горизонтально. Продолжая вращение контура, его противоположные стороны меняют магнитную полярность: часть рамки, которая находилась под северным полюсом, занимает положение над южным магнитным полюсом.

Величины ЭДС в каждой активной обмотке контура определяются по формуле: e1 = Blvsinwt; e2 = -Blvsinwt; , где Bмагнитная индукция, l – длина стороны рамки, v – линейная скорость вращения контура,

tвремя, wt – угол, под которым рамка пересекает магнитный поток.  

При смене полюсов меняется направление тока. Но благодаря тому, что коллектор поворачивается синхронно с рамкой, ток на нагрузке всегда направлен в одну сторону. То есть рассматриваемая модель обеспечивает выработку постоянного электричества. Результирующая ЭДС имеет вид: e = 2Blvsinwt, а это значит, что изменение она подчиняется синусоидальному закону.

Строго говоря, данная конструкция обеспечивает только полярность неподвижных щеток, но не устраняет пульсации ЭДС. Поэтому график сгенерированного тока имеет вид, как показано на рис.2.

Рисунок 2. График тока, выработанного примитивным генератором

Такой ток, за исключением редких случаев, не пригоден для использования. Приходится сглаживать пульсации до приемлемого уровня. Для этого увеличивают количество полюсов постоянных магнитов, а вместо простой рамки используют более сложную конструкцию – якорь, с большим числом обмоток и соответствующим количеством коллекторных пластин (см. рис. 3). Кроме того, обмотки соединяются разными способами, о чём речь пойдёт ниже.

Рис. 3. Ротор генератора

Якорь изготавливается из листовой стали. На сердечниках якоря имеются пазы, в которые укладываются несколько витков провода, образующего рабочую обмотку ротора. Проводники в пазах соединены последовательно и образуют катушки (секции), которые в свою очередь через пластины коллектора создают замкнутую цепь.

С точки зрения физики процесса генерации не имеет значения, какие детали вращаются – обмотки контура или сам магнит. Поэтому на практике якоря для маломощных генераторов делают из постоянных магнитов, а полученный переменный ток выпрямляют диодными мостами и другими схемами.

И напоследок: если на коллектор подать постоянное напряжение, то генераторы постоянного тока могут работать в режиме синхронных двигателей.

Конструкция двигателя (он же генератор) понятна из рисунка 4. Неподвижный статор состоит из двух сердечников полюсов, состоящих из ферримагнитных пластин, и обмоток возбуждения, соединённых последовательно. Щётки расположены по одной линии друг против друга. Для охлаждения обмоток используется вентилятор.

Рис. 4. Двигатель постоянного тока

Классификация

Различают два вида генераторов постоянного тока:

  • с независимым возбуждением обмоток;
  • с самовозбуждением.

Для самовозбуждения генераторов используют электричество, вырабатываемое самим устройством. По принципу соединения обмоток якоря самовозбуждающиеся альтернаторы с делятся на типы:

  • устройства с параллельным возбуждением;
  • альтернаторы с последовательным возбуждением;
  • устройства смешанного типа (компудные генераторы).

Рассмотрим более подробно особенности каждого типа соединения якорных обмоток.

С параллельным возбуждением

Для обеспечения нормальной работы электроприборов, требуется наличие стабильного напряжения на зажимах генераторов, не зависящее от изменения общей нагрузки. Задача решается путём регулировки параметров возбуждения. В альтернаторах с параллельным возбуждением выводы катушки подключены через регулировочный реостат параллельно якорной обмотке.

Реостаты возбуждения могут замыкать обмотку «на себя». Если этого не сделать, то при разрыве цепи возбуждения, в обмотке резко увеличится ЭДС самоиндукции, которая может пробить изоляцию. В состоянии, соответствующем короткому замыканию, энергия рассеивается в виде тепла, предотвращая разрушение генератора.

Электрические машины с параллельным возбуждением не нуждаются во внешнем источнике питания. Благодаря наличию остаточного магнетизма всегда присутствующего в сердечнике электромагнита происходит самовозбуждение параллельных обмоток. Для увеличения остаточного магнетизма в катушках возбуждения сердечники электромагнитов делают из литой стали.

Процесс самовозбуждения продолжается до момента, пока сила тока не достигнет своей предельной величины, а ЭДС не выйдет на номинальные  показатели при оптимальных оборотах вращения якоря.

Достоинство: на генераторы с параллельным возбуждением слабо влияют токи при КЗ.

С независимым возбуждением

В качестве источника питания для обмоток возбуждения часто используют аккумуляторы или другие внешние устройства. В моделях маломощных машин используют постоянные магниты, которые обеспечивают наличие основного магнитного потока.

На валу мощных генераторов расположен генератор-возбудитель, вырабатывающий постоянный ток для возбуждения основных обмоток якоря. Для возбуждения достаточно 1 – 3% номинального тока якоря и не зависит от него. Изменение ЭДС осуществляется регулировочным реостатом.

Преимущество независимого возбуждения состоит в том, что на возбуждающий ток никак не влияет напряжение на зажимах. А это обеспечивает хорошие внешние характеристики альтернатора.

С последовательным возбуждением

Последовательные обмотки вырабатывают ток, равен току генератора. Поскольку на холостом ходе нагрузка равна нулю, то и возбуждение нулевое. Это значит, что характеристику холостого хода невозможно снять, то есть регулировочные характеристики отсутствуют.

В генераторах с последовательным возбуждением практически отсутствует ток, при вращении ротора на холостых оборотах. Для запуска процесса возбуждения необходимо к зажимам генератора подключить внешнюю нагрузку. Такая выраженная зависимость напряжения от нагрузки является недостатком последовательных обмоток. Такие устройства можно использовать только для питания электроприборов с постоянной нагрузкой.

Со смешанным возбуждением

Полезные характеристики сочетают в себе конструкции генераторов со смешанным возбуждением. Их особенности: устройства имеют две катушки – основную, подключённую параллельно обмоткам якоря и вспомогательную, которая подключена последовательно. В цепь параллельной обмотки включён реостат, используемый для регулировки тока возбуждения.

Процесс самовозбуждения альтернатора со смешанным возбуждением аналогичен тому, который имеет генератор с параллельными обмотками (из-за отсутствия начального тока последовательная обмотка в самовозбуждении не участвует). Характеристика холостого хода такая же, как у альтернатора с параллельной обмоткой. Это позволяет регулировать напряжения на зажимах генератора.

Смешанное возбуждение сглаживает пульсацию напряжения при номинальной нагрузке. В этом состоит главное преимущество таких альтернаторов перед прочими типами генераторов. Недостатком является сложность конструкции, что ведёт к удорожанию этих устройств. Не терпят такие генераторы и коротких замыканий.

Технические характеристики генератора постоянного тока

Работу генератора характеризуют зависимости между основными величинами, которые называются его характеристиками. К основным характеристикам можно отнести:

  • зависимости между величинами при работе на холостом ходе;
  • характеристики внешних параметров;
  • регулировочные величины.

Некоторые регулировочные характеристики и зависимости холостого хода мы раскрыли частично в разделе «Классификация». Остановимся кратко на внешних характеристиках, которые соответствуют работе генератора в номинальном режиме. Внешняя характеристика очень важна, так как она показывает зависимость напряжения от нагрузки, и снимается при стабильной скорости оборотов якоря.

Внешняя характеристика генератора постоянного тока с независимым возбуждением выглядит следующим образом: это кривая, зависимости напряжения от нагрузки (см. рис. 5).  Как видно на графике падение напряжения наблюдается, но оно не сильно зависит от тока нагрузки (при сохранении скорости оборотов двигателя, вращающего якорь).

Рис. 5. Внешняя характеристика ГПТ

В генераторах с параллельным возбуждением зависимость напряжения от нагрузки сильнее выражена (см. рис. 6).  Это связано с падением тока возбуждения в обмотках. Чем выше нагрузочный ток, тем стремительнее будет падать напряжение на зажимах генератора. В частности, при постепенном падении сопротивления до уровня КЗ, напряжение падёт до нуля. Но резкое замыкание в цепи вызывает обратную реакцию генератора и может быть губительным для электрической машины этого типа.

Рис. 6. Характеристика ГПТ с параллельным возбуждением

Увеличение тока нагрузки при последовательном возбуждении ведёт к росту ЭДС. (см. верхнюю кривую на рис. 7). Однако напряжение (нижняя кривая) отстаёт от ЭДС, поскольку часть энергии расходуется на электрические потери от присутствующих вихревых токов.

Рис. 7. Внешняя характеристика генератора с последовательным возбуждением

Обратите внимание на то, что при достижении своего максимума напряжение, с увеличением нагрузки, начинает резко падать, хотя кривая ЭДС продолжает стремиться вверх. Такое поведение является недостатком, что ограничивает применение альтернатора этого типа.

В генераторах со смешанным возбуждением предусмотрены встречные включения обеих катушек – последовательной и параллельной. Результирующая намагничивающая сила при согласном включении равна векторной сумме намагничивающих сил этих обмоток, а при встречном – разнице этих сил.

В процессе плавного увеличении нагрузки от момента холостого хода до номинального уровня, напряжение на зажимах будет практически постоянным (кривая 2 на рис. 8). Увеличение напряжения наблюдается в том случае, если количество проводников последовательной обмотки будет превышать количество витков соответствующее номинальному возбуждению якоря (кривая 1).

Изменение напряжения для случая с меньшим числом витков в последовательной обмотке, изображает кривая 3. Встречное включение обмоток иллюстрирует кривая 4.

Рис. 8. Внешняя характеристика ГПТ со смешанным возбуждением

Генераторы со встречным включением используют тогда, когда необходимо ограничить токи КЗ, например, при подключении сварочных аппаратов.

В нормально возбуждённых устройствах смешанного типа ток возбуждения постоянный и от нагрузки почти не зависит.

Реакция якоря

Когда к генератору подключена внешняя нагрузка, то токи в его обмотке образуют собственное магнитное поле. Возникает магнитное сопротивление полей статора и ротора. Результирующее поле сильнее в тех точках, где якорь набегает на полюсы магнита, и слабее там, где он с них сбегает. Другими словами якорь реагирует на магнитное насыщение стали в сердечниках катушек. Интенсивность реакции якоря зависит от насыщения в магнитопроводах. Результатом такой реакции является искрение щёток на коллекторных пластинах.

Снизить реакцию якоря можно путём применения компенсирующих дополнительных магнитных полюсов или сдвигом щёток с осевой линии геометрической нейтрали.

ЭДС

Среднее значение электродвижущей силы пропорционально магнитному потоку, количеству активных проводников в обмотках и частоте вращения якоря. Увеличивая или уменьшая указанные параметры можно управлять величиной ЭДС, а значит и напряжением. Проще всего, желаемого результата можно достичь путём регулировки частоты вращения якоря.

Мощность

Различают полную и полезную мощность генератора. При постоянной ЭДС полная мощность пропорциональна току: P = EIa. Отдаваемая в цепь полезная мощность P1 = UI.

КПД

Важной характеристикой альтернатора является его КПД – отношение полезной мощности к полной. Обозначим данную величину символом ηe. Тогда: ηe=P1/P.

На холостом ходе ηe = 0. максимальное значение КПД – при номинальных нагрузках. Коэффициент полезного действия в мощных генераторах приближается к 90%.

Применение

До недавнего времени использование тяговых генераторов постоянного тока на ж/д транспорте было безальтернативным. Однако уже начался процесс вытеснения этих генераторов синхронными трёхфазными устройствами. Переменный ток, синхронного альтернатора выпрямляют с помощью выпрямительных полупроводниковых установок.

На некоторых российских локомотивах нового поколения уже применяют асинхронные двигатели, работающие на переменном токе.

Похожая ситуация наблюдается с автомобильными генераторами. Альтернаторы постоянного тока заменяют асинхронными генераторами, с последующим выпрямлением.

Пожалуй, только передвижные сварочные аппараты с автономным питанием неизменно остаются в паре с альтернаторами постоянного тока. Не отказались от применения мощных генераторов постоянного тока также некоторые отрасли промышленности.

Видео по теме

Список использованной литературы

  • Вольдек А. И., Попов В. В. «Электрические машины. Введение в электромеханику. Машины постоянного тока и трансформаторы» 2008
  • О.А.Косарева «Шпаргалка по общей электротехники и электроники»
  • Китаев В. Е., Корхов Ю. М., Свирин В. К. «Электрические машины» Часть 1. Машины постоянного тока. 1978
  • Данилов И.А., Лотоцкий К.В. «Электрические машины» 1972

Инструкция и схема запуска синхронного генератора

Возбуждение генераторов осуществляется небольшим по размерам возбудителем переменного тока, состоящим из трёхфазной обмотки, расположенной на роторе генератора и электромагнитных полюсов, находящихся на статоре рядом со статорной обмоткой основной машины. Обмотка возбуждения возбудителя питается постоянным током от автоматического регулятора напряжения. Трёхфазный переменный ток, генерируемый в роторной обмотке, выпрямляется трёхфазным выпрямителем, расположенным на роторной обмотке возбудителя и поступает на роторную обмотку возбуждения генератора. Выпрямительное устройство бесщёточного генератора состоит из кремниевых диодов, соединённых по трёхфазной мостовой схеме, регулируемого балластного резистора и сглаживающего конденсатора.
Бесщёточный синхронный генератор (рис. 1.1) состоит из следующих компонентов, где:

G — статорная обмотка, выходная;
FG — роторная обмотка возбуждения генератора;
Si — блок вращающихся кремниевых выпрямителей;
E — роторная обмотка возбудителя, выходная;
FE — статорная обмотка возбуждения;
EVA — внешний реостат задающего напряжения; иногда отсутствует
AVR — автоматический регулятор напряжения (АРН).
Статорная обмотка синхронного генератора уложена в пазы железа статора и представляет собой три обмотки, соединенные звездой.
Конструктивно бесщёточный синхронный генератор объединён с возбудителем переменного тока и вращающимся выпрямительным устройством в один агрегат. Отличительной особенностью бесщёточного синхронного генератора является отсутствие контактных колец и щёток.
Возбудитель представляет собой обращённый трёхфазный синхронный генератор, у которого обмотка возбуждения является неподвижной и питается непосредственно от автоматического регулятора напряжения. В некоторых рассматриваемых далее системах возбуждения и регулирования напряжения генераторов обмотка возбуждения возбудителя состоит из двух частей: основной и управляемой от автоматического регулятора напряжения, что обеспечивает более надёжное начальное возбуждение. Трёхфазная роторная обмотка возбудителя, соединённая звездой подключена к роторной обмотке генератора через трёхфазный блок вращающихся кремниевых выпрямителей, который находится между этими  двумя  обмотками,  ближе  к  возбудителю,  на  специально смонтированном изоляционном кольце. Кольцо и вентили вращаются вместе с роторами генератора и возбудителя и размещёны на общем валу. 
Трёхфазный переменный ток, генерируемый при вращении в роторной обмотке возбудителя, выпрямляется трёхфазным кремниевым выпрямителем, расположенным на роторной обмотке возбудителя, и постоянное напряжение поступает на роторную обмотку генератора. Расположение вращающихся выпрямителей на роторной обмотке возбудителя удобно как для воздушного охлаждения, так и проведения обслуживания и ремонтных работ при проверке и замене вентилей.
В дополнение к кремниевому выпрямителю параллельно выходному напряжению подключается сглаживающий конденсатор и разрядный резистор для предотвращения обмотки возбуждения и конденсатора от пробоя.
Таким образом, возбудитель совместно с автоматическим регулятором напряжения позволяет поддерживать напряжение генератора с заданным отклонением при малых и больших нагрузках и обеспечивает защиту от короткого замыкания.
В результате совместных усилий обмоток статора генератора и возбудителя создаётся результирующая магнитодвижущая сила а, следовательно, и поток возбуждения, обеспечивая реакцию ротора и падение напряжения в обмотке статора генератора во всех режимах работы – от холостого хода до номинальной нагрузки.
Возбудитель переменного тока представляет собой обращённый синхронный генератор роторного типа. Ротор установлен на том же валу, что и ротор генератора и представляет собой трехфазную обмотку переменного тока. Нагрузкой возбудителя является обмотка возбуждения статора, поэтому необходим возбудитель переменного тока высокой частоты: чем выше частота, тем больше возбуждение. Однако высокая частота стремится увеличить потери в железе. Так как увеличение числа полюсов пропорционально увеличению частоты, то частота особенно ограничивается при использовании на низкой частоте вращения с точки зрения экономичности конструкции. В основном, для возбудителя переменного тока принята частота 50-60 Гц.
При эксплуатации нельзя допускать падение частоты вращения генератора ниже 50 Гц при полной нагрузке, так как возрастает ток на возбудителе генератора, что в свою очередь может привести к выходу из строя автоматического регулятора напряжения, пробою блока вращающихся кремниевых выпрямителей или самого возбудителя.

Принцип работы генератора | Дизельные генераторы | Статьи

Прежде чем арендовать или купить дизельный или бензиновый генератор, мы рекомендуем разобраться с тем, как работает генератор и на что стоит обратить внимание, при выборе генератора

Принцип работы генератора

Электрический генератор — это устройство, которое преобразует механическую энергию, полученную из внешнего источника в электрическую энергию. Важно понимать, что генератор на самом деле не «создает » электрическую энергию. Вместо этого, он использует механическую энергию подаваемого в него, чтобы заставить двигаться электрические заряды, с помощью внешнего электрического контура, присутствующие в проводе его обмотки. Этот поток электрических зарядов образует выходной электрический ток, поступающий от генератора. Принцип работы генераторы может быть понятен, если рассмотреть его аналогично принципу работы водяного насоса, который не производит воду, а только перекачивает воду.

Основные компоненты электрического генератора можно классифицировать следующим образом

1 – двигатель
2 – генератор
3 – топливная система
4 – регулятор напряжения
5 – система охлаждения и выхлопная система
6 – система смазки
7 – аккумулятор
8 – панель управления
10 – основание, рама

Современные генераторы работают по принципу электромагнитной индукции, открытой Майклом Фарадеем в 1831-1832. Фарадей обнаружил, что движение потока электрических зарядов, может быть вызвано перемещением электрический проводник, таких как провод, который содержит электрические заряды в магнитном поле. Это движение создает разность потенциалов между двумя концами провода или электрического проводника, который, в свою очередь, вызывает движение электрических зарядов, таким образом, генерируется электрический ток.

Описание основных компонентов генератора

1. Двигатель

Двигатель является источником входной механической энергии подаваемой на генератор. Максимальная выходная мощность прямо пропорционально зависит от максимальной выходной мощности генератора двигателя. Для безотказной работы двигателя необходимо четко придерживаться графика технического обслуживания, разработанного производителем двигателей. На что стоит обратить внимание, при выборе генератора :

А. Тип используемого топлива : двигатели работают на различном виде топлив: дизельное топливо, бензин, пропан (сжиженный или в газообразном виде), или природный газ. Меньшие двигатели, как правило, работают на бензине, тогда как более крупные двигатели работают на дизельном топливе, жидкий пропан, пропан или природный газ.

Б. Верхнее или нижнее расположение клапанов двигателя. При верхнем расположение, впускные и выпускные клапаны расположены в головке цилиндра двигателя, а при нижней установке, впускные и выпускные клапаны установлены в блоке двигателя. Верхнее расположение клапанов в двигателе имеет ряд преимуществ:

  • Компактный дизайн
  • Простота в эксплуатации
  • Долговечность
  • Удобство при ремонте
  • Низкий уровень шума во время работы
  • Низкий уровень выбросов

Однако, двигатели, с верхним расположением клапанов, являются более дорогими, чем другие двигатели.

2. Генератор

Генератор, является тем узлом, который непосредственно преобразовывает механическую энергиею передаваемую двигателем, в электрическую энергию. Генератор содержит как статические так и подвижные узлы, заключенная в корпус

А. Статор — неподвижный компонент. Он содержит набор электрических проводников свернутых в рулон над железным сердечником.

Б. Ротор / якорь — это подвижный компонент, который создает вращающееся магнитное поле, в одном из следующих трех способов:

  • с помощью индукции — это так называемые бесщеточные генераторы переменного тока и обычно используются в больших генераторов.
  • путем постоянных магнитов — это распространено в небольших г генераторах.
  • с помощью возбудитель — возбудитель-это небольшой источник постоянного тока, который заряжает энергией ротор.

Ротор создает движущееся магнитное поле вокруг статора, что вызывает разность напряжений между обмотками статора.

Факторы на которые мы рекомендуем обратить внимание, прежде чем взять в аренду купить дизельный генератор

А. Материал корпуса металл или пластик. Полностью металлическая конструкция обеспечивает повышенную долговечность генератора. Пластиковые корпуса со временем деформируются, это приводит к появлению нежелательных люфтов и вибраций, что в свою очередь увеличивает износ и повышает опасность эксплуатации оборудования.

Б. Шариковые или игольчатые подшипники. Шариковые подшипники, в сравнение с игольчатыми подшипниками, являются предпочтительными и имеют больший срок службы.

В. Бесщёточный или генератор со щетками. Бесщёточная конструкция требует меньшего обслуживания, а также способствует производству более чистой энергии.

3. Топливная Система

Топливный бак, как правило, имеет достаточный объем, чтобы обеспечить бесперебойную работу генератора в течение 6-8 часов. У портативных (переносных) генераторов, топливный бак является частью рамы генератора или устанавливается на верхней части корпуса генератора. Для коммерческого использование, возможна установка дополнительно топливного бака.

4. Регулятор Напряжения

Как следует из названия, этот компонент регулирует выходное напряжение генератора.

5.1 Система охлаждения

Непрерывная работа различных компонентов генератора, приводит к нагреву системы. Для безотказной работы системы очень важно иметь качественную систему охлаждения.

В качестве охладителя для генератора, иногда, используется пресная вода. Данный вид охлаждения можно встретить в случае установки генератора в очень малых и закрытых помещениях или при установки очень больших генераторных установок, более 2250 кВт. В случае же установки крупных генераторов, также используется водород, в качестве теплоносителя для статорных обмоток. Водород является более эффективным для поглощения тепла, чем другие охлаждающие жидкости. Водород отводит тепло от генератора и передает его через теплообменник во вторичный контур охлаждения, содержащий деминерализованную воду в качестве теплоносителя. По этой причине очень большие генераторы и малые электростанции, часто имеют большие охлаждающие башни. Для всех других распространенных случаев, в качестве основной системы охлаждения, используется стандартный радиатор с вентилятором.

5.2 Выхлопная система

Как и все дизельные и бензиновые двигатели, дизельный генератор также выделяет выхлопные газы. Выхлопные газы содержат высокотоксичные химические вещества, которые должны контролироваться надлежащим образом. Следовательно дизельный генератор должен имеет качественную и надежную выхлопную систему. Эта система требует достаточного большого внимания, так как отравление угарным газом остается достаточно частой причиной смерти, а пользователи имеет тенденцию не обращать на то внимание, пока это их не коснулось.

Выхлопные трубы обычно изготавливаются из чугуна, кованого железа или стали. Они должны быть независимы и не должны крепится к двигателю генератора. Выхлопные трубы, как правило, крепятся к двигателю с помощью гибких соединителей – компенсаторов, для минимизации вибраций и предотвращения повреждения генератора. Выхлопная труба должна заканчивается на открытом воздухе, и выходить подальше от дверей, окон и других проемов в дом или здание. Вы должны убедиться, что к системе выхлопа генератора не подключено иное оборудование.

6. Система смазки

В связи с тем, что в состав оборудования генераторной установки входит двигатель, который имеет трущиеся и вращающиеся детали, то для долговечной и бесперебойной работы системы требуется система постоянной смазки. Двигатель генератора смазывается с помощью масляного насоса. Рекомендуется проверят уровень смазочного масла через каждые 8 часов работы генератора, а менять масло каждые 500 часов работы генератора.

7. Зарядное устройство

Функция запуска генератора работает от батареи. Зарядное устройство поддерживают постоянную зарядку генератора. Работа зарядного устройства – полностью автоматическая, не требующая каких либо настроек или корректировок параметров работы. Выходное напряжение зарядного устройства устанавливается 2,33 В постоянного тока на элемент. Это значение является постоянным напряжением, для подзарядки свинцово-кислотных батарей. Зарядное устройство имеет отдельный выход напряжения постоянного тока, что позволяет не вмешивается в нормальное функционирование генератора.

8. Панель управления

Панель управления — это пользовательский интерфейс контроллер генератора генератора, который содержит электрические розетки и элементы контроля, управления. Более подробная информация о панелеи управления приведена в специальном разделе.

HydroMuseum – Возбуждение генератора

Возбуждение генератора

Возбуждение генератора. Система возбуждения генератора (электромагнитное возбуждение) создаёт МДС, которая наводит в магнитной системе машины магнитное поле, обеспечивающее процесс образования электроэнергии. На генераторах первого поколения для питания обмотки возбуждения применялись специальные генераторы постоянного тока (возбудители), обмотка возбуждения которых получала питание постоянным током от другого генератора (подвозбудителя). Ротор главного генератора и якоря возбудителя и подвозбудителя располагаются на одном валу и вращаются синхронно. Ток возбуждения подаётся в обмотку возбуждения главного генератора через графитовые щётки и контактные кольца ротора.

Для регулирования тока возбуждения в прежних конструкциях применялись регулировочные реостаты, которые включаются в цепи возбуждения возбудителя и подвозбудителя.

В последних конструкциях генераторов, в особенности на мощных и сверхмощных, применялись системы независимого возбуждения с достаточно мощными вспомогательными генераторами переменного тока и выпрямителями, а также системы самовозбуждения.

В качестве выпрямителей использовались ртутные выпрямители (ионная система возбуждения), а в последнее время получили всеобщее распространение тиристорные системы возбуждения — безинерционные системы, которые экономичнее и надёжнее, а по сравнению с ионными имеют и бесспорное экологическое преимущество.


Рис. 1 Структурные схемы самовозбуждения синхронных генераторов: а) ─ система самовозбуждения; б) ─ схема автоматической системы самовозбуждения. 1 ─ генератор; 2 ─ обмотка возбуждения; 3 ─ тиристорный преобразователь; 4 ─ выпрямительный трансформатор; 5 ─ автоматический регулятор возбуждения; 6 ─ трансформатор напряжения; 7 ─ трансформатор тока; 8 ─ устройства релейной защиты.

На рис. 1 а) изображена схема самовозбуждения, в которой энергия для возбуждения отбирается от обмотки статора генератора и через понижающий трансформатор и выпрямительный тиристорный преобразователь (3) преобразуется в энергию постоянного тока. Принцип самовозбуждения основан на том, что первоначальное возбуждение генератора происходит за счёт остаточного магнетизма полюсов генератора.

На рис. 1. б) изображена схема автоматической системы самовозбуждения генератора (1) с выпрямительным трансформатором (4) и тиристорным преобразователем (3), через которые ток статора генератора после преобразования в постоянный ток подаётся в обмотку возбуждения. На вход автоматического регулятора возбуждения (АРБ, 5) поступают сигналы напряжения генератора от измерительного трансформатора напряжения (6) и тока нагрузки генератора от измерительного трансформатора тока (7). Схема содержит устройства защиты (8), которые обеспечивают защиту обмотки возбуждения (2) и тиристорного преобразователя от перенапряжения и токовой перегрузки.

Автоматическое регулирование возбуждения заключается в автоматическом изменении силы тока возбуждения генератора с целью обеспечения требующегося ему значения ЭДС при нормальном и аварийном режимах в электрической сети.

Регулятор АРБ характеризуется быстродействием, Т.е. способностью резко и существенно увеличивать ток и напряжение возбуждения; этот процесс называется форсировкой возбуждения.

Например, у АРБ генераторов Саяно-Шушенской ГЭС время нарастания напряжения возбуждения от номинального до максимального значения составляет не более 0,04 с. Кратность форсировки возбуждения составляет: по напряжению 3, по току 2.

Кратностью форсировки называется отношение наибольшего установившегося значения напряжения (тока) возбуждения к номинальному напряжению (току) возбуждения.

Назначение и устройство синхронных генераторов

Рис. 1. Устройство и схема возбуждения синхронного генератора: а — статор, б — явнополюсный ротор (без обмотки полюсов), в — неявнополюсный ротор; 1 — статор (якорь), 2 — ротор (индуктор), 3- контактные кольца, 4 — полюс, 5 — полюсная катушка индуктора, 6 — возбудитель, 7 — шунтовой регулятор, 8 — щетки

Ротор синхронного генератора конструктивно может быть выполнен явнополюсным и неявнополюсным.

Явнополюсный ротор (рис. 1, б) имеет выступающие или, как говорят, явновыраженные полюсы. Такие роторы применяют в тихоходных генераторах со скоростью вращения не более 1000 об/мин. Сердечники полюсов этих роторов набирают обычно из листов электротехнической стали толщиной 1-2 мм, которые прочно скрепляют в пакет стяжными шпильками. На валу ротора полюсы крепят болтами или при помощи Т-образного хвостовика полюса, укрепляемого в специальных пазах, профре-зерованных в стальном теле ротора.

Обмотку возбуждения наматывают изолированным медным проводом соответствующего сечения. В роторах синхронных генераторов, предназначенных для работы в электроустановках, где в качестве первичных двигателей применяются дизели, предусматривается так называемая успокоительная обмотка. Успокоительная или как еще ее называют демпферная обмотка служит для успокоения свободных колебаний, возникающих при внезапных изменениях режима работы синхронных генераторов (резкие сбросы нагрузки, падение напряжения, изменение тока возбуждения и др.), особенно в тех случаях, когда несколько генераторов работают параллельно на общую сеть.

Неявнополюсным называют ротор, имеющий вид цилиндра без выступающих полюсов. Такие роторы выполняют обычно двух- или четырехполюсными.

Явнополюсные роторы для быстроходных машин не применяют из-за сложности изготовления крепления полюсов, способных выдерживать большие центробежные усилия.

Неявнополюоный ротор (рис. 1, в) состоит из вала и стальной поковки с профрезерованными в ней пазами, в которые уложена обмотка возбуждения. В остальном неявнополюсный ротор конструктивно выполнен так же, как и явнополюсный.

Конструкция проводников роторной обмотки выбирается в зависимости от типа ротора: для обмоток явнополюсных роторов применяют прямоугольные или круглые изолированные провода, а также голые медные полосы, гнутые на ребро и изолированные полосками миканита; обмотки неявнополюсных роторов выполняют из изолированных витков плоской твердокатаной меди, укладываемых в изолированные пазы роторов.

Концы обмотки ротора (индуктора) выведены и присоединены к контактным кольцам на валу ротора. К индуктору подводится постоянный ток от какого-либо внешнего источника. В качестве источника тока возбуждения синхронных генераторов мощностью до 20 кет применяют полупроводниковые выпрямители, а для более мощных генераторов — специальные машины постоянного тока (возбудители), помещаемые обычно на общем валу с ротором генератора или механически соединяемые с генератором посредством полумуфт. Возбудитель представляет собой генератор постоянного тока, мощность которого, как правило, составляет 1-3% номинальной мощности питаемого им генератора. Номинальное напряжение возбудителей невелико и у синхронных генераторов средней мощности не превышает 150 в. Постоянный ток для возбуждения синхронных генераторов может быть получен с помощью ртутных, полупроводниковых или механических выпрямителей. Для возбуждения синхронных генераторов мощностью до 20 кет чаще всего применяют селеновые или германиевые выпрямители.

Ток возбуждения в проходит от источника до индуктора по следующему пути: источник постоянного тока — неподвижные щетки на контактных кольцах, контактные кольца ротора — обмотки полюсов индуктора. Этот путь показан схематически на рис. 1, а. Синхронный генератор обладает свойством обратимости, т.е. может работать и в качестве электродвигателя, если обмотку его статора присоединить к сети трехфазного переменного тока.

Турбогенератор | Газовые турбины и ГТУ

 

 

 

Турбогенератор — это турбина, соединенная с генератором, который преобразует механическую энергию движущейся жидкости, такой как жидкая вода, пар, природный газ или воздух в электричество. Генератор состоит из движущейся части ротора и неподвижной части статора. Наружный слой ротора покрыт электромагнитами, а внутренняя стенка статора облицована витками медной проволоки. Компания DMEnergy занимается поставкой, ремонтом и обслуживанием газотурбинных, паротурбинных и водотурбинных турбогенераторов.

 

Паровой электрогенератор

 

 

Паровой электрогенератор — преобразует горячую воду в пар под высоким давлением и часто с дополнительными змеевиками для перегрева пара. Паровые электрогенераторы используют конструкцию с прямоточным принудительным потоком для преобразования поступающей воды в пар в течение одного прохода через змеевик воды. Когда вода проходит через змеевик, тепло передается от горячих газов, что заставляет воду превращаться в пар.

 

Конструкция генератора не использует паровой барабан, в котором пар бойлера имеет зону отсоединения от воды, поэтому для достижения качества пара 99,5% требуется использование сепаратора пара / воды. Паровые генераторы не используют большой сосуд высокого давления, как в жаровой трубе, они часто меньше по размеру и быстрее запускаются. Однако это происходит за счет выработки энергии, так как генераторы имеют низкие скорости выключения и, следовательно, менее способны обеспечивать подачу пара в периоды переменного спроса.

 

Турбогенераторы для ТЭЦ

Компания DMEnergy поставляет и обслуживает турбогенераторы на ТЭЦ. Более того, мы можем оказать реинжиниринговые услуги с привлечением специалистов завода-производителя турбогенератора. Обычно турбогенератор — это синхронный генератор, непосредственно соединённый с турбиной тепловой электростанции.

 

Так как турбины, используемые на ТЭЦ, работающих на органическом топливе, имеют наилучшие технико-экономические показатели при больших частотах вращения, то турбогенератор, находящиеся на одном валу с турбинами, должен быть быстроходными. Любое оборудование со временем может выйти из строя и тогда потребуется диагностика и ремонт. Ремонт турбогенераторов ТЭЦ следует проводить силами квалифицированного персонала, предварительно проведя предварительные приготовления и испытательные работы

 

Испытания турбогенераторов

Испытание турбогенератора является важным и необходимым процессом. Испытания гарантируют, что соответствующая часть оборудования исправна и способна выполнять свои функции. Тестирование проводится в симуляциях, которые, как правило, очень похожи на практический сценарий, в котором работает турбогенератор. Тестирование предоставляет экспериментальные данные, такие как эффективность, потери, характеристики, температурные пределы и т. д. Тепловые испытания турбогенераторов необходимы для определения тепловых характеристик и возможных нагрузок турбогенераторов. Компания DMEnergy осуществляет как ввод в эксплуатацию, так и проводит шеф-монтажные и пусконаладочные работы.

 

Такие испытания проводится в первый год эксплуатации для определения температур стали статора, обмоток ротора и статора, проверки работы газоохладителя. Результаты испытаний сравниваются с техническими условиями и ГОСТ, и по ним устанавливаются допустимые в эксплуатации режимы работы генератора. Испытания проводятся при нагрузках 60, 75, 90 и 100 % номинальной мощности. Изоляция турбогенератора главным образом определяет срок эксплуатации, надежность и безопасность всей системы. С этой целью проводятся высоковольтные испытания турбогенераторов, которые выявляют все имеющиеся дефекты и части требующие замены.

 

Бандажное кольцо турбогенератора

Специалисты компании DMEnergy рекомендуют регулярно проводить бороскопическое обследование обмоток под бандажными кольцами. Сегодня большая часть энергии производится в турбогенераторах, которые работают со скоростью 3000 оборотов в минуту. Вращающееся магнитное поле создается обмотками с переменной полярностью, которые вызваны постоянным током. Обмотки выступают из продольных канавок ротора на концах шара и образуют головку обмотки, которая должна быть защищена от центробежной силы. Бандажные кольца ротора турбогенератора принимают на себя эту функцию.

 

 

Они являются компонентом, несущим наибольшую нагрузку в турбогенераторе. Бандажное кольцо турбогенератора выдерживает огромную центробежную силу в генераторах — до 3600 оборотов в минуту. Бандажные кольца генератора-ротора, которые вращаются вместе с ротором и обычно изготовлены из немагнитных стальных сплавов, являются наиболее напряженными компонентами во всей системе турбины и генератора-ротора.

 

Ротор турбогенератора

 

 

Ротор турбогенератора – это вращающийся электрический компонент в двигателе. Он содержит группу электромагнитов, организованных вокруг цилиндра, и их полюса обращены к полюсам статора. Ротор расположен внутри статора и установлен на валу двигателя переменного тока. Статор состоит из рамы статора для поддержки многослойного сердечника, обмоток и многослойного сердечника статора, снабженного вентиляцией для того, чтобы минимизировать потери на вихревые токи, его целью является поддержка обмотки статора.

 

Ротор вращающейся части состоит из вала ротора с прорезями для размещения обмотки возбуждения (обмотки ротора турбогенератора), который представляет собой единый цельный элемент, способный выдерживать высокие механические нагрузки и немагнитные стопорные кольца ротора для преодоления центробежной силы. Основная задача ротора – поглощать механическую энергию вне генератора и использовать ее для создания вращательного движения. Ротор в турбогенераторе может быть прикреплен к набору лопаток ветряных турбин, комплекту лопаток реактивной или импульсной паровой турбины, лопаток гидротурбины или газового двигателя. Выбег ротора турбогенератора – это необходимый эксплуатационный этап, по которому можно сделать вывод об исправности турбоагрегата.

 

Система возбуждения турбогенератора

Компания DMEnergy проводит диагностику системы возбуждения, а именно — проверку релейной защиты турбогенератора, АРН (автоматического регулятора напряжения), ARV (automatical regulator voltage), диодов обратного тока и диодного кольца.

 

Система, которая используется для подачи необходимого тока поля на обмотку ротора генератора, называется системой возбуждения. Основным требованием к системе возбуждения является надежность при любых условиях эксплуатации, простота управления, обслуживания, стабильность и быстрый переходный процесс. Требуемая величина возбуждения зависит от тока нагрузки, коэффициента мощности нагрузки и скорости машины. Система возбуждения – это единое целое, в котором каждый генератор имеет свой возбудитель.

 

Возбуждение турбогенератора в основном подразделяется на три типа:

  • система возбуждения постоянного тока;
  • система возбуждения переменного тока;
  • система статического возбуждения.

 

Для того чтобы добиться изменения тока возбуждения пропорционально току нагрузки генератора, используется токовый трансформатор. Система APH обеспечивает ток возбуждения даже при коротком замыкании. Система возбуждения постоянного тока имеет два возбудителя — основной возбудитель и пилотный возбудитель. Выходной сигнал возбудителя регулируется автоматическим регулятором напряжения (система AVR) для управления напряжением выходной клеммы генератора. Вход трансформатора тока в AVR обеспечивает ограничение тока генератора во время отказа.

 

Синхронный генератор переменного тока, который работает в паре с газовой турбиной, называют турбогенератором. Главная задача – преобразование механической энергии вращения ротора турбины в электрическую. Главные компоненты электрогенератора – ротор и статор. Каждый из главных компонентов включает в себя различное число элементов и систем. Ротор – вращающийся элемент генератора, статор – неподвижный.

 

 

Механическая энергия преобразуется в электрическую через магнитное поле ротора в статоре. Магнитное поле создается несколькими путями: постоянными магнитами, током постоянного напряжения. Различают несколько типов генераторов: 2-х полюсные (скорость вращения 3000 об/мин.), 4-x полюсные (1500 об/мин) и многополюсные. Генераторы также различаются по типу применяемой системы охлаждения. Существуют модели с воздушным, водяным, масляным и даже водородным охлаждением. Также, не редко применение находят и комбинированные системы охлаждения.

 

Охлаждение турбогенератора

Воздушная пробка, протечки, поломка кулера и другие проблемы с охлаждением турбогенератора, приводят его перегреву и выходу из рабочего состояния. DMEnergy прекрасно справляется с решением этой проблемы.

 

Системы охлаждения турбогенераторов представлены несколькими способами: водородное, воздушное, охлаждение водой и водородно-водяное охлаждение. Турбогенераторы с водородным охлаждением — это турбогенератор с газообразным водородом в качестве теплоносителя.

 

Водородное охлаждение турбогенератора предназначено для создания атмосферы с низким сопротивлением и охлаждения для одноосных и комбинированных циклов в сочетании с паровыми турбинами. Из-за высокой теплопроводности и других благоприятных свойств газообразного водорода, водородный турбогенератор — это наиболее распространенный сегодня тип в своей области. Турбогенераторы с воздушным охлаждением используют циркуляцию воздуха для снижения температуры. В системах воздушного охлаждения двигатель забирает холодный воздух из атмосферы и выдувает его изнутри через разные части генераторной установки. Это удерживает генератор от перегрева.

 

 

Система воздушного охлаждения бывает либо с открытой вентиляцией, либо полностью закрытая. В системе с открытым воздухом используется атмосферный воздух, а выхлопные газы выпускаются обратно в атмосферу. В закрытой системе воздух рециркулирует внутри, чтобы охладить внутренние части генератора. Водяное охлаждение применяется непосредственно для охлаждения обмоток статора и ротора турбогенераторов при помощи подачи воды. Конструкция турбогенераторов с полностью водяным охлаждением — взрывозащищена. Турбогенераторы обладают высочайшей надежностью, улучшенной способностью к частым пускам и перегрузочной способности благодаря низким уровням нагрева и вибрации.

 

У турбогенераторов с водородно-водяным охлаждением процесс охлаждения распределяется следующим образом: обмотка ротора охлаждается при помощи пресной воды, а ротор с помощью водорода. Внешняя поверхность также охлаждается водородом.

 

Производители генераторов

Наша компания осуществляет сервис, ремонт, поставку как самого оборудования, так и сопутствующих комплектующих. Сотрудничаем с производителями напрямую. Благодаря этому поставляем гарантийное оригинальное оборудование для турбогенераторов по оптимальной цене прямо с завода производителя. Для услуг связанные с сервисом возможно договориться о выезде специалиста от самого производителя.

 

Один из ведущих производителей турбогенераторов на сегодняшний день – компания Brush Turbogenerators. Генераторы отличаются высоким качеством и развитой системой управления, которая позволяет осуществлять параллельную синхронную сбалансированную работу нескольких установок между собой и сетью, релейную защиту и интеграцию с системой управления ГТУ.

 

Так же большой популярностью пользуются генераторы такого производителя, как General Electric типа ELIN. Например турбогенератор ELIN 6FA, больше известный как GE 6F.03

 

Статья написана при участии господина Андрианова А., начальника электротехнического отдела компании DMEnergy.

Возбудитель электрических машин — это… Что такое Возбудитель электрических машин?

Возбудитель электрических машин
        генератор постоянного или переменного тока для питания индуктора электрической машины, создающего в ней рабочий магнитный поток. В основном получили развитие В. э. м. в синхронных машинах (См. Синхронная машина), поскольку постоянный ток, необходимый для питания индуктора, самой машиной не вырабатывается. В качестве В. э. м. обычно применяется коллекторный генератор постоянного тока с шунтовым или независимым возбуждением от подвозбудителя. В связи с ростом мощностей и повышением быстродействия системы управления синхронных машин, а также в специальных машинах начиная с 50-х гг. 20 в. применяются В. э. м., в которых переменное напряжение от основной машины (непосредственно или через трансформатор — самовозбуждение) или от вспомогательной синхронной машины (независимое возбуждение) подаётся на ионный или полупроводниковый выпрямитель, питающий индуктор основной машины. Регулирование осуществляется в силовой цепи возбуждения или воздействием на цепь возбуждения В. э. м. В другом типе В. э. м. переменное напряжение от вспомогательного генератора, якорь которого расположен на общем валу с индикатором синхронной машины, подаётся на выпрямитель, смонтированный на том же валу. Выпрямленное напряжение поступает непосредственно в обмотку индуктора. Основные достоинства таких В. э. м.: отсутствие скользящих контактов, повышенная надёжность и высокое быстродействие.

         Г. А. Ковальков.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.

  • Возбудитель
  • Возбуждающие средства

Смотреть что такое «Возбудитель электрических машин» в других словарях:

  • ВОЗБУДИТЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН — устройство, питающее пост. током обмотки возбуждения электрич. машины. В качестве В. э. м. широко применяют ПП управляемые преобразователи (ти ристорные и транзисторные), к рые вытесняют машинные и неуправляемые ПП возбудители. Быстродействующие… …   Большой энциклопедический политехнический словарь

  • ГОСТ Р МЭК 60034-2-1-2009: Машины электрические вращающиеся. Часть 2-1. Стандартные методы определения потерь и коэффициента полезного действия вращающихся электрических машин (за исключением машин для подвижного состава) — Терминология ГОСТ Р МЭК 60034 2 1 2009: Машины электрические вращающиеся. Часть 2 1. Стандартные методы определения потерь и коэффициента полезного действия вращающихся электрических машин (за исключением машин для подвижного состава) оригинал… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • возбудитель — Генератор, предназначенный для питания обмоток возбуждения других электрических машин …   Политехнический терминологический толковый словарь

  • Турбогенератор —         генератор электрической энергии, приводимый во вращение паровой или газовой турбиной. Обычно Т. это Синхронный генератор, непосредственно соединённый с турбиной тепловой электростанции (См. Тепловая электростанция) (ТЭС). Так как турбины …   Большая советская энциклопедия

  • Самовозбуждение —         электромашинных генераторов, способ возбуждения магнитного поля главных полюсов генераторов, при котором обмотка главных полюсов получает питание от обмотки якоря (ротора). (В отличие от С., при независимом возбуждении обмотки главных… …   Большая советская энциклопедия

  • Синхронный генератор —         Синхронная машина, работающая в генераторном режиме. С. г. используют обычно в качестве источников переменного тока постоянной частоты и устанавливают на электростанциях, в электрических установках, на транспорте и т. д. Применение С. г.… …   Большая советская энциклопедия

  • Синхронный электродвигатель —         Синхронная машина, работающая в режиме двигателя. Статор С. э. несёт на себе многофазную (чаще всего трёхфазную) якорную обмотку. На Роторе расположена обмотка возбуждения, имеющая такое же число полюсов, как и обмотка статора. Обмотка… …   Большая советская энциклопедия

  • потери — 3.8 потери: Разность между 100 и восстановленным общим объемом, в процентах. Источник: ГОСТ 2177 99: Нефтепродукты. Методы определения фракционного состава оригинал документа …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • потери в возбудителе PEd — 3.4.3.3 потери в возбудителе PEd: Потери, определяющиеся для различных систем возбуждения следующим образом: а) возбудитель на валу машины Потери в возбудителе мощность, потребляемая валом возбудителя (за вычетом потерь на трение и сопротивление… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • мощность — 3.6 мощность (power): Мощность может быть выражена терминами «механическая мощность на валу у соединительной муфты турбины» (mechanical shaft power at the turbine coupling), «электрическая мощность турбогенератора» (electrical power of the… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Что такое система возбуждения?


ЧТО ТАКОЕ СИСТЕМА ВОЗБУЖДЕНИЯ?

ВВЕДЕНИЕ

1. ОСНОВНАЯ ФУНКЦИЯ

КОНЦЕПЦИИ СИСТЕМЫ ВОЗБУЖДЕНИЯ

1. КОНТРОЛЬ ЗАМКНУТОГО КОНТУРА

Параметры настройки, связанные с контуром управления, можно легко изменить прямо из HMI. Три (3) набора параметров настройки позволяют настроить оптимальный отклик для случая, когда генератор не подключен к сети, и для режима подключения к сети в зависимости от того, активен стабилизатор энергосистемы (PSS) или нет:

Пример схемы полного контура управления показан ниже:

2.ОГРАНИЧИТЕЛИ И ЗАЩИТЫ

Современные системы возбуждения отвечают за защиту синхронной машины, самой системы возбуждения и других устройств. Ограничители (OEL, UEL, VHz, SCL) и защиты (24, 27, 32, 37F, 40 / 32Q, 50/51, 59, 59F, 76F, 81O / U) — это программные функции, предназначенные для ограничения работы машины в нежелательных ситуациях. условия и реализованы как надстройки к контуру управления AVR. Ограничители будут гарантировать, что машина будет работать в пределах возможностей машины в любое время, в то время как функции защиты будут защищать машину, инициируя отключение.Функции защиты от возбуждения обычно дублируются в отдельном реле защиты блока. Можно отключить функции защиты от возбуждения и полагаться только на защитное реле агрегата, или можно использовать обе защитные функции, и в этом случае необходимо согласование между двумя защитными функциями.

Наиболее распространенные ограничители и их функции приведены ниже:

2.1. ОГРАНИЧИТЕЛЬ ПРЕВЫШЕНИЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ (OEL)

Для систем возбуждения производства Reivax ограничители могут быть легко сконфигурированы с HMI.Упрощенная функция передачи и экран конфигурации для OEL, показанный ниже, соответствуют IEEE 421.5 OEL2C. OEL настроен как характеристическая кривая с обратнозависимой выдержкой времени согласно IEEE / ANSI C50.13.

3. КООРДИНАЦИЯ ЗАЩИТЫ

Координация между ограничителями, ограничениями оборудования и внешними реле защиты является важным аспектом правильной интеграции системы возбуждения. Обычно координация выполняется как часть исследования защиты или исследования валидации модели, при этом настройки проверяются при вводе оборудования в эксплуатацию.

Во время ввода в эксплуатацию OEL рассчитывается таким образом, чтобы он перекрывал тепловой предел ротора IEEE / ANSI C50.13.

4. КРИВАЯ ВОЗМОЖНОСТИ

Кривая производительности синхронной машины — это графическое представление рабочих ограничений машины. Кривая мощности представляет собой график зависимости активной мощности машины (МВт) от реактивной мощности (Мвар). Обычно представлены следующие физические рабочие пределы:

  • Ограничение температуры ротора
  • Ограничение турбины
  • Предел практической устойчивости
  • Предел скольжения полюса

Кроме того, обычно представлены следующие ограничители:

  • Ограничитель перевозбуждения (OEL)
  • Ограничитель недостаточного возбуждения (UEL)

Системы возбуждения, производимые Reivax, включают кривую динамических характеристик, которую можно использовать для мониторинга рабочих условий в режиме реального времени.Пример такой кривой производительности показан ниже.

Кривая производительности показывает безопасную рабочую зону машины, обозначенную зеленым цветом, ограниченную ограничителями и физическими ограничениями машины. Он также показывает рабочую точку машины с точки зрения активной и реактивной мощности (обе величины показаны в о.е.).

5. СТАБИЛИЗАТОР СИЛОВОЙ СИСТЕМЫ (PSS)

Стабилизатор энергосистемы (PSS) — это дополнительный компонент к контуру управления системы возбуждения, который улучшает стабильность системы за счет компенсации низкочастотных (0-5 Гц) колебаний в энергосистеме.Это приводит к более стабильной выходной мощности генератора, что может привести к значительной экономии за счет снижения потерь мощности. Стабилизаторы энергосистемы обеспечивают превосходную рентабельность и, как было установлено, приносят миллионы долларов годовой прибыли крупным коммунальным предприятиям.

Выход PSS добавлен в контур управления АРН. На изображении ниже показан суммирующий переход PSS, как он появляется на передаточной функции системы возбуждения Reivax.

На графике ниже показан ответ 32.Генератор общего назначения мощностью 5 МВт с PSS и без него. Возмущение вносится на отметках 2 и 12 секунд. Заметно улучшена переходная и установившаяся стабильность. Без PSS колебания продолжаются примерно 10 секунд после возмущения, тогда как они почти сразу же затухают при включении PSS.

Reivax PSS совместим с моделями IEEE PSS2A и PSS2B .

ВИДЫ СИСТЕМ ВОЗБУЖДЕНИЯ

За прошедшие годы в электроэнергетике появились различные типы систем возбуждения.Они подразделяются на две основные категории, в зависимости от источника питания, вращающихся возбудителей и статических возбудителей.

1. СИСТЕМЫ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ

Во вращающихся системах возбуждения используются два возбудителя: основной возбудитель и пилотный возбудитель. Главный возбудитель питает пилотный возбудитель, а пилотный возбудитель, в свою очередь, напрямую питает синхронную машину. Есть две подкатегории вращающихся систем возбуждения: переменного и постоянного тока.

1.1. БЕСЩЕТЧАТЫЙ ВОЗБУЖДИТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

В системе возбуждения переменного тока основной выпрямитель мощности питает промежуточный возбудитель переменного тока. Этот возбудитель переменного тока содержит внутренний выпрямитель мощности, который затем питает обмотку возбуждения синхронной машины.

Ниже представлена ​​однолинейная схема вращающегося возбудителя переменного тока.

1.2. ВОЗБУЖДЕНИЕ ПОСТОЯННОГО ТОКА

В системе возбуждения постоянного тока силовой выпрямитель питает промежуточный возбудитель постоянного тока, который, в свою очередь, питает обмотку возбуждения синхронной машины.

Однолинейная схема вращающегося возбудителя постоянного тока показана ниже.

2. СИСТЕМЫ СТАТИЧЕСКОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ — TERMINAL-FED

В статических системах возбуждения выпрямитель мощности напрямую питает обмотку возбуждения синхронной машины. Пилотного возбудителя нет.

Система статического возбуждения — это с клеммным питанием, (также называемое шиной), когда питание берется от самой машины через трансформатор силового потенциала (PPT).Первичная обмотка PPT подключена к статору машины, а вторичная подает питание на выпрямитель.

Системы статического возбуждения по своей природе не являются самовозбуждающими, поэтому им требуется внешний источник питания, чтобы запустить процесс возбуждения и создать достаточный магнитный поток. Этот процесс называется прошивкой поля .

2.1. ПРЕИМУЩЕСТВА СИСТЕМ СТАТИЧЕСКОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ

Системы статического возбуждения обладают рядом преимуществ, которые делают их привлекательным вариантом для управления синхронными машинами:

  • Простая, надежная и экономичная конструкция
  • Минимальные требования к техническому обслуживанию
  • Характеристики высокой производительности и быстрого отклика
2.2. ОСНОВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ

Основные компоненты статической системы возбуждения перечислены ниже:

2.2.1. АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ (AVR)

Автоматический регулятор напряжения (АРН), обычно известный как регулятор напряжения, выполняет все функции управления системой, включая следующие:

  • Выключатели рабочие
  • Отправка пусковых импульсов на мосты
  • Реагирование на команды оператора или нарушения в сети
  • Контроль входов / выходов системы и принятие соответствующих мер в ответ на них
  • Поддержание системы возбуждения в пределах безопасности и устойчивости за счет использования ограничителей и средств защиты
  • Отправка уведомлений в систему SCADA предприятия при возникновении аномальных условий
  • Отключение системы возбуждения при возникновении критического отказа или опасного состояния

Основными элементами АРН являются:

  • Контур управления
  • Ограничители
  • Стабилизатор системы питания

Решения по управлению с резервированием являются обычным явлением.В конфигурации с резервированием есть два регулятора напряжения, один из которых выполняет функции управления, а другой находится в режиме горячего резервирования .

2.2.2. ВЫПРЯМИТЕЛЬ ПИТАНИЯ

В системах статического возбуждения обычно используется силовой выпрямитель, который преобразует переменный ток в постоянный и подает управляемый ток возбуждения в синхронную машину. В силовых выпрямителях обычно используется тиристорная технология или технология IGBT.

Выработка тепла — это проблема для выпрямителя мощности. Для мостового охлаждения обычно предусмотрены резервные наборы вентиляторов.

Конфигурации с резервным мостом являются обычными. В случае наличия нескольких мостов система возбуждения выполнит выравнивание тока , чтобы сбалансировать выходы моста.

2.2.3. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ИНТЕРФЕЙСА

Интерфейс преобразователя состоит из всех промежуточных устройств между контроллером и выпрямителем мощности. Он преобразует управляющий сигнал в пусковые импульсы и изолирует управляющую электронику от силовой части.

В системах возбуждения производства Reivax средства диагностики для контроля выпрямителя мощности предоставляются на HMI.Состояние вентиляторов, предохранителей и температуры полупроводников можно проверить в режиме реального времени, как показано ниже.

курсов PDH онлайн. PDH для профессиональных инженеров. ПДХ Инжиниринг.

«Мне нравится широта ваших курсов по HVAC; не только экологичность или экономия энергии

курсов. «

Russell Bailey, P.E.

Нью-Йорк

«Он укрепил мои текущие знания и научил меня еще нескольким новым вещам

, чтобы познакомить меня с новыми источниками

информации.»

Стивен Дедак, П.Е.

Нью-Джерси

«Материал был очень информативным и организованным. Я многому научился, и они были

.

очень оперативно отвечу на вопросы.

Это было на высшем уровне. Будет использовать

снова. Спасибо. «

Blair Hayward, P.E.

Альберта, Канада

«Простой в использовании сайт.Хорошо организовано. Я действительно буду снова пользоваться вашими услугами.

проеду по вашей компании

имя другим на работе «

Roy Pfleiderer, P.E.

Нью-Йорк

«Справочные материалы были превосходными, а курс был очень информативным, особенно потому, что я думал, что я уже знаком.

с деталями Канзас

Городская авария Хаятт.»

Майкл Морган, P.E.

Техас

«Мне очень нравится ваша бизнес-модель. Мне нравится просматривать текст перед покупкой. Я нашел класс

.

информативно и полезно

в моей работе »

Вильям Сенкевич, П.Е.

Флорида

«У вас большой выбор курсов, а статьи очень информативны.Вы

— лучшее, что я нашел ».

Russell Smith, P.E.

Пенсильвания

«Я считаю, что такой подход позволяет работающему инженеру легко зарабатывать PDH, давая время на просмотр

материал «

Jesus Sierra, P.E.

Калифорния

«Спасибо, что позволили мне просмотреть неправильные ответы.На самом деле

человек узнает больше

от отказов »

John Scondras, P.E.

Пенсильвания

«Курс составлен хорошо, и использование тематических исследований является эффективным.

способ обучения »

Джек Лундберг, P.E.

Висконсин

«Я очень впечатлен тем, как вы представляете курсы; i.э., позволяя

студент для ознакомления с курсом

материалов до оплаты и

получает викторину «

Арвин Свангер, П.Е.

Вирджиния

«Спасибо за то, что вы предложили все эти замечательные курсы. Я определенно выучил и

очень понравилось »

Mehdi Rahimi, P.E.

Нью-Йорк

«Я очень доволен предлагаемыми курсами, качеством материалов и простотой поиска.

на связи

курсов.»

Уильям Валериоти, P.E.

Техас

«Этот материал во многом оправдал мои ожидания. По курсу было легко следовать. Фотографии в основном обеспечивали хорошее наглядное представление о

обсуждаемые темы »

Майкл Райан, P.E.

Пенсильвания

«Именно то, что я искал. Потребовался 1 балл по этике, и я нашел его здесь.»

Джеральд Нотт, П.Е.

Нью-Джерси

«Это был мой первый онлайн-опыт получения необходимых мне кредитов PDH. Это было

информативно, выгодно и экономично.

Я очень рекомендую

всем инженерам »

Джеймс Шурелл, P.E.

Огайо

«Я понимаю, что вопросы относятся к« реальному миру »и имеют отношение к моей практике, и

не на основе какой-то неясной раздела

законов, которые не применяются

С

по «обычная» практика.»

Марк Каноник, П.Е.

Нью-Йорк

«Отличный опыт! Я многому научился, чтобы использовать свой медицинский прибор.

организация «

Иван Харлан, П.Е.

Теннесси

«Материалы курса содержали хорошее, не слишком математическое, с хорошим акцентом на практическое применение технологий».

Юджин Бойл, П.E.

Калифорния

«Это был очень приятный опыт. Тема была интересной и хорошо изложенной,

а онлайн формат был очень

доступно и просто

использовать. Большое спасибо «.

Патрисия Адамс, P.E.

Канзас

«Отличный способ добиться соответствия требованиям PE Continuing Education в рамках ограничений по времени лицензиата.»

Joseph Frissora, P.E.

Нью-Джерси

«Должен признаться, я действительно многому научился. Помогает иметь распечатанный тест во время

обзор текстового материала. Я

также оценил просмотр

фактических случаев «

Жаклин Брукс, П.Е.

Флорида

«Документ» Общие ошибки ADA при проектировании объектов «очень полезен.Модель

тест действительно потребовал исследований в

документ но ответы были

в наличии «

Гарольд Катлер, П.Е.

Массачусетс

«Я эффективно использовал свое время. Спасибо за то, что у вас есть широкий выбор.

в транспортной инженерии, которая мне нужна

для выполнения требований

Сертификат ВОМ.»

Джозеф Гилрой, P.E.

Иллинойс

«Очень удобный и доступный способ заработать CEU для моих требований PG в Делавэре».

Ричард Роадс, P.E.

Мэриленд

«Я многому научился с защитным заземлением. До сих пор все курсы, которые я прошел, были отличными.

Надеюсь увидеть больше 40%

курсов со скидкой.»

Кристина Николас, П.Е.

Нью-Йорк

«Только что сдал экзамен по радиологическим стандартам и с нетерпением жду возможности сдать дополнительный

курсов. Процесс прост, и

намного эффективнее, чем

в пути «.

Деннис Мейер, P.E.

Айдахо

«Услуги, предоставляемые CEDengineering, очень полезны для профессионалов

Инженеры получат блоки PDH

в любое время.Очень удобно »

Пол Абелла, P.E.

Аризона

«Пока все отлично! Поскольку я постоянно работаю матерью двоих детей, у меня мало

время исследовать, где на

получить мои кредиты от «

Кристен Фаррелл, P.E.

Висконсин

«Это было очень познавательно и познавательно.Легко для понимания с иллюстрациями

и графики; определенно делает это

проще поглотить все

теорий »

Виктор Окампо, P.Eng.

Альберта, Канада

«Хороший обзор принципов работы с полупроводниками. Мне понравилось пройти курс по

мой собственный темп во время моего утра

метро

на работу.»

Клиффорд Гринблатт, П.Е.

Мэриленд

«Просто найти интересные курсы, скачать документы и взять

викторина. Я бы очень рекомендовал

вам на любой ЧП

CE единиц. «

Марк Хардкасл, П.Е.

Миссури

«Очень хороший выбор тем из многих областей техники.»

Randall Dreiling, P.E.

Миссури

«Я заново узнал то, что забыл. Я также рад оказать финансовую помощь

по ваш промо-адрес который

сниженная цена

на 40% «

Конрадо Казем, П.E.

Теннесси

«Отличный курс по разумной цене. Воспользуюсь вашими услугами в будущем».

Charles Fleischer, P.E.

Нью-Йорк

«Это был хороший тест и фактически подтвердил, что я прочитал профессиональную этику

коды и Нью-Мексико

правил. «

Брун Гильберт, П.E.

Калифорния

«Мне очень понравились занятия. Они стоили потраченного времени и усилий».

Дэвид Рейнольдс, P.E.

Канзас

«Очень доволен качеством тестовых документов. Буду использовать CEDengineerng

при необходимости дополнительных

Сертификация

. «

Томас Каппеллин, П.E.

Иллинойс

«У меня истек срок действия курса, но вы все же выполнили свое обязательство и дали

мне то, за что я заплатил — много

оценено! «

Джефф Ханслик, P.E.

Оклахома

«CEDengineering предлагает удобные, экономичные и актуальные курсы.

для инженера »

Майк Зайдл, П.E.

Небраска

«Курс был по разумной цене, а материал был кратким, а

хорошо организовано. «

Glen Schwartz, P.E.

Нью-Джерси

«Вопросы подходили для уроков, а материал урока —

.

хороший справочный материал

для деревянного дизайна »

Брайан Адамс, П.E.

Миннесота

«Отлично, я смог получить полезные рекомендации по простому телефонному звонку».

Роберт Велнер, P.E.

Нью-Йорк

«У меня был большой опыт работы в прибрежном строительстве — проектирование

Building курс и

очень рекомендую

Денис Солано, P.E.

Флорида

«Очень понятный, хорошо организованный веб-сайт. Материалы курса этики Нью-Джерси были очень хорошими

хорошо подготовлен. «

Юджин Брэкбилл, P.E.

Коннектикут

«Очень хороший опыт. Мне нравится возможность загружать учебные материалы на

.

обзор везде и

всякий раз, когда.»

Тим Чиддикс, P.E.

Колорадо

«Отлично! Поддерживаю широкий выбор тем на выбор».

Уильям Бараттино, P.E.

Вирджиния

«Процесс прямой, без всякой ерунды. Хороший опыт».

Тайрон Бааш, П.E.

Иллинойс

«Вопросы на экзамене были зондирующими и продемонстрировали понимание

материала. Полное

, и комплексное ».

Майкл Тобин, P.E.

Аризона

«Это мой второй курс, и мне понравилось то, что мне предложили этот курс

поможет по моей линии

работ.»

Рики Хефлин, P.E.

Оклахома

«Очень быстро и легко ориентироваться. Я определенно буду использовать этот сайт снова».

Анджела Уотсон, P.E.

Монтана

«Легко выполнить. Никакой путаницы при подходе к сдаче теста или записи сертификата».

Кеннет Пейдж, П.E.

Мэриленд

«Это был отличный источник информации о солнечном нагреве воды. Информативный

и отличный освежитель ».

Luan Mane, P.E.

Conneticut

«Мне нравится, как зарегистрироваться и читать материалы в автономном режиме, а затем

Вернуться, чтобы пройти викторину «

Алекс Млсна, П.E.

Индиана

«Я оценил объем информации, предоставленной для класса. Я знаю

это вся информация, которую я могу

использовать в реальных жизненных ситуациях »

Натали Дерингер, P.E.

Южная Дакота

«Обзорные материалы и образец теста были достаточно подробными, чтобы позволить мне

успешно завершено

конечно.»

Ира Бродская, П.Е.

Нью-Джерси

«Веб-сайтом легко пользоваться, вы можете скачать материал для изучения, а потом вернуться

и пройдите викторину. Очень

удобно а на моем

собственный график «

Майкл Глэдд, P.E.

Грузия

«Спасибо за хорошие курсы на протяжении многих лет.»

Dennis Fundzak, P.E.

Огайо

«Очень легко зарегистрироваться, получить доступ к курсу, пройти тест и распечатать PDH

Сертификат

. Спасибо за изготовление

процесс простой. »

Fred Schaejbe, P.E.

Висконсин

«Опыт положительный.Быстро нашел курс, который соответствовал моим потребностям, и прошел

один час PDH в

один час «

Стив Торкильдсон, P.E.

Южная Каролина

«Мне понравилось загружать документы для проверки содержания

и пригодность, до

имея для оплаты

материал

Ричард Вимеленберг, P.E.

Мэриленд

«Это хорошее напоминание об EE для инженеров, не занимающихся электричеством».

Дуглас Стаффорд, P.E.

Техас

«Всегда есть возможности для улучшения, но я ничего не могу придумать в вашем

процесс, требующий

улучшение.»

Thomas Stalcup, P.E.

Арканзас

«Мне очень нравится удобство участия в онлайн-викторине и получение ответа сразу же

Сертификат

. «

Марлен Делани, П.Е.

Иллинойс

«Учебные модули CEDengineering — это очень удобный способ доступа к информации по номеру

многие различные технические зоны за пределами

своя специализация без

надо ехать.»

Hector Guerrero, P.E.

Грузия

Принцип работы защиты от потери возбуждения — 40

Защита от потери поля или потери возбуждения:

Защита от потери возбуждения используется для защиты синхронной машины (генератора или генератора), которая действует как асинхронный двигатель при выходе из строя возбуждения. Защита от потери возбуждения срабатывает при многих обстоятельствах, таких как отказ диода, короткое замыкание обмотки ротора, отказ АРН и т. Д.

В нормальных условиях генератор подключен к сети, он вырабатывает реактивную мощность вместе с активной мощностью, подаваемой в сеть, а частота вращения ротора такая же, как и частота сети. Потеря поля или возбуждения приводит к потере синхронизма между потоком ротора и потоком статора (генератор все еще подключен к сети). Генератор работает как асинхронный двигатель на более высокой скорости и потребляет реактивную мощность из сети. Это приведет к протеканию токов частоты скольжения в корпусе ротора, а также к сильным колебаниям крутящего момента на валу ротора.Поскольку ротор не предназначен для выдерживания таких токов или высоких переменных крутящих моментов, которые приводят к перегреву ротора, проскальзыванию муфты и даже отказу ротора.
[wp_ad_camp_1]

Потеря возбуждения обычно указывает на проблему с системой возбуждения. Иногда это может происходить из-за непреднамеренного отключения полевого выключателя, обрыва или короткого замыкания обмотки возбуждения или потери источника в возбудителе. Если не отключить генератор сразу после потери возбуждения, очень быстро может развиться широкораспространенная нестабильность и может произойти серьезное отключение системы.

Когда на панели оповещения появляется сигнал тревоги о потере возбуждения, возможно, машина работает с меньшим возбуждением на опережающей мощности MVAR. Увеличивайте возбуждение на машине, пока оно не достигнет отстающей мощности MVAR. Машина срабатывает по той же защите вместе с аварийным сигналом, повторно синхронизирует машину и пытается стабилизироваться на требуемой мощности MVAR. Если это невозможно, немедленно остановите машину и проинформируйте обслуживающий персонал для тщательной проверки автоматического регулятора напряжения (АРН) и связанных с ним частей.

Защита от потери поля или возбуждения Код ANSI: 40

Реле сработало:

  1. Флаг срабатывания на панели защиты.
  2. 86 M Сработало главное реле отключения генератора

[wp_ad_camp_1]
Ссылка: http://www.indiastudychannel.com/projects/4294-Generator-Protection-Schemes.aspx

Предыдущая статья Принцип работы защиты от несоответствия полюса — 52 PDСледующая статьяРабочий принцип неограниченной защиты от замыканий на землю Самовозбуждающиеся генераторы постоянного тока

| Electrical4U

Современные генераторы постоянного тока с катушками возбуждения представляют собой самовозбуждающиеся генераторы, которые запускаются с начальным током в катушках возбуждения.Когда генератор выключен, в железе ротора возникает небольшой магнетизм, который индуцирует электродвижущую силу в якоре, из-за которой в обмотках возбуждения возникает ток. Первоначально слабое магнитное поле создает меньший ток в катушке, но для поддержания самовозбуждения дополнительный магнитный поток увеличивает электродвижущую силу в роторе, из-за чего напряжение продолжает расти, пока машина не получит полную нагрузку.

Что такое самовозбужденные генераторы постоянного тока

В железе ротора присутствует небольшое количество магнетизма.Это остаточное магнитное поле главных полюсов индуцировало электродвижущую силу в катушках статора, которая создает начальный ток в обмотках возбуждения.

Из-за протекания небольшого тока в катушке происходит увеличение магнитного поля. В результате выходное напряжение увеличивается, в свою очередь, увеличивается ток возбуждения. Этот процесс продолжается до тех пор, пока электродвижущая сила в якоре больше падения напряжения в обмотке возбуждения. Но после определенного уровня полюса поля насыщаются, и в этот момент достигается электрическое равновесие, без дальнейшего увеличения ЭДС якоря и увеличения тока.Сопротивление обмотки возбуждения имеет определенное фиксированное значение, при котором может быть достигнуто самовозбуждение. Это значение сопротивления может изменяться в зависимости от электрических параметров генератора.

Типы генераторов постоянного тока

Генераторы постоянного тока классифицируются на основе положения катушек возбуждения и якоря в цепи, а также того, как магнитное поле генератора возбуждается (т. Е. Создается). Некоторые портативные генераторы являются генераторами постоянного тока. Генераторы с обмоткой серии

Генераторы с последовательной обмоткой, обмотка возбуждения и обмотка якоря соединены последовательно, так что ток, проходящий через внешнюю цепь и обмотки возбуждения, проходит от якоря, как показано на рисунке ниже.Катушка возбуждения генератора с последовательной обмоткой имеет низкое сопротивление, состоит из нескольких витков толстого провода. Если сопротивление нагрузки уменьшается, ток увеличивается.

В результате в цепи увеличивается магнитное поле и выходное напряжение. В генераторе такого типа выходное напряжение напрямую зависит от тока нагрузки, что не требуется в большинстве случаев применения. По этой причине генераторы такого типа используются редко.

Генераторы постоянного тока с шунтирующей обмоткой

В генераторах этого типа обмотка возбуждения подключена параллельно обмотке якоря, так что напряжение в цепи одинаково.Здесь обмотка возбуждения имеет много витков для достижения желаемого высокого сопротивления, так что меньше тока якоря может проходить через обмотку возбуждения, а расширение проходит через нагрузку.
Итак,
В генераторе с шунтирующей обмоткой, поскольку они подключены параллельно, ток в параллельных ветвях не зависит друг от друга. Следовательно, выходное напряжение почти постоянно, а если оно меняется, то изменяется обратно пропорционально току нагрузки. Это происходит из-за падения напряжения при увеличении сопротивления якоря.

Генератор комбинированной обмотки

Генератор комбинированной обмотки — это усовершенствованная версия последовательного генератора и шунтирующего генератора. Принцип работы генератора представляет собой сочетание двух типов, так что недостатки обоих преобладают. Имеет оба типа намотки; последовательная обмотка возбуждения и шунтирующая обмотка возбуждения. По принципу подключения генераторы составной обмотки бывают двух типов — составной генератор с коротким шунтом и составной генератор с длинным шунтом.

Генератор длинного шунтирующего соединения

Здесь шунтирующая обмотка возбуждения подключена параллельно якорю только, как показано на рисунке.Затем последовательно соединяют обмотку.

Короткий шунтирующий составной генератор

Здесь шунтирующая обмотка возбуждения подключена параллельно якорю только, как показано на рисунке. Затем последовательно соединяют обмотку.

Преимущества составного генератора постоянного тока

В составном генераторе напряжение якоря автоматически уменьшается при увеличении тока нагрузки, из-за чего уменьшается магнитное поле, создаваемое шунтирующей обмоткой. Но такое же увеличение тока нагрузки, протекающего через последовательную обмотку, вызывает увеличение магнитного поля.Таким образом, уменьшение магнитного поля в шунтирующем поле компенсируется увеличением магнитного поля в последовательном поле. В его манере выходное напряжение остается постоянным, как показано на рисунке.

Коммутационный и дифференциальный составной генератор постоянного тока

Поскольку составной генератор с обмоткой имеет как поле шунтирования поля, так и последовательное поле, их комбинация имеет большое значение. Когда последовательное поле помогает шунтирующему полю, их воздействие сильнее, и говорят, что это коммутативно сложная рана.С другой стороны, если последовательное поле противодействует шунтирующему полю, то их влияние меньше, и это называется дифференциальным составным генератором.

Структура, принцип и анализ общих неисправностей генератора

Генератор можно разделить на генератор постоянного и переменного тока. Поскольку генератор переменного тока лучше генератора постоянного тока во многих аспектах, генератор постоянного тока практически исключен.

Состав генератора переменного тока: обычно он состоит из узла ротора, узла статора, узла выпрямителя, торцевой крышки, шкива, вентилятора и т. Д.

Принцип работы генератора

Синхронный генератор основан на принципе электромагнитной индукции, он преобразует механическую энергию в электрическую за счет относительного движения магнитного поля ротора и обмотки статора.

Когда ротор приводится в движение внешней силой, магнитное поле ротора и проводник статора совершают относительное движение, то есть проводник перерезает магнитную силовую линию, поэтому в проводнике создается индуцированная электродвижущая сила, и ее направление можно определить по правилу правой руки.Поскольку положение полюса ротора заставляет проводник перерезать магнитную силовую линию в вертикальном направлении, индуцированная электродвижущая сила в обмотке статора является наибольшей.

Когда полюс поворачивается на 90 градусов. Магнитный полюс находится в горизонтальном положении, проводник не пересекает магнитную силовую линию, и его индуцированная электродвижущая сила равна нулю. Когда ротор снова поворачивается на 90 градусов, обмотка статора перерезает магнитную силовую линию в вертикальном направлении, так что индуцированная электродвижущая сила достигает максимального значения, но направление противоположно предыдущему.

Когда ротор снова поворачивается на 90 градусов, индуцированная электродвижущая сила снова становится нулевой. Таким образом, индуцированная электродвижущая сила (ЭДС) обмотки статора изменяется в положительную и отрицательную сторону, когда ротор вращается в течение одного цикла. Если ротор вращается непрерывно и равномерно, в обмотке статора индуцируется переменная электродвижущая сила.

1. Перегрев генератора

(1) Если напряжение статора слишком высокое, потери в стали увеличиваются; при слишком высоком токе нагрузки увеличиваются потери в меди обмотки статора;

Если частота слишком низкая, скорость охлаждающего вентилятора снизится, что повлияет на отвод тепла генератора; если коэффициент мощности слишком низкий, ток возбуждения ротора будет увеличиваться, и ротор будет нагреваться.Проверьте, в норме ли показания контрольного прибора. Если он ненормальный, необходимо провести необходимую настройку и обработку, чтобы генератор работал в соответствии с указанными техническими условиями.

(2) Трехфазный ток нагрузки генератора несимметричный, и при перегрузке одна фазная обмотка перегреется;

Если разница трехфазного тока превышает 10% от номинального тока, это серьезный дисбаланс фазных токов. Несбалансированный трехфазный ток создаст магнитное поле обратной последовательности, которое увеличит потери и вызовет нагрев обмотки магнитного полюса и наконечника.Трехфазную нагрузку следует отрегулировать, чтобы максимально сохранить текущий баланс.

(3) Воздуховод забит пылью, а вентиляция плохая, что затрудняет нагрев генератора. Необходимо удалить пыль и масляную грязь, чтобы воздуховод не загораживался.

(4) Если температура воздуха на входе слишком высока или температура воды на входе слишком высока, охладитель блокируется. Следует снизить температуру поступающего воздуха или воды, чтобы устранить засорение охладителя.Перед устранением неисправностей следует ограничить нагрузку генератора, чтобы снизить температуру генератора.

(5) Если смазки для подшипника слишком много или слишком мало, смазку следует добавить в соответствии с правилами, обычно на 1/2 ~ 1/3 камеры подшипника (верхний предел берется для нижней скорости а нижний предел принят за более высокую скорость), и он не должен превышать 70% камеры подшипника.

(6) Износ подшипников. Если износ незначительный, подшипник будет локально перегреваться; в случае серьезного износа статор и ротор могут тереться, вызывая перегрев статора и ротора.Проверить, нет ли шума в подшипнике. При обнаружении трения между статором и ротором немедленно остановите машину для обслуживания или замените подшипник.

(7) Повреждение изоляции сердечника статора вызовет короткое замыкание между частями, что приведет к увеличению потерь на вихревые токи в железном сердечнике и выделению тепла. В серьезных случаях обмотка статора будет повреждена. Немедленно остановите машину для обслуживания.

(8) Параллельный провод обмотки статора разорван, в результате чего ток других проводов увеличивается и выделяется тепло.Немедленно остановите машину для обслуживания.

2. Наблюдается аномальное напряжение между нейтралью генератора и землей.

(1) В нормальных условиях из-за влияния высших гармоник или производственного процесса воздушный зазор под каждым магнитным полюсом неравномерен, а магнитный потенциал не равный. Если напряжение составляет от одного до нескольких вольт, опасности нет, и нет необходимости с ней бороться.

(2) Обмотка генератора имеет короткое замыкание или плохую изоляцию от земли, что приводит к ухудшению работы электрооборудования и производительности генератора и легко нагревается.Поэтому следует проводить своевременное техническое обслуживание, чтобы избежать разрастания аварии.

(3) На холостом ходу между нейтралью и землей нет напряжения, но напряжение появляется при нагрузке, что вызвано трехфазным дисбалансом. Следовательно, трехфазную нагрузку следует отрегулировать, чтобы сделать ее в основном сбалансированной.

3. Чрезмерный ток генератора

(1) Если нагрузка слишком велика, ее следует уменьшить.

(2) В случае межфазного короткого замыкания или замыкания на землю линии передачи, линия должна быть отремонтирована, и она может вернуться в нормальное состояние после устранения неисправностей.

4. Слишком высокое напряжение на клеммах генератора

(1) Если сетевое напряжение генераторов, подключенных параллельно к электросети, слишком высокое, напряжение параллельно подключенных генераторов следует снизить.

(2) Если неисправность устройства возбуждения вызывает чрезмерное возбуждение, устройство возбуждения необходимо вовремя отремонтировать.

5. Недостаточная мощность

Из-за недостаточной комплексной компенсации возбуждения источника напряжения устройства возбуждения невозможно обеспечить ток возбуждения, необходимый для реакции якоря, так что напряжение на клеммах генератора ниже напряжения сети и номинальной реактивной мощности не может быть доставлен.Необходимо принять следующие меры:

(1) Трехфазный регулятор напряжения подключен между генератором и реактором возбуждения для увеличения выходного напряжения генератора и постепенного увеличения магнитного потенциала устройства возбуждения.

(2) Изменяя фазу между потенциалом магнитного потока напряжения возбуждающего устройства и напряжением на клеммах генератора, результирующий общий потенциал магнитного потока может быть увеличен, а сопротивление в несколько тысяч Ом и 10 Вт может быть подключено параллельно на обоих концах. каждой фазной обмотки реактора.

(3) Уменьшение сопротивления реостата увеличивает ток возбуждения генератора.

6. Пробой изоляции и короткое замыкание обмотки статора

(1) Обмотка статора влажная. Для генератора, который долгое время находился в нерабочем состоянии или в течение длительного времени подвергался капитальному ремонту, сопротивление изоляции должно быть измерено перед вводом в эксплуатацию, и неквалифицированный генератор не должен вводиться в эксплуатацию. Генератор влаги следует просушить.

(2) Дефекты обмотки или неправильный процесс обслуживания вызывают пробой изоляции или механическое повреждение.Материал изоляции следует выбирать в соответствии с указанной маркой изоляции. Закладка намотки, погружение и сушка должны выполняться в строгом соответствии с технологическими требованиями.

(3) Обмотка перегрета. Когда изоляция перегревается, ее характеристики ухудшаются, и иногда пробой изоляции будет быстро происходить при высокой температуре. Следует усилить ежедневный осмотр, чтобы предотвратить перегрев всех частей генератора и повреждение изоляции обмоток.

(4) Старение изоляции. Как правило, изоляция обмотки генератора изнашивается, электрические характеристики меняются, и даже через 15-20 лет эксплуатации происходит пробой изоляции. Техническое обслуживание и профилактические испытания генератора должны быть выполнены хорошо. Если изоляция не соответствует требованиям, дефектная изоляция обмотки или обмотка должны быть своевременно заменены, чтобы продлить срок службы генератора.

(5) Если внутри генератора есть металлические посторонние предметы, не оставляйте металлические предметы, детали или инструменты в отверстии статора после ремонта генератора; связать линию обвязки ротора и закрепить концевые части, чтобы избежать расшатывания из-за центробежной силы.

(6) Пробой из-за перенапряжения:

① В линию поражает молния, но молниезащита не идеальна. Следует улучшить средства молниезащиты.

② Неправильное функционирование, например слишком высокое напряжение генератора на холостом ходу. Генератор должен быть увеличен в строгом соответствии с рабочими процедурами, чтобы предотвратить неправильную работу.

③ Для внутреннего перенапряжения генератора, включая коммутационное перенапряжение, перенапряжение дугового заземления и резонансное перенапряжение, необходимо усилить превентивные испытания изоляции обмотки, чтобы вовремя обнаружить и устранить дефекты в изоляции обмотки статора.

7. Ослабленный сердечник статора

Из-за ненадлежащего изготовления и сборки стальной сердечник плохо закреплен. Если весь стальной сердечник ослаблен, для небольших генераторов можно использовать две стальные пластины, размер которых меньше внутреннего диаметра конца обмотки статора, и можно надеть шпильки для затягивания стального сердечника. После восстановления первоначальной формы затяните оригинальный зажимной болт железного сердечника. Если местный железный сердечник ослаблен, краску из листовой кремнистой стали можно нанести между деталями релаксации, а затем вставить твердый изоляционный материал в ослабленную часть.

8. Короткое замыкание между железной стружкой

(1) Во время работы генератора железный сердечник будет вибрировать, и изоляция будет повреждена. Если изоляция стального чипа повреждена или стальной сердечник перегревается локально, изоляция будет стареть. Будет принят метод, указанный в первоначальном плане.

(2) Кромка стальной стружки имеет заусенцы или повреждена механизмами во время технического обслуживания. Заусенец удаляется тонким напильником, поврежденная часть обрезается, поверхность очищается, а затем наносится слой краски из листовой кремнистой стали.

(3) Если есть короткозамкнутые стальные сердечники с частицами припоя или меди, то место сварки металла должно быть соскребано или сточено, а поверхность должна быть хорошо обработана.

(4) Дуговое короткое замыкание обмотки также может вызвать короткое замыкание стального сердечника. Обгоревшую часть удалить долотом и хорошо обработать поверхность.

9. Генератор теряет остаточный магнетизм и не может генерировать электричество при запуске.

(1) Причина, по которой остаточный магнетизм часто теряется после выключения, заключается в том, что материал, используемый для магнитного полюса возбудителя, близок к мягкой стали. , а остаточный магнетизм меньше.При отсутствии тока в обмотке возбуждения после отключения магнитное поле исчезнет. Батареи должны быть предоставлены и намагничены перед выработкой электроэнергии.

(2) Когда магнитный полюс генератора теряет магнетизм, в обмотку должен подаваться постоянный ток, превышающий номинальный (на короткое время) для намагничивания, то есть может быть восстановлена ​​достаточная остаточная намагниченность.

10. Температура реактора возбуждения АУС слишком высока.

(1) Если катушка реактора закорочена локально, реактор необходимо отремонтировать.

(2) Воздушный зазор в магнитной цепи реактора слишком большой, поэтому воздушный зазор в магнитной цепи необходимо отрегулировать.

11. После запуска генератора напряжение не повышается.

(1) Цепь возбуждения отключена, поэтому напряжение не может возрасти. Проверить, не разорвана ли цепь возбуждения и исправен ли контакт.

(2) Если на вольтметре возбудителя нет инструкции об исчезновении остаточного магнетизма, необходимо намагнитить возбудитель.

(3) Полярность катушки магнитного поля возбудителя поменяна местами, и ее положительные и отрицательные соединительные линии следует поменять местами.

(4) Когда проводятся некоторые испытания при техническом обслуживании генератора, катушка магнитного поля неправильно подключена к обратному постоянному току, что приводит к исчезновению или изменению остаточного магнетизма, поэтому необходимо провести намагничивание снова.

Система статического возбуждения

— принцип работы

Система возбуждения в генераторе необходима для создания рабочего магнитного потока в воздушном зазоре.В случае синхронного генератора это обычно обеспечивается за счет натянутой обмотки на ротор. Наличие обмотки возбуждения на роторе имеет определенные преимущества перед обмоткой возбуждения на статоре (прочтите, почему обмотка якоря на статоре в синхронной машине?). Здесь следует отметить, что в обмотке возбуждения протекает постоянный ток для создания рабочего магнитного потока. Таким образом, для любой системы возбуждения основной задачей должно быть протекание постоянного тока в обмотке возбуждения. Система статического возбуждения — один из таких методов.

Принцип системы статического возбуждения

В системе статического возбуждения мощность для возбуждения поля поступает от выходных клемм генератора. Трансформатор, известный как трансформатор возбуждения, подключен к выходным клеммам генератора для понижения напряжения до требуемого уровня напряжения, обычно 415 В переменного тока. Поскольку нам нужен источник постоянного тока, выход трансформатора подключен к тиристорному мостовому выпрямителю. На рисунке ниже показана упрощенная блок-схема системы статического возбуждения.

Угол включения тиристорного полного мостового выпрямителя регулируется регулятором, так что может быть обеспечено необходимое возбуждение поля. Вторичная клемма ТТ и СТ, подключенная к выходным клеммам генератора, подается на регулятор. На основе напряжения на клеммах генератора регулятор регулирует угол зажигания. Скажем, выходное напряжение генератора превысило его номинальное напряжение 21 кВ (скажем), в этом случае ток возбуждения должен быть уменьшен для поддержания напряжения на клеммах.Поэтому регулятор увеличивает угол зажигания, так что среднее значение постоянного тока может уменьшиться. Аналогичным образом, если напряжение на клеммах генератора опускается ниже номинального значения, ток возбуждения должен быть увеличен. Поэтому регулятор уменьшает угол зажигания, чтобы увеличить среднее значение тока возбуждения.

Как и в системе статического возбуждения, возбуждение обеспечивается обмоткой возбуждения, намотанной на ротор, поэтому используются контактные кольца и угольные щетки.

Как обеспечить возбуждение поля при запуске генератора?

Как и в системе статического возбуждения, мощность возбуждения поступает от выходных клемм генератора, поэтому она может работать только во время нормальной и устойчивой работы генератора.Предположим, мы собираемся запустить генератор, в этом случае невозможно получить возбуждение поля с помощью статической системы возбуждения, так как нет выходного напряжения на клеммах генератора. В таком случае мощность возбуждения должна подаваться от отдельного источника. Как показано на рисунке выше, обычно это делается с помощью батарейного банка. Как только генератор достигает своей номинальной скорости, напряжение на его клеммах достигает номинального напряжения, и, следовательно, появляется система статического возбуждения. Таким образом, как только генератор достигает своей номинальной скорости, аккумуляторная батарея изолируется, и мощность возбуждения подается от системы статического возбуждения.

Преимущества системы статического возбуждения
  • Система возбуждения с использованием надежного и высокомощного тиристора проста по конструкции и обеспечивает быстрые характеристики отклика, необходимые в современной энергосистеме.
  • Поскольку нет отдельного возбудителя вращающегося типа, система свободна от трения, сопротивления воздуха и потерь коллектора, возникающих в возбудителе.
  • Поскольку энергия возбуждения напрямую снимается с выходных клемм генератора, напряжение возбуждения прямо пропорционально скорости генератора.Это улучшает общую производительность системы.

Но из-за использования контактного кольца и угольных щеток в этой системе возбуждения происходит искрение и потеря контактного сопротивления. Чтобы устранить это, в наши дни используется бесщеточная система возбуждения.

Конструкция, принцип работы и характеристики

В предыдущей статье мы обсуждали генератор постоянного тока, который работает по закону электромагнитной индукции Фарадея. Точно так же асинхронный двигатель также работает по тому же принципу, но с той лишь разницей, что этот генератор выдает трехфазное выходное напряжение переменного тока с обмоток статора, тогда как генератор постоянного тока дает выходной сигнал как постоянный или одиночный постоянный ток.Первый синхронный генератор был использован в 1870 году, когда дуговая лампа была изобретена П.Н. Яблочкова, названного свечой Яблочкова.

Что такое синхронный генератор?

Определение: Синхронная машина, работающая как генератор, известна как синхронный генератор и также называется генератором переменного тока. Основная функция этого генератора — часто генерировать ток промышленной частоты путем преобразования механической энергии от главного двигателя в электрическую энергию переменного тока с определенной частотой и напряжением.Эти генераторы используются в электроэнергетике, в теплоэнергетике, гидроэнергетике, а также в атомной и дизельной энергетике.

Синхронный генератор

Эти генераторы применимы для ветряных турбин с изменяемой скоростью из-за меньшего количества синхронных скоростей вращения. На сетевой частоте они генерируют напряжение, и им не требуется машина для регулировки высоты тона. Эта машина увеличит стоимость турбины и создаст давление как на генератор, так и на турбину. Работа этих генераторов с изменяемой скоростью будет производить энергию переменной частоты, а также переменное напряжение.

Конструкция

Конструкция синхронного генератора показана ниже. Основные части этого двигателя в основном включают статор, а также ротор. Но в большинстве этих генераторов возбудители возбуждения вращаются, и катушка якоря неподвижна.

конструкция синхронного генератора

а). Статор

В отличие от машины постоянного тока, статор этого генератора не используется для подачи магнитного потока. В качестве альтернативы для удержания обмотки якоря используется статор.Сердечник статора может быть спроектирован с ламинированием магнитного железа или стального сплава для уменьшения потерь на вихревые токи. выше.

  • Выход высокого напряжения поступает непосредственно от неподвижного якоря, тогда как для вращающегося якоря при высоких напряжениях возникает огромное падение контакта с щеткой, а также происходит мигание на поверхности щетки.
  • Обмотка возбудителя возбуждения может быть расположена внутри ротора, а также надежно передается низкое постоянное напряжение.
  • Обмотка якоря может быть хорошо закреплена, чтобы предотвратить деформацию, вызванную высокой центробежной силой.
  • б). Ротор

    В синхронном генераторе используются два типа роторов, а именно выступающий тип и цилиндрический тип.

    • Ротор с явным полюсом может использоваться в генераторах с низкой и средней скоростью.По типу он включает в себя большое количество выступающих полюсов, прикрепленных к магнитному колесу. Они закрыты для уменьшения потерь на вихревые токи. Эти роторы имеют большой диаметр и короткие длины волн.
    • Цилиндрические роторы в основном используются в высокоскоростных генераторах переменного тока, таких как турбогенераторы. Этот ротор включает в себя как плоский, так и прочный стальной цилиндр с прорезями и внешней периферией. Эти слоты состоят из обмоток возбуждения.

    Принцип работы

    Принцип работы синхронного генератора такой же, как у генератора постоянного тока.Он использует закон электромагнитной индукции Фарадея. Этот закон гласит, что когда поток тока индуцируется внутри проводника в магнитном поле, тогда будет относительное движение между проводником, а также магнитное поле.

    В синхронном генераторе магнитное поле неподвижно и проводники будут вращаться. Однако в практической конструкции проводники якоря неподвижны, и полевые магниты будут вращаться между ними.

    Ротор синхронного генератора может быть закреплен механически по направлению к валу, чтобы вращаться с синхронной скоростью (Ns) под действием некоторой механической силы, которая приводит к сокращению магнитного потока в неподвижных проводниках якоря статора.Из-за этого результата прямой резки магнитным потоком в проводниках якоря будут возникать наведенная ЭДС и протекание тока. Для каждой обмотки будет протекать ток в первом полупериоде, после этого во втором полупериоде с определенной временной задержкой 120 °.

    Уравнение ЭДС синхронного генератора

    Уравнение ЭДС этого генератора показано ниже.

    Eph = 4,44 Kc KdΦfTph Volts

    Где,

    «P» — полюсы
    «ϕ» — поток для каждого полюса в системе Webers
    «N» — скорость в об / мин (оборот в минуту)
    «f» — частота в Гц
    «Tph» — количество последовательно соединенных витков на фазу
    «Kc» — коэффициент диапазона катушки
    «Kd» — коэффициент распределения катушки

    Характеристики синхронного генератора

    Синхронный генератор Нагрузочные характеристики показаны ниже.Когда скорость и ток возбуждения постоянны, тепловое напряжение будет изменяться вместе с током нагрузки внутри якоря. Характеристики нагрузки можно определить как основное соотношение между током нагрузки и тепловым напряжением синхронного генератора.

    Характеристики синхронного генератора

    По мере увеличения тока якоря напряжение на клеммах падает из-за сопротивления, а также реактивного сопротивления в обмотке якоря и реакции якоря.
    Графическое представление нагрузочных характеристик показано ниже.

    Возбуждение

    Возбуждение синхронного генератора можно определить как совокупность магнитного потока, протекающего через обмотку возбуждения. Система возбуждения — это система, которая используется для возбуждения синхронной системы. Постоянный ток необходим для возбуждения обмотки возбуждения ротора внутри машины. Источник постоянного тока может подаваться на поле ротора в крошечной машине через генератор постоянного тока, известный как возбудитель. Мини-генератор постоянного тока, такой как пилотный генератор, обеспечивает питание возбудителя.И возбудитель, и пилотный возбудитель размещены на главном валу генератора.

    Выход постоянного тока основного возбудителя может быть подан на обмотку возбуждения в машине через контактные кольца и щетки. В малых генераторах пилотный возбудитель устранен.

    Применения синхронного генератора

    Применения синхронного генератора включают следующее.

    • Используется в системах везде, где необходима стабильная скорость.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *