Pierwszy system wzbudzenia został opracowany w 1971 roku przez Kinte Industrial Co. Ltd. Niektóre z systemów wzbudzania i dostawców wzbudnic to powierzchnie akustyczne, Spincore Technologies, Mitsubishi Electric Power Products, DirectMed Parts, Basler Electric Co., itp. Ten system jest używany do zapewnić zasilanie prądem stałym lub prąd stały do maszyn synchronicznych. Wzbudnice prądu stałego, wzbudnice prądu przemiennego, obwody wykrywające lub przetwarzające sygnały, elektroniczne wzmacniacze , prostowniki i obwody sprzężenia zwrotnego stabilizacji układu wzbudzenia są podstawowymi elementami różnych układów wzbudzenia. W tym artykule wyjaśniono różne typy układów wzbudzania, elementy, zalety i wady.
Co to jest system wzbudzenia?
Definicja: Układ dostarczający prąd stały do uzwojenia pola maszyny synchronicznej w celu wykonywania funkcji ochronnych i kontrolnych systemu elektroenergetycznego. System ten składa się z wzbudnicy, PSS (stabilizatora systemu zasilania), AVR (automatycznego regulatora napięcia), jednostki przetwarzającej i elementów pomiarowych. Prąd dostarczany przez ten system jest prądem wzbudzenia. Te wartości wejściowe układu uzyskuje się za pomocą elementów pomiarowych, ponieważ uzwojenie wzbudzenia generatora jest źródłem energii elektrycznej, a układ autonomicznego regulatora napięcia wykonuje sterowanie prądem wzbudnicy, stabilizator PSS służy do wytwarzania dodatkowych sygnałów w pętli sterowania.
Rodzaje systemów wzbudzania
Klasyfikację układu wzbudzenia przedstawiono na poniższym rysunku.
rodzaje wzbudzeń
System wzbudzenia DC
System prądu stałego (DC) składa się z dwóch typów wzbudnic, są to wzbudnica główna i wzbudnica pilotowa. Wyjście wzbudnicy jest regulowane przez automatyczny regulator napięcia w celu sterowania alternator napięcie na zaciskach wyjściowych. W poprzek uzwojenia pola, rezystor wyładowczy pola jest podłączony, gdy wyłącznik pola jest otwarty. Te dwa wzbudnice w układzie prądu stałego mogą być napędzane przez silnik lub przez wał główny. Napięcie znamionowe głównego wzbudnicy wynosi około 400 V. Rysunek układu prądu stałego pokazano poniżej.
wzbudzenie DC
Zalety
Zalety systemu DC są
- Bardziej wiarygodny
- Kompaktowy rozmiar
Niedogodności
Wady systemu DC są
- Duży rozmiar
- Regulacja napięcia była złożona
- Bardzo wolna odpowiedź
System wzbudzenia AC
System prądu przemiennego (prądu przemiennego) składa się z tyrystorowego mostka prostowniczego i alternatora, które są połączone bezpośrednio z wałem głównym. Wzbudnica główna w systemie prądu przemiennego jest albo odseparowana, wzbudzona albo samowzbudna. Ten system jest podzielony na dwa typy: system wirnika lub system tyrystorowy. Klasyfikację systemu prądu przemiennego przedstawiono na poniższym rysunku.
klasyfikacja-wzbudzenia-ac
Obrotowy system tyrystorowy
Rysunek obracającego się tyrystora lub wirnika pokazano poniżej. Wirująca część składa się z pola alternatora prostownik , obwód prostownika, zasilacz i wzbudnik prądu przemiennego lub wzbudnik prądu przemiennego. Kontrolowany sygnał wyzwalający jest generowany przez zasilacz i sterowanie prostownikiem.
obrotowo-tyrystorowy
Zalety
Zaletami wirującego układu tyrystorowego są
- Szybka odpowiedź
- Prosty
- Niska cena
Niedogodności
Główną wadą jest to, że szybkość odpowiedzi tyrystora jest bardzo niska
System bezszczotkowy
Stojan i wirnik są głównymi komponentami bezszczotkowego układu alternatora. Korpus stojana składa się z głównego stojana i stojana wzbudnicy, podobnie zespół wirnika składa się z wirnika głównego i wirnika wzbudnicy wraz z zespołem prostownika mostkowego zamontowanego na płycie, która jest przymocowana do wirnika.
Stojan wzbudnicy ma magnetyzm szczątkowy, gdy wirnik zaczyna się obracać, prąd przemienny (prąd przemienny) jest generowany w cewkach wirnika wzbudnicy, a wyjście to przechodzi przez prostownik mostkowy. Wyjście przechodzące przez prostownik mostkowy jest przekształcane na prąd stały (prąd stały) i przekazywane do głównego wirnika. Ruchomy główny wirnik wytwarza prąd zmienny w nieruchomych cewkach głównego wirnika.
Wzbudnica odgrywa kluczową rolę w sterowaniu mocą wyjściową alternatora. Prąd magnesowania DC dostarczany do wirnika, który jest polem głównego alternatora, więc jeśli zwiększymy lub zmniejszymy ilość prądu do stacjonarnych cewek wzbudzających, można zmieniać moc wyjściową głównego alternatora. Na poniższym rysunku pokazano system bezszczotkowy.
bezszczotkowy
Do generatora synchronicznego system bezszczotkowy dostarcza prąd polowy bez użycia pierścienia ślizgowego i szczotek węglowych. Bezszczotkowy układ wzbudnicy sprzężony z wałem wirnika z 16 PMG (Permanent Magnet Exciter) oraz trójfazową wzbudnicą główną z krzemowym prostownikiem diodowym. Wzbudnica z magnesami trwałymi wytwarza napięcie 400 Hz, 220 V AC.
Główny wał wirnika alternatora połączony z bezszczotkowym obwodem wzbudnicy bez szczotek, bez pierścieni ślizgowych i przez przewody wirnika. Główne wyjście wzbudnicy jest połączone z mostkiem SCR w pustym wale, podczas gdy wzbudnica z magnesami trwałymi i wzbudnica główna są połączone z wałem pełnym.
Zalety
Zalety systemu bezszczotkowego to
- Niezawodność jest doskonała
- Elastyczność działania jest dobra
- Odpowiedzi systemu są dobre
- W systemie bezszczotkowym nie ma ruchomego kontaktu, więc konserwacja jest niewielka
Niedogodności
Wady systemu bezszczotkowego są
- Odpowiedź jest powolna
- Nie ma szybkiego odwzbudzenia
System statyczny
System ten składa się z transformatorów prostowniczych, stopnia wyjściowego SCR, rozruchu wzbudzenia i wyposażenia do wyładowań w terenie, a także regulatora i obwodów sterowania operacyjnego. W tym systemie nie ma części obrotowej, więc nie ma strat wiatru i strat obrotowych. W tym systemie trójfazowa moc wyjściowa głównego alternatora jest przenoszona do transformatora obniżającego, a system jest tańszy w małym alternatorze poniżej 500 MVA. Na poniższym rysunku pokazano układ statyczny.
układ wzbudzenia statycznego
Zalety
Zalety systemu statycznego to
- Niezawodność jest dobra
- Elastyczność działania jest bardzo dobra
- Odpowiedzi systemu są doskonałe
- Mały rozmiar
- Niska strata
- Prosty
- Wysoka wydajność
Niedogodności
Główne wady systemu statycznego polegają na tym, że wymaga pierścienia ślizgowego i szczotki
Elementy i sygnały układu wzbudzenia
Ogólny schemat blokowy systemu sterowania maszyną synchroniczną przedstawiono na poniższym rysunku. Rysunek składa się z pięciu bloków, na które składają się: blok elementów sterujących, blok wzbudnicy, przetwornik napięcia na zaciskach i kompensator obciążenia, maszyna synchroniczna i układ zasilania oraz stabilizator systemu zasilania i dodatkowe sterowanie nieciągłym wzbudzeniem.
schemat blokowy systemu sterowania maszynami synchronicznymi
Gdzie EFD to synchroniczny napięcie pola maszyny lub napięcie wyjściowe wzbudnicy, prąd pola maszyny synchronicznej IFD lub prąd wyjściowy wzbudnicy, IT to wskaznik prądu terminalu maszyny synchronicznej, VC to wyjście przetwornika napięcia na zaciskach, VOEL to wyjście ogranicznika przewzbudzenia, VR to wyjście regulatora napięcia , VS to wyjście stabilizatora systemu zasilania, VSI to wejście stabilizatora systemu zasilania, VREF to napięcie odniesienia regulatora napięcia, a VUEL to wyjście ogranicznika podwzbudzenia.
FAQs
1). Jakie jest napięcie wzbudzenia?
Jest to ilość napięcia wymagana do wzbudzenia cewki wzbudzenia, a napięcie zmienia się w zależności od sterowania prostownika. Napięcie przemienne i napięcie stałe to dwa rodzaje napięcia wzbudzenia.
2). Dlaczego DC jest używane do wzbudzenia?
Prąd elektryczny jest wytwarzany tylko wtedy, gdy drut obraca się w stałym polu magnetycznym otrzymywanym tylko przez napięcie prądu stałego (DC), więc napięcie prądu stałego jest przykładane do cewki, aby uzyskać stałe pole magnetyczne.
3). Dlaczego generatory potrzebują wzbudzenia?
Wzbudzenie jest potrzebne, aby generator wytworzył pole magnetyczne i zapewnił stałe lub stałe lub stacjonarne wirujące pole magnetyczne.
4). Co się dzieje, gdy generatory tracą wzbudzenie?
Prąd wirnika maleje wraz ze wzbudzeniem strat generatora i przy stałej czasowej pola zanika również napięcie pola.
5). Dlaczego potrzebujemy układu wzbudzenia do alternatorów?
Ten system jest potrzebny dla alternatora do sterowania napięciem i mocą bierną synchronicznego alternatora lub generatora.
W tym artykule różne typy układów wzbudzenia omówiono zalety i wady systemu. Tutaj jest pytanie do Ciebie, co to jest wzbudnica pilota w układzie wzbudzenia prądu stałego?
