Prvi vzbujevalni sistem je leta 1971 razvil Kinte Industrial Co. Ltd. Nekateri vzbujevalni sistemi in dobavitelji vzbujevalcev so Acoustical surface, Spincore Technologies, Mitsubishi Electric Power Products, DirectMed Parts, Basler Electric Co. itd. Ta sistem se uporablja za zagotovite enosmerni tok ali enosmerni tok sinhronim strojem. Vzbujevalniki enosmernega toka, vzbujalniki izmeničnega toka, vezja za zaznavanje ali obdelavo signala, elektronska ojačevalniki , usmerniki in povratni tokovi stabilizacije vzbujalnega sistema so osnovni elementi različnih vzbujalnih sistemov. V tem članku so razložene različne vrste vzbujalnih sistemov, elementi, prednosti in slabosti.
Kaj je sistem vzbujanja?
Opredelitev: Sistem, ki zagotavlja enosmerni tok sinhronega navitja stroja za izvajanje zaščitnih in nadzornih funkcij elektroenergetskega sistema. Ta sistem je sestavljen iz vzbujevalnika, PSS (stabilizator napajalnega sistema), AVR (samodejni regulator napetosti), procesne enote in merilnih elementov. Tok, ki ga zagotavlja ta sistem, je vzbujevalni tok. Te sistemske vhodne vrednosti dobimo z uporabo merilnih elementov, saj je navitje vzbujevalnika generatorja vir električne energije, vezje avtonomnega regulatorja napetosti pa nadzoruje vzbujevalni tok, stabilizator PSS pa se uporablja za ustvarjanje dodatnih signalov v krmilni zanki.
Vrste vzbujanja
Razvrstitev sistema vzbujanja je prikazana na spodnji sliki.
vrste vzbujanja
DC vzbujalni sistem
Sistem enosmernega toka (DC) je sestavljen iz dveh vrst vzbujevalcev, ki so glavni vzbujevalci in pilotski vzbujevalci. Izhod vzbujevalnika nastavi avtomatski regulator napetosti za nadzor alternator napetost izhodnega priključka. Čez poljsko navitje je upor poljskega praznjenja povezan, ko je odklopnik poln odprt. Ta dva vzbujevalnika v sistemu enosmernega toka lahko poganja bodisi motor bodisi glavna gred. Nazivna napetost glavnega vzbujevalnika je približno 400 V. Slika DC-sistema je prikazana spodaj.
enosmerno vzbujanje
Prednosti
Prednosti DC sistema so
- Zanesljivejši
- Kompaktne velikosti
Slabosti
Slabosti DC sistema so
- Velika velikost
- Regulacija napetosti je bila zapletena
- Zelo počasen odziv
Sistem vzbujanja izmeničnega toka
AC sistem (izmenični tok) je sestavljen iz tiristorskega usmerniškega mostu in alternatorja, ki sta neposredno povezana z glavno gredjo. Glavni vzbujevalnik v sistemu izmeničnega toka je bodisi ločen vzbujen bodisi samovzbujen. Ta sistem je razvrščen v dve vrsti, gre za rotorski sistem ali vrtljivi tiristorski sistem. Razvrstitev sistema izmeničnega toka je prikazana na spodnji sliki.
klasifikacija vzbujanja
Vrtljivi tiristorski sistem
Slika vrtljivega tiristorja ali rotorskega sistema je prikazana spodaj. Vrtljivi del tega je sestavljen iz polja alternatorja usmernik , usmerniško vezje, napajalnik in vzbujevalnik izmeničnega toka ali vzbujevalnik izmeničnega toka. Nadzorovani sprožilni signal generirata napajalnik in usmernik.
vrtljivo-tiristorski tip
Prednosti
Prednosti vrtljivega tiristorskega sistema so
- Hiter odziv
- Preprosto
- Poceni
Slabosti
Glavna pomanjkljivost je odzivnost tiristorja zelo nizka
Brezkrtačni sistem
Stator in rotor sta glavna sestavna dela sistema brezkrtačnega alternatorja. Ohišje statorja je sestavljeno iz glavnega statorja in vzbujalnega statorja, podobno je sklop rotorja sestavljen iz glavnega rotorja in vzbujevalnega rotorja skupaj z mostnim usmernikom, nameščenim na plošči, ki je pritrjena na rotor.
Vzbujevalni stator ima preostali magnetizem, ko se rotor začne vrteti izhod izmeničnega toka (izmenični tok), ki nastane v tuljavah vzbujevalnega rotorja in ta izhod poteka skozi mostični usmernik. Izhod skozi mostni usmernik se pretvori v enosmerni tok (enosmerni tok) in se poda glavnemu rotorju. Premični glavni rotor ustvarja izmenični tok v mirujočih tuljavah glavnega rotorja.
Vzbujevalnik ima ključno vlogo pri nadzoru izhoda alternatorja. Enosmerni magnetizacijski tok, ki se dovaja v rotor, ki je polje glavnega alternatorja, zato lahko, če povečujemo ali zmanjšujemo količino toka na tuljave stacionarnega vzbujevalnega polja, izhod glavnega alternatorja spreminjamo. Brezkrtačni sistem je prikazan na spodnji sliki.
brez krtačk
Sinhronskemu generatorju sistem brez ščetk zagotavlja poljski tok brez uporabe drsnega obroča in ogljikovih ščetk. Brezkrtačni vzbujevalni sistem, povezan z rotorsko gredjo s 16 PMG (vzbujalnik s trajnim magnetom) in trifaznim glavnim vzbujevalnikom s silicijevim diodnim usmernikom. Vzbujevalnik s trajnim magnetom proizvaja 400 Hz, 220 V AC napajanja.
Glavna gred rotorja alternatorja, povezana z brezkrtačnim vzbujevalnim krogom, brez ščetk, brez drsnih obročev in skozi rotorske vodnike. Glavni izhod vzbujevalnika je povezan z mostom SCR v sveti gredi, medtem ko sta vzbujevalnik s stalnim magnetom in glavni vzbujevalnik povezana s polno gredjo.
Prednosti
Prednosti brezkrtačnega sistema so
- Zanesljivost je odlična
- Prilagodljivost delovanja je dobra
- Odzivi sistema so dobri
- V brezkrtačnem sistemu ni premikajočega se kontakta, zato je vzdrževanje nizko
Slabosti
Slabosti brezkrtačnega sistema so
- Odziv je počasen
- Hitro odstranjevanje vzbujanja ni
Statični sistem
Ta sistem je sestavljen iz usmerniških transformatorjev, izhodne stopnje SCR, zagona vzbujanja in opreme za razelektritev polja ter regulatorjev in obratovalnih krmilnih vezij. V tem sistemu ni nobenega vrtljivega dela, zato ni nobenih izgub v vetrovi in rotacijskih izgub. V tem sistemu se trifazni izhod glavnega alternatorja prenese na odstopni transformator, sistem pa je cenejši pri majhnem alternatorju pod 500 MVA. Statični sistem je prikazan na spodnji sliki.
sistem statičnega vzbujanja
Prednosti
Prednosti statičnega sistema so
- Zanesljivost je dobra
- Prilagodljivost delovanja je zelo dobra
- Odzivi sistema so odlični
- Majhne velikosti
- Nizka izguba
- Preprosto
- Visokozmogljivo
Slabosti
Glavne slabosti statičnega sistema so, da zahteva drsni obroč in krtačo
Elementi in signali sistema vzbujanja
Splošni blok diagram sinhronega krmilnega sistema stroja je prikazan na spodnji sliki. Slika je sestavljena iz petih blokov, ki so blok krmilnih elementov, vzbujevalni blok, pretvornik napetosti terminala in kompenzator obremenitve, sinhroni stroj in elektroenergetski sistem ter stabilizator elektroenergetskega sistema in dodatni nadzor prekinitvenega vzbujanja.
blok-diagram-sinhronega-sistema-krmiljenja stroja
Kjer je EFD sinhrono napetost strojnega polja ali izhodna napetost vzbujevalnika, IFD sinhroni tok polja stroja ali je izhodni tok vzbujevalnika, IT je fazni tok toka sinhronega stroja, VC je izhod pretvornika napetosti terminala, VOEL je izhod omejevalnika prenapetosti, VR je izhod regulatorja napetosti , VS je izhod stabilizatorja elektroenergetskega sistema, VSI je vhod stabilizatorja elektroenergetskega sistema, VREF je referenčna napetost regulatorja napetosti in VUEL je izhod omejevalnika pod vzbujanjem.
Pogosta vprašanja
1). Kolikšna je napetost vzbujanja?
To je količina napetosti, potrebna za vzbujanje poljske tuljave, napetost pa se spreminja glede na usmernik usmernika. Izmenična in enosmerna napetost sta dve vrsti vzbujalne napetosti.
2). Zakaj DC uporabljamo za vzbujanje?
Električni tok nastane šele, ko se žica vrti v konstantnem magnetnem polju, dobljenem samo z enosmerno (enosmerno) napetostjo, zato se enosmerna napetost na tuljavo dovede do konstantnega magnetnega polja.
3). Zakaj generatorji potrebujejo vzbujanje?
Vzbujanje je potrebno, da generator ustvari magnetno polje in zagotovi konstantno ali fiksno ali stacionarno vrtljivo magnetno polje.
4). Kaj se zgodi, ko generatorji izgubijo vzbujanje?
Tok rotorja se zmanjša, ko se vzbuja izguba generatorja in s časovno konstanto polja tudi napetost polja upada.
5). Zakaj potrebujemo vzbujevalni sistem za alternatorje?
Ta sistem je potreben za alternator za nadzor napetosti in jalove moči sinhronega alternatorja ali generatorja.
V tem članku je različne vrste vzbujalnih sistemov , obravnavane so prednosti in slabosti sistema. Tukaj je vprašanje za vas, kaj je pilotni vzbujevalnik v enosmernem vzbujalnem sistemu?
