Меню

Автоматическая форсировка возбуждения генератора

Что такое форсировка возбуждения электрических машин и как она осуществляется в генераторе (и двигателе) постоянного тока?

Одним из простых и эффективных способов обеспечения надежной работы синхронной машины при авариях является быстрое повышение ее тока возбуждения — форсировка возбуждения.

Форсировка возбуждения (ФВ) — быстрое повышение тока возбуждения для обеспечения надежной работы синхронной машины при авариях.

ФВ срабатывает, как правило, при снижении напряжения на выводах генератора до 90–80% от номинального. Это делается по нескольким причинам. С одной стороны, ФВ помогает поддержать напряжение в точках, удаленных от КЗ на более высоком уровне, а значит, сохранить в работе часть электроприемников, в том числе, может быть, жизненно важных для работы самой электростанции. С другой стороны, ФВ дает возможность повысить предел устойчивости генератора и тем самым сохранить его синхронную работу в электрической сети.

• Кратностью форсировки — отношением увеличенного потолочного значения тока возбуждения к номинальному (например, 2-кратное или 3-кратное),

• Быстродействием — скоростью нарастания тока (определяется величинами постоянной времени Те и потолка возбуждения.).

Чтобы представить физическую сущность форсировки, рассмотрим простейшую схему электромашинного возбудителя с самовозбуждением:

Рисунок 3 Простейшая схема электромашинного возбудителя с самовозбуждением

При снижении напряжения за установленный уровень (80–90%) Uн сигнал с выхода измерительного элемента (ИЭ) замыкает цепь контактора (К), который закорачивает реостат цепи возбуждения возбудителя. Это приводит к экспаненциальному нарастанию напряжения возбудителя, соответствующему росту тока if, Eqe, э.д.с. Eq и тока статора [2].

Рисунок 4 Графическая иллюстрация процесса форсировки возбуждения

Критерии выбора мощности электродвигателя?

Исходными данными для выбора типа и мощности электропривода являются конструктивные и технологические требования, необходимые для обеспечения надёжной и эффективной работы исполнительного механизма. При выборе мощности электродвигателя учитывается установленная мощность исполнительного механизма, потери мощности при определенном режиме работы, который определяет величину продолжительность включения ПВ (%). При определенных режимах работы используют различные методы выбора двигателя. Например, метод средних потерь, метод эквивалентного тока или метод эквивалентного момента при продолжительном режиме и др. [4].

Преимущества автоматического управления электроприводами перед ручным управлением?

В разомкнутых системах регулирования вследствие значительного перепада угловой скорости при изменении нагрузки на валу двигателя не удается получить большого диапазона регулирования угловой скорости и обеспечить высокую точность регулирования. В разомкнутой системе при заданном сигнале на входе (например, токе возбуждения двмгателя постоянного тока, питаемого от сети, или токе возбуждения генератора в системе Г-Д) выходная величина – угловая скорость определяется параметрами двигателя и нагрузкой на его валу, и ее изменение не компенсируется при различных возмущениях, которые практически всегда существуют.Поэтому в таких системах диапазон и точность регулирования угловой скорости не высоки. В разомкнутой системе также нельзя получить высокой точности поддержания момента, развиваемого приводом.тДля расширения диапазона регулирования и повышения точности используются замкнутые системы регулирования. Идея замкнутых систем регулирования сводится к тому, что в системе автоматически компенсируются воздействия возмущающих факторов и угловая скорость или момент двигателя могут с большей точностью поддерживаться на требуемом уровне [1].

Дата добавления: 2018-10-27 ; просмотров: 2641 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник

Автоматическое регулирование возбуждения (АРВ)

Согласно Правилам технической эксплуатации все генераторы независимо от их мощности и напряжения должны иметь устройство форсировки возбуждения, а генераторы мощностью 3 МВт и выше должны быть также оснащены автоматическими регуляторами возбуждения (АРВ).

Рис.1. Схема релейной форсировки возбуждения генератора

Простейшим автоматическим устройством, предназначенным для быстрого увеличения возбуждения генератора в аварийном режиме, является релейная форсировка возбуждения (реле KV и контактор КМ на рис.1). Принцип действия форсировки состоит в том, что при значительном снижении напряжения на зажимах генератора (обычно ниже 85% номинального) реле минимального напряжения К V замыкает свои контакты и приводит в действие контактор форсировки КМ, который, срабатывая, закорачивает сопротивление шунтового реостата в цепи возбудителя RR. В результате ток возбуждения возбудителя быстро возрастает до максимального значения и возбуждение генератора достигает предельного значения.

Рис.2. Схема APB генератора пропорционального действия

Широко распространенными APB являются устройства компаундирования в сочетании с корректором напряжения (рис.2).

Термин «компаундирование» обозначает автоматическое регулирование тока возбуждения машины в зависимости от тока статора. В нормальном режиме в случае увеличения тока статора (при активно-индуктивной нагрузке) напряжение генератора уменьшается, но устройство компаундирования автоматически увеличивает ток возбуждения возбудителя, а следовательно, и ток ротора генератора, благодаря чему напряжение на зажимах статора генератора восстанавливается.

Устройство компаундирования успешно работает и в аварийных режимах работы генератора, когда напряжение генератора снижается, а ток в обмотке статора значительно возрастает.

В схему компаундирования входят трансформаторы тока ТА, вторичные обмотки которых включены на промежуточный трансформатор Т, а также выпрямитель VD1, который выпрямляет ток компаундирования перед подачей его в обмотку возбуждения возбудителя LGE. Ток компаундирования IK без учета коррекции пропорционален IГ.

Компаундирование в чистом виде не может обеспечить достаточно точное поддержание напряжения генератора. Поэтому одновременно с регулированием возбуждения по току статора генератора применяется еще регулирование по напряжению статора. Для введения регулирующего импульса по напряжению трансформатор Т (универсальный трансформатор с подмагничиванием) оснащается еще обмотками 2 и 4 (рис.2,а).

Ток в обмотке 2 пропорционален UГ. Фаза тока IН подобрана так, что ток IН совпадает по фазе с реактивной слагающей тока генератора. Поэтому при чисто активной нагрузке МДС обмоток 1 и 2 взаимно сдвинуты на 90°, а при чисто реактивной нагрузке генератора они совпадают по фазе.

Вследствие этого ток компаундирования при неизменных величинах IГ и UГ получается тем больше, чем ниже cosφ или выше реактивная нагрузка генератора, — это так называемое фазовое компаундирование, которое обеспечивает более точное поддержание напряжения, так как ток компаундирования зависит не только от абсолютного значения тока генератора, но и от cosφ.

Через обмотку 4 подмагничивания Т производится окончательная коррекция тока компаундирования относительно заданного значения UГ при помощи корректора напряжения.

В общем случае в состав корректора напряжения входят измерительные элементы И1 и И2, включаемые в цепь трансформатора напряжения TV через установочный автотрансформатор Т1.

Принцип действия измерительного органа корректора поясняется рис.2,б. Выпрямленный ток I1 на выходе измерительного элемента И1 прямо пропорционален входному напряжению. Поэтому этот элемент называется линейным.

Выпрямленный ток I2 на выходе элемента И2, который называется нелинейным, имеет нелинейную зависимость от входного напряжения (рис.2,б). Оба тока I1 и I2 поступают в усилитель У, который реагирует на их разность и усиливает ее. Ток выхода корректора поступает в данном случае в обмотку 4 подмагничивания Т.

Из рис.2,б видно, что при снижении напряжения на входе измерительных элементов менее U1 под действием разности токов (I1-I2) ток выхода корректора увеличивается. Корректор поддерживает то напряжение генератора, которое соответствует напряжению U1 на входе измерительных элементов. С помощью автотрансформатора T1 можно изменять настройку корректора.

Рассмотренная схема АРВ относится к группе регуляторов пропорционального действия, реагирующих на отклонение тока статора и напряжения статора генератора.

Разработаны и находятся в эксплуатации регуляторы сильного действия, реагирующие на скорости изменения параметров регулирования, а также на их ускорение. Устройство АРВ сильного действия в сочетании с быстродействующими системами возбуждения, имеющими высокие скорости изменения напряжения возбуждения и большие значения потолочного напряжения возбудителя, обеспечивает значительное повышение устойчивости параллельной работы генератора. С целью повышения эффективности в закон регулирования вводятся также составляющие Δf и f’.

Рис.3. Структурная схема АРВ сильного действия

Структурная схема АРВ сильного действия приведена на рис.3. Автоматическое регулирование возбуждения состоит из двух основных звеньев: измерительного звена и усилителя-сумматора.

В измерительное звено входят блоки измерения напряжения (БИН) и частоты (БИЧ). Блок БИН содержит предвключенный элемент БКТ, в котором происходит автоматическая коррекция измеряемого напряжения в зависимости от реактивной составляющей тока генератора. После БКТ сигнал поступает на измерительные элементы ΔU (отклонение напряжения) и U’ (производная напряжения), выход которых пропорционален указанным величинам. Блок БИЧ имеет измерительные элементы, выход которых пропорционален Δf и f’.

Усилитель-сумматор представляет собой двухкаскадный магнитный усилитель, выходной сигнал которого направляется на управление рабочей и форсировочной группами тиристоров быстродействующей системы возбуждения (исполнительный элемент).

Для улучшения характеристик АРВ (повышения быстродействия и др.) в схему регулятора обычно вводят обратные связи ОС.

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Автоматическая форсировка — возбуждение

Автоматическая форсировка возбуждения , осуществляемая устройствами АРВ, способствует ускорению восстановления напряжения до нормального значения после отключения КЗ и при самозапуске асинхронной нагрузки. [1]

Схема предусматривает автоматическую форсировку возбуждения двигателя при снижении напряжения в сети. [2]

На рис. 2.6 показана схема автоматической форсировки возбуждения , представляющая собой релейную схему и состоящая из реле минимального напряжения ( U с), указательного реле ( У) и контактора ( / С), замыкающего накоротко шунтовой реостат гш в цепи возбудителя В при снижении напряжения более чем на 15 % от номинального значения. [4]

При небольшом снижении напряжения в сети схема обеспечивает автоматическую форсировку возбуждения электродвигателя . [5]

При глубоких ( аварийных) снижениях напряжения у синхронных машин происходит автоматическая форсировка возбуждения , приводящая к существенному увеличению генерации реактивной мощности. [6]

Наиболее простым средством для увеличения напряжения синхронных генераторов в аварийном режиме является устройство автоматической форсировки возбуждения АФВ . [7]

Такой режим синхронного двигателя дает возможность использовать все ресурсы реактивной мощности и в аварийном режиме; при наличии автоматической форсировки возбуждения повышает устойчивость и надежность электроснабжения. [8]

V Поля обмотки возбуждения и реакции якоря суммируются, таким образом, в аварийных режимах система гармонического компаундирования обеспечивает автоматическую форсировку возбуждения и надежное срабатывание защиты. [9]

Ввиду тяжелых условий пуска крупных короткозамкнутых электродвигателей от генератора соизмеримой с ним мощности, в электрической схеме экскаватора ЭР-5 применена специальная система автоматической форсировки возбуждения генератора от зарядной динамо-машины дизеля в моменты пуска электродвигателей ротора и хода. Форсировка осуществляется посредством промежуточных реле, включающих шунтовую обмотку возбудителя на напряжение зарядной динамомашины дизеля, помимо шунтового регулятора. Таким образом, обеспечивается автоматическое поддержание напряжения генератора при пусках электродвигателей и устойчивая работа всех элементов электрической схемы. [11]

Простейшим устройством, производящим дискретное воздействие на систему возбуждения синхронной машины с целью увеличения тока возбуждения до предельного по условию перегрузки ротора значения, является устройство автоматической форсировки возбуждения . Это устройство применяется либо самостоятельно, либо совместно с устройствами регулирования возбуждения. [12]

Лучшим средством, позволяющим быстро и безошибочно ликвидировать аварию, является широкое оснащение электрических ус тановок устройствами противоаварийной автоматики и надежная работа этих устройств. Внедрение автоматов повторного включения линий и включения резервных агрегатов, автоматической разгрузки при снижении частоты, автоматической форсировки возбуждения генераторов и других синхронных машин позволило резко ускорить ликвидацию аварий и их последствий, повысило надежность электроснабжения потребителей и облегчило работу оперативного персонала по устранению аварий. [13]

Лучшим средством, позволяющим быстро и безошибочна ликвидировать аварию, является широкое оснащение электрических установок упоминавшимися выше устройствами противо-аварийной автоматики и надежная работа этих устройств. Внедрение автоматов повторного включения линий и включения резервных агрегатов, автоматической разгрузки при снижении частоты, автоматической форсировки возбуждения генераторов и других синхронных машин позволило резко ускорить ликвидацию аварий и их последствий, повысило надежность электроснабжения потребителей и облегчило работу оперативного персонала по устранению аварий. [14]

Источник

Автоматическое регулирование возбуждения

Основным назначением автоматического регулирования возбуждения (АРВ) является повышение устойчивости параллельной работы генераторов при нарушениях нормального режима. В этих условиях АРВ, реагируя на сравнительно небольшие отклонения напряжения (или тока) генератора от нормального значения, значительно увеличивают (форсируют) возбуждение генераторов. При увеличении (особенно форсировке) возбуждения до потолочного значения, увеличивается ЭДС генератора, что способствует повыше­нию предела устойчивости генератора.

Форсировка возбуждения генераторов облегчает и ускоряет процесс восстановления напряжения на шинах после отключения КЗ, что способствует также быстрому самозапуску электродвигателей.

В нормальных условиях АРВ обеспечивают поддержание заданного уровня напряжения и необходимое распределение реактивной нагрузки между параллельно работающими генераторами.

Все автоматические регуляторы возбуждения (АРВ), применяемые на синхронных генераторах, различаются по параметру, на который они реагируют, по способу воздействия на систему возбуждения генератора и под­разделяются на три основные группы.

К первой группе относятся электромеханические АРВ. Эти АРВ реагируют на отклонение напряжения генератора от заданного значения (уставки) и воздействуют на изменение сопротивления в цепи обмотки возбуждения возбудителя. К таким АРВ относятся ранее широко применявшиеся регуляторы напряжения реостатного и вибрационного типов.

Ко второй группе относятся электрические АРВ. Эти АРВ реагируют на отклонение напряжения или тока генератора от заданного значения и подают дополнительный выпрямленный ток в обмотку возбуждения возбудителя от внешних источников питания (трансформаторов тока, напряжения или собственных нужд).

К третьей группе относятся также АРВ, применяемые в основном с выпрямительными системами возбуждения: высокочастотной, тиристорной, бесщёточной. В отличие от АРВ первой и второй группы, эти АРВ не имеют собственных силовых органов (внешних источников питания), а только управляют работой возбудителей.

Простейшим автоматическим устройством, предназначенным для быстрого увеличения возбуждения генератора в аварийном режиме, является релейная форсировка возбуждения (реле U

В результате ток возбуждения возбудителя быстро возрастает до максимального значения и возбуждение генератора достигает предельного значения.


Широко распространенными АРВ являются устройства ком­паундирования в сочетании с корректором напряжения (рис. 4.10, а).

Рис. 4.10. Схема АРВ генератора.

Термин «компаундирование» обозначает автоматическое регули­рование тока возбуждения машины в зависимости от тока статора. В нормальном режиме в случае увеличения тока статора (при активно-индуктивной нагрузке) напряжение генератора уменьшается, но устройство компаундирования автоматически увеличивает ток возбуждения возбудителя, а следовательно, и ток ротора генератора, благодаря чему напряжение на зажимах статора генератора восстанавливается.

Устройство компаундирования успешно работает и в аварийных режимах работы генератора, когда напряжение генератора снижается, а ток в обмотке статора значительно возрастает.

В схему компаундирования входят трансформаторы тока ТТ, вторичная обмотка которых включена на промежуточный трансформатор УТП, а также выпрямитель В1, который выпрямляет ток компаундирования перед подачей его в обмотку возбуждения возбудителя ОВВ. Ток компаундирования Iк без учета коррекции пропорционален Iг.

Компаундирование в чистом виде не может обеспечить достаточно точное поддержание напряжения генератора. Поэтому одновременно с регулированием возбуждения по току статора генератора применяется ещё регулирование по напряжению статора. Для введения регулирующего импульса по напряжению трансформатор УТП(универсальный трансформатор с подмагничиванием) оснащается еще двумя обмотками 2 и 4(рис. 4.10, а).

Ток в обмотке 2пропорционален Ur. Фаза тока Iн подобрана так, что ток Iн совпадает по фазе с реактивной слагающей тока генератора. Поэтому при чисто активной нагрузке МДС обмоток 1и 2взаимно сдвинуты на 90°, а при чисто реактивной нагрузке генератора они совпадают по фазе. Вследствие этого ток компаундирования при неизменных величинах Iг и Utполучается тем больше, чем ниже cos φ или выше реактивная нагрузка генератора, — это так называемое фазовое компаундирование, которое обеспечивает более точное поддержание напряжения, так как ток компаундирования зависит не только от абсолютного значения тока генератора, но и от cos φ.

Через обмотку подмагничивання 4 УТПпроизводится окончательная коррекция тока компаундирования относительно заданного значения Urпри помощи корректора напряжения.

В общем случае в состав корректора напряжения входят два измерительных элемента И1 и И2, включаемых в цепь трансформатора напряжения ТНчерез установочный автотрансформатор УAT.


Принцип действия измерительного органа корректора поясняется рис. 4.10, б. Выпрямленный ток I1на выходе измерительного элемента И1прямо пропорционален входному напряжению. Поэтому этот элемент называется линейным.

Рис. 4.11. Структурная схема АРВ сильного действия

Выпрямленный ток I2 на выходе элемента И2, который называется нелинейным, имеет нелинейную зависимость от входного напряжения (рис. 4.10, б). Оба тока I1и I2 поступают в усилитель У, который реагирует на их разность и усиливает ее. Ток выхода корректора поступает в данном случае в обмотку 4подмагничивания УТП.

Из рис. 4.10, б видно, что при снижении напряжения на входе измерительных элементов менее U1, под действием разности токов (I1I2) ток выхода корректора увеличивается. Корректор поддерживает то напряжение генератора, которое соответствует напряжению U1 на входе измерительных элементов. С помощью автотрансформатора УATможно изменять настройку корректора.

Рассмотренная схема АРВ относится к группе регуляторов пропорционального действия, реагирующих на отклонение тока статора и напряжения статора генератора.

Разработаны и находятся в эксплуатации регуляторы сильного действия, реагирующие на скорость изменения параметров регулирования или даже на их ускорение. Устройство АРВ сильного действия в сочетании с быстродействующими системами возбуждения, имеющими высокие скорости изменения напряжения возбуждения и большие значения потолочного напряжения возбудителя,обеспечивает значительное повышение устойчивости параллельной работы генератора. При этом регулятор будет по-настоящему эффективен, если изменение возбуждения будет производиться не только с учётом изменения напряжения генератора, но и частоты в энергосистеме.

Структурная схема АРВ сильного действия приведена на рис. 4.11. Автоматическое регулирование возбуждения состоит из двух основных звеньев: измерительного звена и усилителя-сумматора.

В измерительное звено входят: блок измерения напряжения (БИН) и блок измерения частоты (БИЧ). Блок БИН содержит предвключённый элемент блок коррекции тока (БКТ), в котором происходит автоматическая коррекция измеряемого напряжения в зависимости от реактивной составляющей тока генератора. После БКТсигнал поступает на измерительные элементы (отклонение напряжения) и U‘ (производная напряжения), выход которых пропорционален указанным величинам. Блок БИЧ имеет измерительные элементы, выход которых пропорционален и f‘.

Усилитель-сумматор представляет собой двухкаскадный магнитный усилитель, выходной сигнал которого направляется на управление рабочей и форсировочной группами тиристоров быстродействующей системы возбуждения (исполнительный элемент).

Для улучшения характеристик АРВ (повышения быстродействия и др.) в схему регулятора обычно вводят обратные связи (ОС).

Источник

Adblock
detector