Sistema sa Pagsigak

Sistema sa Pagkakaroon ng Excitation

Paglalarawan

Ang sistema sa pagkakaroon ng excitation ay isang mahalagang komponente sa mga synchronous machines, na may tungkulin na magbigay ng kinakailangang field current sa rotor winding. Sa madaling salita, ito ay disenyo upang lumikha ng magnetic flux sa pamamagitan ng pagpapadaan ng electric current sa field winding. Ang mga pangunahing katangian na naglalarawan ng ideal na sistema sa pagkakaroon ng excitation ay kasama ang walang sawang reliabilidad sa lahat ng sitwasyong operasyonal, simple na mekanismo ng kontrol, kadaliang pag-maintain, estabilidad, at mabilis na transient response.

Ang kalakihan ng excitation na inaasahan ng isang synchronous machine ay depende sa maraming factor, kabilang ang load current, load power factor, at ang bilis ng pag-ikot ng makina. Ang mas malaking load currents, mas mababang bilis, at lagging power factors ay nangangailangan ng mas mataas na lebel ng excitation sa sistema.

Sa isang setup ng excitation, bawat alternator karaniwang may sarili nitong exciter, na gumagana bilang isang generator. Sa isang centralized excitation system, dalawa o higit pang exciters ang ginagamit upang magbigay ng lakas sa bus-bar. Bagama't ang approach na ito ay cost-effective, ang anumang kaparaanan sa sistema ay maaaring magdulot ng masamang epekto sa mga alternators na nag-ooperate sa power plant.

Mga Uri ng Sistema sa Pagkakaroon ng Excitation

Ang sistema sa pagkakaroon ng excitation ay maaaring pangunahing icategory sa ilang uri, at ang sumusunod na tatlo ang pinakamahalaga: DC Excitation System, AC Excitation System, at Static Excitation System. Kasama rin rito ang mga sub-uri tulad ng Rotor Excitation System at Brushless Excitation System, na lalayuning i-elaborate sa detalye sa ibaba.

DC Excitation System

Ang DC excitation system ay binubuo ng dalawang exciters: ang main exciter at ang pilot exciter. Ang automatic voltage regulator (AVR) ay may mahalagang papel sa sistema na ito sa pamamagitan ng pag-adjust ng output ng mga exciters. Ang adjust na ito ay may layuning kontrolin nang tama ang output terminal voltage ng alternator. Ang input mula sa current transformer patungo sa AVR ay nagbibigay ng proteksyon, sigurado na ang alternator current ay limitado sa panahon ng fault conditions.

Kapag ang field breaker ay nasa open position, isinasama ang field discharge resistor sa ibabaw ng field winding. Dahil sa highly inductive nature ng field winding, ang resistor na ito ay mahalaga para sa pag-dissipate ng nakaimbak na energy, na nagbibigay ng proteksyon sa mga komponente ng sistema mula sa potential damage dahil sa induced voltages.

DC Excitation System (Patuloy)

Ang parehong main at pilot exciters ay maaaring powered sa dalawang paraan: direktang sa pamamagitan ng main shaft ng synchronous machine o independiyenteng sa pamamagitan ng external motor. Ang mga direct-driven exciters ay kadalasang ang preferred choice. Ito ay dahil ito ay nagpapanatili ng integridad ng unit's operational system, sigurado na ang proseso ng excitation ay hindi naapektuhan ng external disruptions.

Ang main exciter karaniwang may voltage rating na humigit-kumulang 400 volts, at ang capacity nito ay humigit-kumulang 0.5% ng capacity ng alternator. Sa turbo-alternators, bagaman, ang mga isyu sa mga exciters ay karaniwan. Ang mataas na bilis ng pag-ikot ng mga makina na ito ay nagdudulot ng mas maraming wear and tear, nagpapataas ng posibilidad ng pagkakasira ng mga exciters. Upang tugunan ito, ang separately motor-driven exciters ay itinayo bilang standby units, handa na mag-over take kung sakaling may anumang kaparaanan sa primary exciters.

AC Excitation System

Ang AC excitation system ay naglalaman ng alternator at thyristor rectifier bridge, parehong direktang coupled sa main alternator shaft. Ang main exciter sa loob ng sistema na ito ay maaaring gumana sa dalawang mode: self-excitation, kung saan ito ay lumilikha ng sarili nitong magnetic field upang lumikha ng electrical output, o separate excitation, na umiiral sa external power source upang simulan ang proseso ng excitation. Ang AC excitation system ay maaari pa ring ibahagi sa dalawang distinct category, bawat isa ay may sarili nitong unique characteristics, na lalayuning i-explore sa mas detalye sa ibaba.

Rotating Thyristor Excitation System

Tulad ng ipinakita sa kasama na figure, ang rotating thyristor excitation system ay may clearly defined rotating section, na demarcated ng dashed line. Ang sistema na ito ay binubuo ng AC exciter, stationary field, at rotating armature. Ang output mula sa AC exciter ay dinidirekta sa pamamagitan ng full-wave thyristor bridge rectifier circuit. Ang converted direct-current output na ito ay pagkatapos ay inilalagay sa field winding ng main alternator, na nagbibigay ng magnetic field na kinakailangan para sa operasyon ng alternator.

Sa rotating thyristor excitation system, ang field winding ng alternator ay dinidirekta rin sa pamamagitan ng additional rectifier circuit. Ang exciter ay maaaring mag-establish ng kanyang voltage sa pamamagitan ng paggamit ng kanyang residual magnetic flux. Ang power supply unit, kasama ang rectifier control mechanism, ay nag-generate ng precisely controlled triggering signals. Sa automatic operating mode, ang alternator voltage signal ay una na average at pagkatapos ay direkta na ikumpara sa operator-set voltage adjustment value. Sa manual operating mode, naman, ang alternator's excitation current ay ikumpara sa separate, manually-adjusted voltage reference.

Brushless Excitation System

Ang brushless excitation system ay ipinapakita sa figure sa ibaba, na may mga rotating components na naka-encased sa loob ng dashed-line rectangle. Ang sophisticated na sistema na ito ay binubuo ng alternator, rectifier, main exciter, at permanent magnet generator alternator. Parehong ang main at pilot exciters ay driven ng main shaft ng makina. Ang main exciter ay may stationary field at rotating armature. Ang output ng rotating armature ay direktang konektado, sa pamamagitan ng silicon rectifiers, sa field winding ng main alternator, nagbibigay ng seamless at brush-free transfer ng electrical power para sa mga layunin ng excitation.

Ang pilot exciter ay isang shaft-driven permanent magnet generator. Ito ay may rotating permanent magnets na nakapirmahan sa shaft at three-phase stationary armature. Ang armature na ito ay nagbibigay ng lakas sa main exciter field sa pamamagitan ng silicon rectifiers, na sa huli ay nagbibigay ng kontribusyon sa excitation ng main alternator. Bukod dito, sa isa pang configuration, ang pilot exciter, na patuloy na shaft-driven permanent magnetic generator, ay gumagamit ng three-phase full-wave phase-controlled thyristor bridges upang bigyan ng lakas ang main exciter.

Ang brushless excitation system ay nagbibigay ng maraming notable advantages. Sa pamamagitan ng pag-eliminate ng paggamit ng commutators, collectors, at brushes, ito ay significantly reduces maintenance requirements. Ito rin ay may very short time constant, na may response time na less than 0.1 seconds. Ang maikling time constant na ito ay nagpapataas ng small-signal dynamic performance ng sistema, nagbibigay nito ng kakayahang tumugon nang mas mabilis at mas accurate sa minor electrical disturbances. Bukod dito, ito ay simplifies ang integration ng supplementary power system stabilizing signals, na mahalaga para sa pagpapanatili ng grid stability.

Static Excitation System

Sa static excitation system, ang electrical supply ay hinuhuwat diretso mula sa alternator. Ito ay nakuha sa pamamagitan ng three-phase star/delta connected step-down transformer. Ang primary winding ng transformer na ito ay linked sa alternator bus, habang ang secondary winding ay nagbibigay ng multiple functions. Ito ay nagbibigay ng lakas sa rectifier, na nagco-convert ng alternating current sa direct current para sa mga layunin ng excitation. Bukod dito, ito ay nagbibigay ng electrical energy sa grid control circuit at iba pang associated electrical equipment, nagpapasiya ng seamless operation ng buong excitation at control system.

Ang static excitation system ay may impressively short response time, nagbibigay nito ng kakayahang tumugon mabilis sa mga pagbabago sa electrical conditions. Ang mabilis na responsiveness na ito, naman, confers outstanding dynamic performance, na nagpapahintulot sa sistema na mapanatili ang stable operation kahit sa fluctuating loads at varying electrical demands.

Isa sa mga pangunahing advantage ng sistema na ito ay nasa kanyang kakayahang pababain ang operating costs nang significant. Sa pamamagitan ng pag-eliminate ng traditional exciters, ito ay nag-eeliminate ng windage losses—the energy dissipated dahil sa friction sa pagitan ng moving parts at ang surrounding air. Bukod dito, walang regular na upkeep ng exciter windings, ang maintenance expenses ay substantially reduced. Ang mga cost-saving features na ito ay nagpapahalaga ng static excitation system bilang isang economically attractive option para sa wide range ng applications.