Σύστημα Ενεργοποίησης

Σύστημα Ενεργοποίησης

Ορισμός

Το σύστημα ενεργοποίησης είναι ένα βασικό συστατικό των συχνοδεδομένων μηχανών, που έχει ως κύριο ρόλο την παροχή του απαραίτητου ρεύματος πεδίου στο πλεξίδιο του ρότορα. Σε λίγα λόγια, σχεδιάζεται για να παράγει μαγνητικό ροή με την πέραση ηλεκτρικού ρεύματος μέσω του πλεξιδίου πεδίου. Οι βασικές ιδιότητες που ορίζουν ένα ιδανικό σύστημα ενεργοποίησης περιλαμβάνουν αμετάκλητη αξιοπιστία σε όλες τις λειτουργικές συνθήκες, απλούστερες μηχανισμούς ελέγχου, εύκολη διατήρηση, σταθερότητα και γρήγορη απόκριση σε μεταβατικές συνθήκες.

Η μέγεθος της ενεργοποίησης που απαιτείται από μια συχνοδεδομένη μηχανή εξαρτάται από πολλούς παράγοντες, όπως το ρεύμα φόρτου, τον συντελεστή δύναμης φόρτου και την ταχύτητα περιστροφής της μηχανής. Μεγαλύτερα ρεύματα φόρτου, χαμηλότερες ταχύτητες και υστερημένοι συντελεστές δύναμης φόρτου απαιτούν υψηλότερο επίπεδο ενεργοποίησης στο σύστημα.

Σε ένα σύστημα ενεργοποίησης, κάθε αλτερνάτωρ συνήθως έχει το δικό του ενεργοποιητή, ο οποίος λειτουργεί ως γεννήτρια. Σε ένα κεντρικό σύστημα ενεργοποίησης, χρησιμοποιούνται δύο ή περισσότεροι ενεργοποιητές για την παροχή ενέργειας στο σύνολο. Αν και αυτή η κεντρική προσέγγιση είναι οικονομική, ένας σφάλμας στο σύστημα μπορεί να έχει επιβλαβή επίδραση στους αλτερνάτορες που λειτουργούν στην ενεργειακή μονάδα.

Τύποι Συστημάτων Ενεργοποίησης

Το σύστημα ενεργοποίησης μπορεί να κατατάσσεται κυρίως σε αρκετούς τύπους, με τους εξής τρεις να είναι οι πιο σημαντικοί: Σύστημα Ενεργοποίησης DC, Σύστημα Ενεργοποίησης AC και Στατικό Σύστημα Ενεργοποίησης. Επιπλέον, υπάρχουν υποτύπους όπως το Σύστημα Ενεργοποίησης του Ρότορα και το Σύστημα Ενεργοποίησης χωρίς Πίνακες, τα οποία θα αναλυθούν λεπτομερώς παρακάτω.

Σύστημα Ενεργοποίησης DC

Το σύστημα ενεργοποίησης DC περιλαμβάνει δύο ενεργοποιητές: έναν κύριο ενεργοποιητή και έναν δευτερεύοντα ενεργοποιητή. Ένας αυτόματος ρυθμιστής τάσης (AVR) έχει καθοριστικό ρόλο σε αυτό το σύστημα, προσαρμόζοντας την έξοδο των ενεργοποιητών. Αυτή η προσαρμογή αποσκοπεί στον ακριβή έλεγχο της τάσης εξόδου του αλτερνάτορα. Η είσοδος από έναν μετατροπευτή ρεύματος στο AVR λειτουργεί ως προστασία, διασφαλίζοντας ότι το ρεύμα του αλτερνάτορα περιορίζεται κατά τη διάρκεια συνθηκών σφάλματος.

Όταν ο διαχωριστής πεδίου είναι σε ανοιχτή θέση, ένας αντιστατής απόφλεξης του πεδίου συνδέεται με το πλεξίδιο πεδίου. Λόγω της υψηλά επιδραστικής φύσης του πλεξιδίου πεδίου, αυτός ο αντιστατής είναι απαραίτητος για την απόφλεξη της αποθηκευμένης ενέργειας, προστατεύοντας τα συστατικά του συστήματος από δυνητικές βλάβες λόγω επενδυτικών τάσεων.

Σύστημα Ενεργοποίησης DC (Συνέχεια)

Και ο κύριος και ο δευτερεύοντας ενεργοποιητής μπορούν να ενεργοποιηθούν με δύο τρόπους: είτε άμεσα από το κύριο πάτο της συχνοδεδομένης μηχανής ή ανεξάρτητα από έναν εξωτερικό κινητήρα. Οι άμεσα ενεργοποιημένοι ενεργοποιητές είναι συχνά η προτιμώμενη επιλογή. Αυτό συμβαίνει επειδή διατηρούν την ακεραιότητα του λειτουργικού συστήματος της μονάδας, διασφαλίζοντας ότι ο προσδιορισμός της ενεργοποίησης παραμένει ανεπηρέαστος από εξωτερικές διαταραχές.

Ο κύριος ενεργοποιητής συνήθως έχει τάση 400 βολτ και ικανότητα περίπου 0,5% της ικανότητας του αλτερνάτορα. Ωστόσο, στους τουρμπο-αλτερνάτορες, τα προβλήματα με τους ενεργοποιητές είναι σχετικά συνηθισμένα. Οι υψηλές ταχύτητες περιστροφής αυτών των μηχανών συμβάλλουν στην αυξημένη επισφαλής, κάνοντας τους ενεργοποιητές πιο ευάλωτους σε βλάβες. Για να αντιμετωπιστεί αυτό, εγκαθίστανται ενεργοποιητές που κινούνται από ξεχωριστό κινητήρα ως εναλλακτικές μονάδες, έτοιμες να παρέμβουν σε περίπτωση αποτυχίας των κυρίων ενεργοποιητών.

Σύστημα Ενεργοποίησης AC

Το σύστημα ενεργοποίησης AC ενσωματώνει έναν αλτερνάτορα και έναν γεφυρωτή θυρίστων, οι οποίοι είναι άμεσα συνδεδεμένοι με το κύριο πάτο του αλτερνάτορα. Ο κύριος ενεργοποιητής σε αυτό το σύστημα μπορεί να λειτουργήσει σε δύο τρόπους: αυτοενεργοποίηση, όπου παράγει το δικό του μαγνητικό πεδίο για την παραγωγή ηλεκτρικής εξόδου, ή χωριστή ενεργοποίηση, η οποία εξαρτάται από έξω πηγή ενέργειας για την έναρξη της διαδικασίας ενεργοποίησης. Το σύστημα ενεργοποίησης AC μπορεί να χωριστεί σε δύο διαφορετικές κατηγορίες, καθεμία με τις δικές της μοναδικές ιδιότητες, οι οποίες θα εξεταστούν λεπτομερώς παρακάτω.

Σύστημα Ενεργοποίησης με Θυρίστες σε Περιστροφή

Όπως φαίνεται στο παρακολουθούμενο σχήμα, το σύστημα ενεργοποίησης με θυρίστες σε περιστροφή έχει έναν καθορισμένο ενεργό τομέα, δηλωμένο με μια τριμενή γραμμή. Αυτό το σύστημα περιλαμβάνει έναν ενεργοποιητή AC, ένα σταθερό πεδίο και έναν περιστρεφόμενο αντιστρόφωνα. Η έξοδος από τον ενεργοποιητή AC υποβάλλεται σε ολοκληρωμένη θυρίστη γεφυρωτή. Αυτή η μετατραπείσα έξοδος ηλεκτρικού ρεύματος παρέχεται στο πλεξίδιο πεδίου του κύριου αλτερνάτορα, επιτρέποντας την παραγωγή του απαραίτητου μαγνητικού πεδίου για τη λειτουργία του αλτερνάτορα.

Στο σύστημα ενεργοποίησης με θυρίστες σε περιστροφή, το πλεξίδιο πεδίου του αλτερνάτορα ενεργοποιείται επίσης μέσω ενός επιπλέον γεφυρωτή. Ο ενεργοποιητής μπορεί να εγκαθιδρύσει την τάση του εκμεταλλευόμενος τον υπόλοιπο μαγνητικό ροή. Η μονάδα παροχής ενέργειας, σε συνδυασμό με τον μηχανισμό ελέγχου του γεφυρωτή, παράγει ακριβώς ελεγχόμενες σήματα εκτόξευσης. Κατά την αυτόματη λειτουργία, το σήμα τάσης του αλτερνάτορα πρώτα μετατρέπεται και στη συνέχεια συγκρίνεται άμεσα με την αποδεδειγμένη τιμή προσαρμογής τάσης. Αντίθετα, κατά την χειροκίνητη λειτουργία, το ρεύμα ενεργοποίησης του αλτερνάτορα συγκρίνεται με ένα χειροκίνητο προσαρμοσμένο αναφορικό σήμα τάσης.

Σύστημα Ενεργοποίησης χωρίς Πίνακες

Το σύστημα ενεργοποίησης χωρίς πίνακες είναι απεικονισμένο στο παρακάτω σχήμα, με τα περιστρεφόμενα συστατικά του να είναι σαφώς εγκλωβισμένα μέσα σε ένα ορθογώνιο με τριμενή γραμμή. Αυτό το περίπλοκο σύστημα περιλαμβάνει έναν αλτερνάτορα, έναν γεφυρωτή, έναν κύριο ενεργοποιητή και έναν μόνιμο μαγνητικό γεννήτρια. Και ο κύριος και ο δευτερεύοντας ενεργοποιητής ενεργοποιούνται από το κύριο πάτο της μηχανής. Ο κύριος ενεργοποιητής έχει ένα σταθερό πεδίο και έναν περιστρεφόμενο αντιστρόφωνα. Η έξοδος του περιστρεφόμενου αντιστρόφωνα συνδέεται άμεσα, μέσω σιλικονικών γεφυρωτών, με το πλεξίδιο πεδίου του κύριου αλτερνάτορα, εξασφαλίζοντας μια ομαλή και χωρίς πίνακες μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας για την ενεργοποίηση.

Ο δευτερεύοντας ενεργοποιητής είναι ένας περιστρεφόμενος γεννήτρια μόνιμου μαγνήτου. Διαθέτει περιστρεφόμενα μόνιμα μαγνήτη που είναι εγκατεστημένα στο πάτο και ένα τριφασικό σταθερό αντιστρόφωνα. Αυτό το αντιστρόφωνα παρέχει ενέργεια στο πεδίο του κυρίου ενεργοποιητή μέσω σιλικονικών γεφυρωτών, συμβάλλοντας τελικά στην ενεργοποίηση του κυρίου αλτερνάτορα. Επιπλέον, σε μια άλλη διάταξη, ο δευτερεύοντας ενεργοποιητής, που είναι ένας περιστρεφόμενος γεννήτρια μόνιμου μαγνήτου, χρησιμοποιεί τριφασικές πλήρεις κύκλωσης φάσης-ελεγχόμενες γεφυρωτές θυρίστων για την παροχή ενέργειας στον κύριο ενεργοποιητή.

Το σύστημα ενεργοποίησης χωρίς πίνακες παρέχει αρκετά σημαντικά πλεονεκτήματα. Με την εξάλειψη της χρήσης κομμουτάτων, συλλέκτων και πινάκων, μειώνει σημαντικά τις απαιτήσεις διατήρησης. Επίσης, έχει πολύ μικρό σταθερό χρόνο, με χρόνο αντίδρασης λιγότερο από 0,1 δευτερόλεπτα. Αυτός ο μικρός σταθερός χρόνος βελτιώνει τη μικροσηματική δυναμική απόδοση του συστήματος, επιτρέποντάς του να ανταποκρίνεται πιο γρήγορα και ακριβώς σε μικρές ηλεκτρικές διαταραχές. Επιπλέον, απλοποιεί την ενσωμάτωση επιπλέον σταθεροποιητικών σημάτων του συστήματος, οι οποίοι είναι ζωτικής σημασίας για τη διατήρηση της σταθερότητας του δικτύου.

Στατικό Σύστημα Ενεργοποίησης

Στο στατικό σύστημα ενεργοποίησης, η ηλεκτρική παροχή προέρχεται άμεσα από τον αλτερνάτορα. Αυτό επιτυγχάνεται μέσω ενός τριφασικού μετατροπέα με σύνδεση κομβού/δέλτα. Το πρωτεύον πλεξίδιο αυτού του μετατροπέα συνδέεται με το σύνολο του αλτερνάτορα, ενώ το δευτερεύον πλεξίδιο εκτελεί πολλές λειτουργίες. Παρέχει ενέργεια στον γεφυρωτή, ο οποίος μετατρέπει το εναλλασσόμενο ρεύμα σε ένα ρεύμα για λειτουργίες ενεργοποίησης. Επιπλέον, παρέχει ηλεκτρική ενέργεια στον κύκλωμα ελέγχου του δικτύου και άλλη συναφή ηλεκτρική εξοπλισμό, εξασφαλίζοντας την ομαλή λειτουργία του ολόκληρου του συστήματος ενεργοποίησης και ελέγχου.

Το στατικό σύστημα ενεργοποίησης έχει εντυπωσιακά μικρό χρόνο αντίδρασης, επιτρέποντάς