Herääjäjärjestelmä

Täysistuntojärjestelmä

Määritelmä

Täysistuntojärjestelmä on synkronisten laitteiden tärkeä komponentti, joka toimittaa tarvittavan kenttävirran roottorivaihtolevylle. Yksinkertaisesti sanottuna se on suunniteltu sähkövirran ohjaamiseen kenttävaihtolevylle, jolloin syntyy magneettinen flux. Ideaalisen täysistuntojärjestelmän ominaisuuksiin kuuluvat vakaa luotettavuus kaikissa käyttötilanteissa, yksinkertainen ohjaus, yksinkertainen huolto, vakaus ja nopea siirtymävastaus.

Synkroniselle laitteelle vaadittavan täysistunnon määrä riippuu monista tekijöistä, kuten kuorman virrasta, kuormituksen voimakkuuden tekijästä ja laitteen kiertonopeudesta. Suurempi kuorman virta, hitaampi nopeus ja viivästyvä voimakkuuden tekijä edellyttävät korkeampaa täysistuntoa järjestelmässä.

Täysistuntoasetelmissa kukin vaihtojenneriillä on yleensä oma täysistuntolaitteensa, joka toimii generaattorina. Keskitetyissä täysistuntojärjestelmissä käytetään kaksi tai useampia täysistuntolaitteita toimittamaan energia busbarille. Vaikka keskitetty lähestymistapa on taloudellisesti kannattava, järjestelmässä ilmenevä vika voi vaikuttaa haitallisesti voimalassa toimiviin vaihtojenneriin.

Täysistuntojärjestelmien tyypit

Täysistuntojärjestelmät voidaan pääasiassa jakaa useisiin tyyppeihin, joista kolme tärkeintä ovat: DC-täysistuntojärjestelmä, AC-täysistuntojärjestelmä ja staattinen täysistuntojärjestelmä. Lisäksi on olemassa alatyyppejä, kuten rotorin täysistuntojärjestelmä ja pensaeloton täysistuntojärjestelmä, jotka tarkemmin selitetään alla.

DC-täysistuntojärjestelmä

DC-täysistuntojärjestelmä koostuu kahdesta täysistuntolaitteesta: pääasiallisesta täysistuntolaitteesta ja pilottitäysistuntolaitteesta. Automaattinen jänniteohjain (AVR) on avaintekijä tässä järjestelmässä, sillä se säädöllään täysistuntolaitteiden tuotantoa. Tämä säädös tarkoittaa vaihtojennerin ulostulojännitteen tarkkaa ohjaamista. Vaihtojennerin virtajännitteen AVR:lle antama syöte toimii suoja-ominaisuutena, rajoittaen vaihtojennerin virtaa epäsuotuisissa tilanteissa.

Kun kenttäkatkaisija on auki, kenttälevyyn kytketään kenttävyhdytin. Kenttälevyn erittäin induktiivisessa luonteessa tämä vastus on välttämätön säilötyä energian hävittämiseksi, suojaten järjestelmän komponentteja mahdollisilta vahingolta aiheuttavilta aiheutuneilta jännitteiltä.

DC-täysistuntojärjestelmä (jatkoa)

Molemmat pääasiallinen ja pilottitäysistuntolaitteet voivat toimintansa saada kahdella tavalla: joko suoraan synkronisen laitteen päällepäinestä tai itsenäisesti ulkopuoliselta moottorilta. Suoraan ajettuja täysistuntolaitteita pidetään usein suosituimpina, koska ne ylläpitävät yksikön toimintajärjestelmän eheyttä, varmistamalla, että täysistuntojärjestelmä pysyy vaikutuksista ulkoisten häiriöiden ulkopuolella.

Pääasiallinen täysistuntolaitteella on yleensä jänniteluokka noin 400 voltia, ja sen kapasiteetti on noin 0,5 % vaihtojennerin kapasiteetista. Turbogeneraattoreissa täysistuntolaitteisiin liittyviä ongelmia esiintyy kuitenkin suhteellisen usein. Nämä laitteet pyörii korkeilla nopeuksilla, mikä lisää kuluminen ja tekee täysistuntolaitteista altisemmaksi vikoille. Tämän vuoksi asennetaan erillisesti moottorilla ajettuja täysistuntolaitteita varapäälle, valmiina ottamaan paikan päällä, jos pääasialliset täysistuntolaitteet epäonnistuvat.

AC-täysistuntojärjestelmä

AC-täysistuntojärjestelmä sisältää vaihtojennerin ja thyristorirektifiointipäätteen, jotka molemmat on suoraan kytketty päävaihtojennerin akseliin. Tässä järjestelmässä pääasiallinen täysistuntolaitteella on kaksi toimintatapaa: omistäys, jossa se luo oman magneettikentänsä sähköisen tuloksen tuottamiseksi, tai erillinen täysistunto, joka perustuu ulkoiseen voimaan täysistuntojen aloittamiseen. AC-täysistuntojärjestelmä voidaan edelleen jakaa kahdeksi erityyppiseksi kategoriaksi, joilla on omat ainutlaatuiset ominaisuutensa, jotka tarkemmin tarkastellaan alla.

Pyöreä thyristoritäysistuntojärjestelmä

Kuten viereisessä kuvassa näkyy, pyöreässä thyristoritäysistuntojärjestelmässä on selvästi määritelty pyöreä osio, joka on rajattu katkoviivalla. Tämä järjestelmä koostuu AC-täysistuntolaitteesta, paikallista kenttästä ja pyöreästä armatuurista. AC-täysistuntolaitteen tuotosta suoritetaan rektifiointi täysihaaran thyristorirektifiointipäätteen kautta. Muunnettu suora virta tuodaan sitten päävaihtojennerin kenttälevylle, mikä mahdollistaa magneettikentän luomisen, jota tarvitaan vaihtojennerin toimintaan.

Pyöreässä thyristoritäysistuntojärjestelmässä vaihtojennerin kenttälevy toimitetaan myös lisärektifiointipäätteen kautta. Täysistuntolaitteella on mahdollisuus luoda jännitettään hyödyntämällä sen residuaalista magneettifluxia. Voimanlähteen yhdessä rektifiointiohjausjärjestelmän kanssa luodaan tarkasti ohjattuja syöttösignaaleja. Automaattisessa toimintatilassa vaihtojennerin jännitesignaali keskiarvoitetaan ensin ja verrataan sitten operaattorin asettamaan jännitetasoon. Käsinohjatussa toimintatilassa vaihtojennerin täysistuntovirta verrataan erilliseen, käsin asetettuun jänniteviitearvoon.

Pensaeloton täysistuntojärjestelmä

Pensaeloton täysistuntojärjestelmä on esitetty alla olevassa kuvassa, jossa pyöreät komponentit on selvästi suljetussa katkoviivalla rajatuissa neliöissä. Tämä sofistikoitu järjestelmä koostuu vaihtojenneristä, rektifiointipäätteestä, pääasiallisesta täysistuntolaitteesta ja pysyvän magneitin generoivasta vaihtojenneristä. Molemmat pääasiallinen ja pilottitäysistuntolaitteet ajetaan laitteen päällepäinestä. Pääasiallinen täysistuntolaitteella on paikallinen kenttä ja pyöreä armatuuri. Pyöreän armatuurin tuotosta kytketään suoraan silikonirektifiointeiden kautta päävaihtojennerin kenttälevylle, mikä takaa sileän ja pensaeloton sähköisen voiman siirron täysistuntojen tarpeisiin.

Pilottitäysistuntolaitteella on pysyvän magneitin generoiva vaihtojenneri, joka ajetaan laitteen päällepäinestä. Sillä on pyöreitä pysyviä magneetteja, jotka kiinnitetään akseliin, ja kolmivaiheinen paikallinen armatuuri. Tämä armatuuri toimittaa voiman pääasiallisen täysistuntolaitteen kenttälevylle silikonirektifiointeiden kautta, mikä lopulta edistää päävaihtojennerin täysistuntoa. Lisäksi toisessa konfiguraatiossa, pilottitäysistuntolaitteella, joka on edelleen laitteen päällepäinestä ajettu pysyvän magneitin generoiva vaihtojenneri, käytetään kolmivaiheista täysihaaraa faseilla ohjattavia thyristoripäätteitä toimittamaan pääasiallisen täysistuntolaitteen.

Pensaeloton täysistuntojärjestelmä tarjoaa useita merkittäviä etuja. Pensaeloiden, kerääjien ja pensaiden poistamalla se vähentää huoltotarvetta huomattavasti. Sillä on myös hyvin lyhyt aikavakio, jossa vastausaika on alle 0,1 sekuntia. Tämä lyhyt aikavakio parantaa järjestelmän pieniä signaalia dynaamista suorituskykyä, mikä mahdollistaa nopeamman ja tarkemman vastauksen pieniin sähköisiin häiriöihin. Lisäksi se yksinkertaistaa lisävoimavarustusstabiilisointisignalien integrointia, jotka ovat olennaisia verkon vakauden ylläpitämiseksi.

Staattinen täysistuntojärjestelmä

Staattisessa täysistuntojärjestelmässä sähköinen toimitus saadaan suoraan vaihtojenneristä. Tämä tapahtuu kolmivaiheisen tähti-/delta-kytkettyä askelalaspäästömuuntajan kautta. Tämän muuntimen ensimmäinen kytkentä on yhdistetty vaihtojennerin busbariin, kun taas toissijainen kytkentä palvelee useita funktioita. Se toimittaa voiman rektifiointipäätteen, joka muuntaa vaihtovirran suoraan virraksi täysistuntojen tarpeisiin. Lisäksi se toimittaa sähköenergiaa verkkoohjauskierrokselle ja muihin liittyviin sähkölaitteisiin, varmistamassa koko täysistunto- ja ohjausjärjestelmän sileän toiminnan.

Staattinen täysistuntojärjestelmä onnistuu erittäin lyhyessä vastausajassa, mikä mahdollistaa nopean reagoinnin sähköisten olosuhteiden muutoksiin. Tämä nopea reaktio, puolestaan, antaa erinomaisen dynaamisen suorituskyvyn, mikä mahdollistaa järjestelmän vakauden ylläpitämisen jopa vaihtelevissa kuormissa ja eri sähköisissä vaatimuksissa.

Yksi tämän järjestelmän avustuksista on sen kyky vähentää huomattavasti toimintakustannuksia. Poistamalla perinteiset täysistuntolaitteet se poistaa tuulen häviöt – energia, joka häviää liikkuvien osien ja ympäröivän ilma välisen kitkavuuden vuoksi. Lisäksi ilman säännöllistä täysistuntolaitteiden huoltoa, huolto -kustannukset vähenevät huomattavasti. Nämä säästöominaisuudet tekevät staattisesta täysistuntojärjestelmästä taloudellisesti houkuttelevan vaihtoehdon laajalle kirjon sovelluksille.