Sistema ng Paghahadlang

Sistem Excitation

Pangungusap

Ang sistemang excitation ay isang mahalagang komponente sa mga synchronous machine, na may tungkuling magbigay ng kinakailangang field current sa rotor winding. Sa madaling salita, ito ay ginawa upang lumikha ng magnetic flux sa pamamagitan ng pagdaraan ng electric current sa field winding. Ang mga pangunahing katangian na naglalarawan ng ideyal na sistemang excitation ay kasama ang walang kapantay na reliabilidad sa lahat ng operasyonal na sitwasyon, simpleng mekanismo ng kontrol, madaling pag-aalamin, estabilidad, at mabilis na transient response.

Ang laki ng excitation na kinakailangan ng isang synchronous machine ay nakadepende sa maraming factor, kabilang dito ang load current, load power factor, at ang bilis ng pag-ikot ng makina. Ang mas malaking load current, 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 generator. Sa isang centralized excitation system, dalawa o higit pang exciters ang ginagamit upang magbigay ng lakas sa bus-bar. Habang ang sentralisadong pamamaraan ay kumikitang-kita, ang isang abnoy sa sistema ay maaaring magresulta sa negatibong epekto sa mga alternator na nag-ooperate sa power plant.

Mga Uri ng Sistemang Excitation

Ang sistemang excitation ay maaaring pangunahing ikategorya 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 ipapaliwanag nang detalyado 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-ayos ng output ng mga exciters. Ang pag-ayos na ito ay layunin upang maprecise ang pagkontrol ng output terminal voltage ng alternator. Ang input mula sa current transformer patungo sa AVR ay nagbibigay ng seguridad, sigurado na ang alternator current ay limitado sa panahon ng fault conditions.

Kapag ang field breaker ay nasa bukas na posisyon, ang field discharge resistor ay konektado sa field winding. Dahil sa highly inductive na kalikasan ng field winding, ang resistor na ito ay mahalaga para sa pag-dissipate ng naka-imbak na enerhiya, na nagbibigay ng proteksyon sa mga komponente ng sistema laban sa potensyal na pinsala dahil sa induced voltages.

DC Excitation System (Patuloy)

Ang parehong main at pilot exciters ay maaaring ma-power sa dalawang paraan: direktang sa pamamagitan ng main shaft ng synchronous machine o independiyenteng sa pamamagitan ng external motor. Ang mga direct-driven exciters ang karaniwang paborito. Ito ay dahil sila ay nagpapanatili ng integridad ng unit's operational system, nagsisiguro na ang proseso ng excitation ay hindi naapektuhan ng external disruptions.

Ang main exciter karaniwang may voltage rating na halos 400 volts, at ang capacity nito ay humigit-kumulang 0.5% ng capacity ng alternator. Sa turbo-alternators, gayunpaman, ang mga isyu sa mga exciters ay kadalasang nangyayari. Ang mataas na rotational speeds ng mga makina na ito ay nagdudulot ng pagtaas ng wear and tear, nagpapahina sa mga exciters. Upang harapin ito, ang separately motor-driven exciters ay inilapat bilang standby units, handa na tumanggap sa anumang malfunction ng primary exciters.

AC Excitation System

Ang AC excitation system ay naglalaman ng alternator at thyristor rectifier bridge, parehong diretso na konektado sa main alternator shaft. Ang main exciter sa 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 maaaring higit pang hatiin sa dalawang distinct na kategorya, bawat isa ay may sariling unique characteristics, na ipapaliwanag nang mas detalyado sa ibaba.

Rotating Thyristor Excitation System

Tulad ng ipinakita sa kasabay na figure, ang rotating thyristor excitation system ay may clearly defined na rotating section, na inilalarawan ng dashed line. Ang sistema na ito ay binubuo ng AC exciter, stationary field, at rotating armature. Ang output mula sa AC exciter ay dinarayt sa pamamagitan ng full-wave thyristor bridge rectifier circuit. Ang naconvert na direct-current output ay pagkatapos ay inilalabas 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 dinarayt sa pamamagitan ng additional rectifier circuit. Ang exciter ay maaaring mag-establish ng voltage nito sa pamamagitan ng paggamit ng residual magnetic flux. Ang power supply unit, kasama ang rectifier control mechanism, ay lumilikha ng precisely controlled triggering signals. Sa automatic operating mode, ang alternator voltage signal ay una ay ini-average at pagkatapos ay direkta na ikumpara sa operator-set voltage adjustment value. Sa manual operating mode, naman, ang excitation current ng alternator 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 napakasophisticated na sistema na ito ay binubuo ng alternator, rectifier, main exciter, at permanent magnet generator alternator. Parehong ang main at pilot exciters ay idinidrive ng main shaft ng makina. Ang main exciter ay may stationary field at rotating armature. Ang output ng rotating armature ay direkta na konektado, sa pamamagitan ng silicon rectifiers, sa field winding ng main alternator, na 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 nagbibigay ng kontribusyon sa excitation ng main alternator. Kaya, sa isa pang configuration, ang pilot exciter, na pa rin isang shaft-driven permanent magnetic generator, ay gumagamit ng three-phase full-wave phase-controlled thyristor bridges upang bigyan ang main exciter.

Ang brushless excitation system ay nagbibigay ng ilang notables na mga benepisyo. Sa pamamagitan ng pagtanggal ng commutators, collectors, at brushes, ito ay siyempre nagbabawas ng mga requirement sa maintenance. Ito rin ay may napakamaiikling time constant, na may response time na mas mababa sa 0.1 segundo. Ang maikling time constant na ito ay nagpapataas ng small-signal dynamic performance ng sistema, na nagbibigay ng mas mabilis at mas accurate na tugon sa minor electrical disturbances. Bukod dito, ito ay nagpapadali ng 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 nakuha direktang mula sa alternator. Ito ay natutuklasan sa pamamagitan ng three-phase star/delta connected step-down transformer. Ang primary winding ng transformer na ito ay konektado sa alternator bus, habang ang secondary winding ay gumagampan ng maraming function. Ito ay nagbibigay ng lakas sa rectifier, na nagco-convert ng alternating current sa direct current para sa mga layunin ng excitation. Kasama rito, ito ay nagbibigay ng electrical energy sa grid control circuit at iba pang associated electrical equipment, na nagpapanatili ng seamless operation ng buong excitation at control system.

Ang static excitation system ay may napakamaiikling response time, na nagbibigay ng mabilis na tugon sa mga pagbabago sa electrical conditions. Ang mabilis na responsiveness na ito, sa kanyang bahagi, ay nagbibigay ng outstanding dynamic performance, na nagpapahintulot sa sistema na mapanatili ang stable operation kahit sa pagbabago ng loads at varying electrical demands.

Isa sa mga pangunahing benepisyo ng sistema na ito ay ang kakayahang bawasan ang operating costs nang significant. Sa pamamagitan ng pagtanggal ng traditional exciters, ito ay nagtatanggal ng windage losses—the energy dissipated dahil sa friction sa pagitan ng moving parts at ang surrounding air. Bukod dito, walang regular na pag-aalamin ng exciter windings, ang maintenance expenses ay substantially reduced. Ang mga cost-saving features na ito ay nagpapaganda ng static excitation system bilang isang economically attractive option para sa malawak na range ng application.