Sistemin Da Turunka

Sistem Injeksi

Takrif

Sistem injeksi adalah komponen penting dalam mesin sinkron, yang bertugas menyediakan arus medan yang diperlukan untuk gulungan rotor. Dengan kata lain, ia direka untuk menghasilkan fluks magnet dengan melewatkan arus elektrik melalui gulungan medan. Ciri-ciri utama yang mendefinisikan sistem injeksi ideal termasuk kebolehpercayaan yang tidak berubah-ubah dalam semua skenario operasi, mekanisme kawalan yang mudah, kemudahan pemeliharaan, kestabilan, dan respons sementara yang cepat.

Besar injeksi yang diminta oleh mesin sinkron bergantung pada beberapa faktor, termasuk arus beban, faktor kuasa beban, dan kelajuan putaran mesin. Arus beban yang lebih besar, kelajuan yang lebih rendah, dan faktor kuasa yang tertinggal memerlukan tahap injeksi yang lebih tinggi dalam sistem.

Dalam susunan injeksi, setiap alternator biasanya memiliki exciter sendiri, yang berfungsi sebagai penjana. Dalam sistem injeksi terpusat, dua atau lebih exciter digunakan untuk menyediakan tenaga kepada bus-bar. Walaupun pendekatan terpusat ini ekonomis, kesalahan dalam sistem boleh memberi impak merugikan kepada alternator yang beroperasi di dalam pembangkit tenaga.

Jenis Sistem Injeksi

Sistem injeksi dapat dikategorikan secara utama ke dalam beberapa jenis, dengan tiga jenis berikut menjadi yang paling signifikan: Sistem Injeksi DC, Sistem Injeksi AC, dan Sistem Injeksi Statik. Selain itu, terdapat sub-jenis seperti Sistem Injeksi Rotor dan Sistem Injeksi Tanpa Sikat, yang akan dijelaskan secara rinci di bawah.

Sistem Injeksi DC

Sistem injeksi DC terdiri dari dua exciter: exciter utama dan exciter pilot. Pengatur voltan otomatik (AVR) memainkan peranan penting dalam sistem ini dengan menyesuaikan output dari exciter. Penyesuaian ini bertujuan untuk mengawal dengan tepat voltan terminal output alternator. Input dari transformator arus ke AVR bertindak sebagai perlindungan, memastikan arus alternator dibatasi semasa keadaan kesalahan.

Apabila pemutus medan berada dalam posisi terbuka, resistor pelepasan medan dihubungkan melintasi gulungan medan. Mengingat sifat induktif yang sangat tinggi dari gulungan medan, resistor ini penting untuk menghilangkan energi yang tersimpan, dengan demikian melindungi komponen sistem dari kerusakan potensial akibat voltan yang diinduksi.

Sistem Injeksi DC (Lanjutan)

Kedua-dua exciter utama dan pilot dapat ditenagai dengan dua cara: entah langsung oleh poros utama mesin sinkron atau secara bebas oleh motor luar. Exciter yang didorong langsung sering menjadi pilihan yang disukai. Ini karena mereka mempertahankan integritas sistem operasional unit, memastikan proses injeksi tetap tidak terpengaruh oleh gangguan luar.

Exciter utama biasanya memiliki rating voltan sekitar 400 volt, dan kapasitasnya sekitar 0,5% dari kapasitas alternator. Namun, dalam turbo-alternator, masalah dengan exciter cukup umum. Kelajuan putaran yang tinggi dari mesin-mesin ini menyumbang kepada peningkatan aus, membuat exciter lebih rentan terhadap kegagalan. Untuk mengatasi ini, exciter yang didorong motor terpisah dipasang sebagai unit cadangan, siap untuk mengambil alih jika ada kerusakan pada exciter utama.

Sistem Injeksi AC

Sistem injeksi AC mengintegrasikan alternator dan jembatan rektifikasi thyristor, keduanya terhubung langsung ke poros alternator utama. Exciter utama dalam sistem ini dapat beroperasi dalam dua mode: injeksi sendiri, di mana ia menghasilkan medan magnetnya sendiri untuk menghasilkan output elektrik, atau injeksi terpisah, yang bergantung pada sumber tenaga luar untuk memulai proses injeksi. Sistem injeksi AC dapat dibagi lebih lanjut menjadi dua kategori yang berbeda, masing-masing dengan karakteristik uniknya sendiri, yang akan dijelaskan lebih rinci di bawah.

Sistem Injeksi Thyristor Berputar

Seperti yang ditunjukkan dalam gambar yang disertakan, sistem injeksi thyristor berputar memiliki bagian berputar yang jelas, ditandai dengan garis putus-putus. Sistem ini terdiri dari exciter AC, medan stasioner, dan armatur berputar. Output dari exciter AC direktifikasi melalui sirkuit rektifikasi penuh gelombang thyristor. Output arus searah yang dikonversi ini kemudian disuplai ke gulungan medan alternator utama, memungkinkan pembentukan medan magnet yang diperlukan untuk operasi alternator.

Dalam sistem injeksi thyristor berputar, gulungan medan alternator juga ditenagai melalui sirkuit rektifikasi tambahan. Exciter dapat menetapkan voltannya dengan memanfaatkan fluks magnet residu. Unit penyedia daya, bersama dengan mekanisme kontrol rektifikasi, menghasilkan sinyal pencetus yang dikontrol dengan tepat. Dalam mode operasi otomatis, sinyal voltan alternator pertama-tama dirata-ratakan dan kemudian dibandingkan langsung dengan nilai penyetelan voltan yang ditetapkan operator. Sebaliknya, dalam mode operasi manual, arus injeksi alternator dibandingkan dengan referensi voltan yang disesuaikan secara manual.

Sistem Injeksi Tanpa Sikat

Sistem injeksi tanpa sikat digambarkan dalam gambar di bawah, dengan komponen berputarnya jelas tertutup dalam persegi panjang garis putus-putus. Sistem canggih ini terdiri dari alternator, rektifier, exciter utama, dan alternator generator magnet permanen. Kedua exciter utama dan pilot didorong oleh poros utama mesin. Exciter utama memiliki medan stasioner dan armatur berputar. Output dari armatur berputar dihubungkan langsung, melalui rektifier silikon, ke gulungan medan alternator utama, memastikan transfer daya elektrik yang mulus dan bebas sikat untuk tujuan injeksi.

Exciter pilot adalah generator magnet permanen yang didorong poros. Ia memiliki magnet permanen berputar yang terpasang pada poros dan armatur stasioner tiga fase. Armatur ini mensuplai daya ke medan exciter utama melalui rektifier silikon, pada akhirnya berkontribusi pada injeksi alternator utama. Selain itu, dalam konfigurasi lain, exciter pilot, masih merupakan generator magnet permanen yang didorong poros, menggunakan jembatan thyristor tiga fase penuh gelombang untuk memberi makan exciter utama.

Sistem injeksi tanpa sikat menawarkan beberapa keuntungan yang signifikan. Dengan menghilangkan penggunaan komutator, kolektor, dan sikat, ia secara signifikan mengurangi kebutuhan pemeliharaan. Ia juga memiliki konstanta waktu yang sangat pendek, dengan waktu respons kurang dari 0,1 detik. Konstanta waktu yang pendek ini meningkatkan kinerja dinamis sinyal kecil sistem, memungkinkannya merespons lebih cepat dan akurat terhadap gangguan elektrik kecil. Selain itu, ia mempermudah integrasi sinyal stabilisasi sistem tenaga tambahan, yang penting untuk mempertahankan stabilitas grid.

Sistem Injeksi Statik

Dalam sistem injeksi statik, pasokan elektrik berasal langsung dari alternator. Ini dicapai melalui transformator step-down tiga fasa star/delta. Gulungan primer transformator ini dihubungkan ke bus alternator, sementara gulungan sekunder memiliki beberapa fungsi. Ia mensuplai daya ke rektifier, yang mengonversi arus bolak-balik menjadi arus searah untuk tujuan injeksi. Selain itu, ia menyediakan energi elektrik ke sirkuit kendali grid dan peralatan elektrik terkait lainnya, memastikan operasi mulus seluruh sistem injeksi dan kendali.

Sistem injeksi statik memiliki waktu respons yang sangat pendek, memungkinkannya bereaksi cepat terhadap perubahan kondisi elektrik. Responsivitas cepat ini, pada gilirannya, memberikan kinerja dinamis yang luar biasa, memungkinkan sistem untuk mempertahankan operasi yang stabil bahkan di bawah beban yang berfluktuasi dan permintaan elektrik yang bervariasi.

Salah satu keuntungan utama dari sistem ini terletak pada kemampuannya untuk mengurangi biaya operasional secara signifikan. Dengan menghilangkan exciter tradisional, ia menghilangkan kerugian gesekan—energi yang hilang akibat gesekan antara bagian bergerak dan udara sekitarnya. Selain itu, tanpa kebutuhan untuk pemeliharaan rutin gulungan exciter, biaya pemeliharaan berkurang secara substansial. Fitur hemat biaya ini membuat sistem injeksi statik menjadi pilihan ekonomis yang menarik untuk berbagai aplikasi.