Buzisszabályzat Rendszer

Izgalító Rendszer

Definíció

Az izgalító rendszer egy létfontosságú összetevő szinkron gépekben, amelynek feladata a szükséges mezőáram biztosítása a rotor tekercséhez. Egyszerűen fogalmazva, ez a rendszer elektromos áramot vezet a mező tekercsen keresztül, hogy mágneses fluktuációt generáljon. Egy ideális izgalító rendszer kulcsfontosságú jellemzői közé tartozik a megbízhatóság minden működési esetben, az egyszerű irányítási mechanizmus, a karbantartás könnyűsége, a stabilitás és a gyors tranzient válasz.

A szinkron gépek által igényelt izgalítás mértéke függ több tényezőtől, mint például a terhelési áram, a terhelési teljesítményfaktor és a gép fordulatszáma. A nagyobb terhelési áramok, a lassabb fordulatszámok és a hátrahagyó teljesítményfaktorok magasabb izgalítást igényelnek a rendszerben.

Egy izgalító beállításban minden alternátor általában saját izgalítójával rendelkezik, amely generátorként működik. Egy központosított izgalító rendszerben két vagy több izgalító szolgálja a buszsáv energiájának ellátását. Bár ez a központosított megközelítés költséghatékony, a rendszer hibája negatív hatással lehet a növényben működő alternátorokra.

Izgalító Rendszerek Típusai

Az izgalító rendszert főleg három típusba sorolhatjuk, amelyek a legfontosabbak: DC Izgalító Rendszer, AC Izgalító Rendszer és Statikus Izgalító Rendszer. Kívül ezen vannak további al-típusok, mint a Rotor Izgalító Rendszer és a Pincselőmentes Izgalító Rendszer, amelyekről részletesebben lesz szó alább.

DC Izgalító Rendszer

A DC izgalító rendszer két izgalítóból áll: egy fő izgalítóból és egy pilot izgalítóból. Az automatikus feszültség-ellenőrző (AVR) kulcsszerepet játszik ebben a rendszerben, mivel az izgalítók kimenetét állítja be. Ez a beállítás célja a precíz ellenőrzés az alternátor kimeneti terminál feszültségének. Az AVR-hez jutó áramerőmérő bemenet biztonsági funkciót lát el, korlátozva az alternátor áramát hibák esetén.

Amikor a mező kapcsoló nyitva áll, egy mező lehulló ellenállás csatlakoztatódik a mező tekercshez. A mező tekercs nagyon induktív természete miatt ez az ellenállás szükséges a tárolt energia elpusztításához, így védi a rendszer komponenseit a potenciálisan káros indukált feszültségektől.

DC Izgalító Rendszer (Folytatás)

A fő és a pilot izgalítókat két módon is elláthatjuk energiával: vagy közvetlenül a szinkron gép fő tengelyével, vagy egy külső motorral. A közvetlen hajtású izgalítók gyakran a preferált választás. Ezért, mert megőrzik az egység működési rendszerének integritását, biztosítva, hogy az izgalítási folyamat ne legyen befolyásolva külső zavaró tényezőkkel.

A fő izgalító általában kb. 400 volt-os feszültségarányú, és kapacitása körülbelül 0,5%-a az alternátor kapacitásának. A turbó-alternátorokban azonban az izgalítókkal kapcsolatos problémák relatíve gyakoriak. Ezek gépek magas fordulatszáma miatt növekszik a használati idő és a hanyagodás, ami a hibák valószínűségét is növeli. Ennek megfelelően különállóan motor-hajtott izgalítókat telepítenek tartalék egységekként, hogy bekapcsolódjanak a fő izgalítók hibája esetén.

AC Izgalító Rendszer

Az AC izgalító rendszer integrál egy alternátort és egy thyristor rectifier bridge-et, amelyek közvetlenül csatlakoznak a fő alternátor tengelyéhez. A fő izgalító ebben a rendszerben két üzemmódban működhet: öniszgalítás, ahol saját mágneses mezőt generál az elektromos kimenet előállításához, vagy külön izgalítás, ami külső erőforrásra támaszkodik az izgalítási folyamat indításához. Az AC izgalító rendszert tovább oszthatjuk két különböző kategóriára, amelyeket részletesebben kifejlesztünk alább.

Forgó Thyristor Izgalító Rendszer

Ahogy az a mellékelt ábrán látható, a forgó thyristor izgalító rendszer egy jól definiált forgó szakaszban található, amelyet szaggatott vonallal jelöltek. Ez a rendszer egy AC izgalítót, egy állomány mezőt és egy forgó armatúrát tartalmaz. Az AC izgalító kimenet egy full-wave thyristor bridge rectifier circuit-en keresztül kerül rektifikálásra. Ez a konvertált egyirányú áramkimenet akkor után a fő alternátor mező tekercséhez van csatlakoztatva, amely lehetővé teszi a szükséges mágneses mező generálását az alternátor működéséhez.

A forgó thyristor izgalító rendszerben az alternátor mező tekercsét is egy további rektifikátor áramkörrel látják el. Az izgalító képes létrehozni a feszültségét a reziduális mágneses fluktuáció segítségével. A tápellátási egység, a rektifikátor ellenőrzési mechanizmussal együtt, pontosan ellenőrzött triggelő jeleket generál. Automatikus működési módban az alternátor feszültségjelet először átlagosítják, majd közvetlenül összevetik a műveleti beállított feszültségjustírozási értékkel. Szerkesztett működési módban az alternátor izgalító áramát egy külön, kézzel beállított feszültség referencia értékkel hasonlíthatják össze.

Pincselőmentes Izgalító Rendszer

A pincselőmentes izgalító rendszert az alábbi ábra mutatja, a forgó komponensei egy szaggatott vonallal jelzett téglalapban találhatók. Ez a sofisztikált rendszer egy alternátort, egy rektifikátort, egy fő izgalítót és egy állandó mágneses generátor alternátort tartalmaz. Mind a fő, mind a pilot izgalítókat a gép fő tengelye hajtja. A fő izgalító állomány mezővel és forgó armatúrával rendelkezik. A forgó armatúr kimenete közvetlenül, silikon rektifikátorokon keresztül, a fő alternátor mező tekercséhez van csatlakoztatva, biztosítva a sima és pincselőmentes elektrikus energiaátadást izgalítási célokra.

A pilot izgalító egy tengely-hajtott állandó mágneses generátor. Forgó állandó mágneseket rögzítettek a tengelyre, és egy háromfázis állomány armatúr. Ez az armatúr energiát szolgáltat a fő izgalító mezőnek silikon rektifikátorokon keresztül, végül hozzájárulva a fő alternátor izgalításához. Egy másik konfigurációban a pilot izgalító, még mindig tengely-hajtott állandó mágneses generátor, háromfázis full-wave phase-controlled thyristor bridges-et használ a fő izgalító ellátására.

A pincselőmentes izgalító rendszer számos jelentős előnyt kínál. A kommutátorok, kolektorok és pincselők használata megszűnésével jelentősen csökkenti a karbantartási igényeket. Rendkívül rövid időkonstansú, a válaszideje kevesebb, mint 0,1 másodperc. Ez a rövid időkonstans javítja a rendszer kis jel dinamikus teljesítményét, lehetővé téve, hogy gyorsabban és pontatlanabban reagáljon apró elektromos zavarokra. Továbbá, egyszerűbbé teszi a kiegészítő hálózati stabilizáló jelek integrálását, amelyek kritikusak a hálózati stabilitás fenntartásához.

Statikus Izgalító Rendszer

A statikus izgalító rendszerben az elektromos ellátást közvetlenül az alternátorból származtatják. Ezt egy háromfázis csillag/delta csatlakoztatott step-down transzformátoron keresztül érik el. A transzformátor elsődleges tekercse az alternátor buszhöz van csatlakoztatva, míg a másodlagos tekercs több funkcióval is rendelkezik. Energia-t szolgáltat a rektifikátor számára, amely az egyirányú áramot konvertálja izgalítási célokra. Emellett elektromos energiát szolgáltat a hálózati ellenőrzési áramkör és más kapcsolódó elektromos berendezések számára, biztosítva a teljes izgalító és ellenőrző rendszer sima működését.

A statikus izgalító rendszer rendkívül rövid válaszidejű, lehetővé téve, hogy gyorsan reagáljon az elektromos feltételek változásaira. Ez a gyors reagálás kiemelkedő dinamikus teljesítményt biztosít, lehetővé téve, hogy a rendszer stabil működést tart fenn, még a változó terhelések és elektromos igények mellett is.

Ez a rendszer egyik fő előnye, hogy jelentősen csökkenti a működési költségeket. A hagyományos izgalítók elhagyásával megszűnik a súrlódási veszteségek - az energia, amely a mozgó részek és a környező levegő közötti súrlódás miatt tönkremegy. Továbbá, anélkül, hogy rendszeresen karbantartani kellene az izgalító tekercseket, a karbantartási költségek jelentősen csökkennek. Ezek a költség-csökkentő jellemzők a statikus izgalító rendszert gazdaságilag vonzóvá teszik számos alkalmazásban.