Saitēšanas sistēma
Izpiesināšanas sistēma
Definīcija
Izpiesināšanas sistēma ir svarīga komponente sinhronajos mašīnās, kuras uzdevums ir nodrošināt nepieciešamo lauka strāvu rotora vijumam. Vienkārši sakot, tā ir izstrādāta, lai ģenerētu magnētisko plūsmu, pāvedot elektrisku strāvu lauka vijumā. Ideālas izpiesināšanas sistēmas galvenās iezīmes ietver nemainīgu uzticamību visos darbības scenārijos, vienkāršas kontrolmehānismus, vieglu apkopi, stabilitāti un ātru pagaidu reakciju.
Sinhronajai mašīnai nepieciešamā izpiesināšanas mērs atkarīgs no daudziem faktoriem, piemēram, slodzes strāves, slodzes jaudas faktora un mašīnas rotācijas ātruma. Lielākas slodzes strāves, zemāki ātrumi un aizmugurejoši jaudas faktori prasa augstāku izpiesināšanas līmeni sistēmā.
Izpiesināšanas iekārtā katrs alternators parasti ir savs izpiesinātājs, kas darbojas kā ģeneratoris. Centralizētā izpiesināšanas sistēmā tiek izmantoti divi vai vairāk izpiesinātāji, lai piegādātu enerģiju šķidreleim. Šī centralizētā pieeja ir ekonomiska, bet sistēmas defekts var būt kaitīgi ietekmēt alternatorus, kas darbojas elektrostacijā.
Izpiesināšanas sistēmu veidi
Izpiesināšanas sistēmas var tikt galvenokārt sadalītas vairākos veidos, ar trim nozīmīgākajiem: DC izpiesināšanas sistēma, AC izpiesināšanas sistēma un statiskā izpiesināšanas sistēma. Papildus tam, ir arī apakšveidi, piemēram, rotoru izpiesināšanas sistēma un bezsmirkļu izpiesināšanas sistēma, kuri tiks aprakstīti detalizētākākā formā tālāk.
DC izpiesināšanas sistēma
DC izpiesināšanas sistēma sastāv no diviem izpiesinātājiem: galvenā izpiesinātāja un vadības izpiesinātāja. Automātiskais sprieguma regultors (AVR) spēlē nozīmīgu lomu šajā sistēmā, pielāgojot izpiesinātāju iznākumu. Šis pielāgojums ir vērsts uz precīzu kontroli pār alternatora izvades terminālo spriegumu. Strāvas transformatora ievade AVR garantē, ka alternatora strāva tiek ierobežota defektu stāvokļos.
Ja lauka izolators atvērts, lauka izlādēšanas rezistora savienojums tiek veikts pār lauka vijumu. Ņemot vērā lauka vijuma augsti induktīvo raksturu, šis rezisors ir vitāli svarīgs, lai izlaistu saglabāto enerģiju, tādējādi aizsargājot sistēmas komponentes no iespējamās kaitējuma dēļ inducēto spriegumu.
DC izpiesināšanas sistēma (turpinājums)
Gala un vadības izpiesinātāji var tikt piegādāti divos veidos: vai nu tiek tieši pievienoti sinhronās mašīnas galvenajam virzienam, vai neatkarīgi no ārējā motora. Tieši pievienotie izpiesinātāji parasti ir izvēles priekšrocība. Tāpēc, ka tie uztur vienības darbības sistēmas integritāti, nodrošinot, ka izpiesināšanas process paliek neatkarīgs no ārējām pārtraukumiem.
Galvenais izpiesinātājs parasti ir ar sprieguma rādītāju aptuveni 400 volti, un tā kapacitāte ir aptuveni 0,5% no alternatora kapacitātes. Turbogenerātoros, taču, problēmas ar izpiesinātājiem ir relatīvi biežas. Šo mašīnu augstie rotācijas ātrumi veicina lielāku iznīcināšanu, padarot izpiesinātājus vairāk noskaņotas grēkām. Lai to risinātu, tiek instalēti atsevišķi motorā pievienotie izpiesinātāji kā rezerves vienības, gatavas pārnemt funkcijas, ja primārie izpiesinātāji nekorekti darbojas.
AC izpiesināšanas sistēma
AC izpiesināšanas sistēma integrē alternatoru un tiristoru taisnleņķa mostu, abus tieši savienojot ar galvenā alternatora virzienam. Galvenais izpiesinātājs šajā sistēmā var darboties divos režīmos: pašizpiesināšanā, kur tas ģenerē savu magnētisko lauku, lai radītu elektrisko iznākumu, vai atsevišķā izpiesināšanā, kas balstās uz ārējo enerģijas avotu, lai sāktu izpiesināšanas procesu. AC izpiesināšanas sistēma var tikt papildus sadalīta divos atsevišķos kategorijās, ar katru no tiem savām unikālajām īpašībām, kas tiks pārskatītas detalizētākākākā formā tālāk.
Rotējoša tiristoru izpiesināšanas sistēma
Kā redzams pievienotajā attēlā, rotējošā tiristoru izpiesināšanas sistēma ietver skaidri definētu rotējošo daļu, norādītu ar punktu līniju. Šī sistēma sastāv no AC izpiesinātāja, stacionāra lauka un rotējoša armatūras. Izvade no AC izpiesinātāja tiek taisnleņķa pārveidota caur pilntirgotu tiristoru mostu. Šis konvertētais taisnleņķa izvade tiek pārsūtīta galvenā alternatora lauka vijumam, ļaujot ģenerēt magnētisko lauku, kas nepieciešams alternatora darbam.
Rotējošā tiristoru izpiesināšanas sistēmā alternatora lauka vijums tiek arī piegādāts caur papildu taisnleņķa mostu. Izpiesinātājs var izveidot savu spriegumu, izmantojot atlikušo magnētisko plūsmu. Enerģijas piegādes vienība, kopā ar taisnleņķa kontrolmekhanismu, ģenerē precīzi kontrolētus trigerēšanas signālus. Automātiskajā darbības režīmā alternatora sprieguma signāls tiek pirmkārt vidējots, un tad tiek tieši salīdzināts ar operatora iestatīto sprieguma regulēšanas vērtību. Savukārt manuālajā darbības režīmā alternatora izpiesināšanas strāve tiek salīdzināta ar atsevišķu, manuāli iestatīto sprieguma referenci.
Bezsmirkļu izpiesināšanas sistēma
Bezsmirkļu izpiesināšanas sistēma ir attēlotā figūrā, ar tās rotējošās daļas skaidri ieietvertās punktu līnijas rāmī. Šī sarežģītā sistēma sastāv no alternatora, taisnleņķa mosta, galvenā izpiesinātāja un pastāvīgo magnētu ģenerātora. Abi, galvenais un vadības izpiesinātāji, tiek pievienoti mašīnas galvenajam virzienam. Galvenais izpiesinātājs ietver stacionāru lauku un rotējošu armatūru. Rotējošā armatūras izvade tiek tieši savienota, caur silīciem, ar galvenā alternatora lauka vijumu, nodrošinot bezsmirkļu elektriskās enerģijas pārnesi izpiesināšanas nolūkos.
Vadības izpiesinātājs ir virziena pievienots pastāvīgo magnētu ģenerātors. Tas ietver rotējošus pastāvīgos magnētus, kas pievienoti virzienam, un trīs fāžu stacionāru armatūru. Šī armatūra piegādā enerģiju galvenā izpiesinātāja laukam caur silīciem, galu galā ieguldot galvenajam alternatoram. Papildus tam, citā konfigurācijā, vadības izpiesinātājs, vēl aizvien virziena pievienots pastāvīgo magnētu ģenerātors, izmanto trīs fāžu pilntirgotus fazes kontrolētos tiristoru mostus, lai barotu galveno izpiesinātāju.
Bezsmirkļu izpiesināšanas sistēmai ir vairākas nozīmīgas priekšrocības. Atcelot komutatoru, kolektoru un smirkļu izmantošanu, tā būtiski samazina uzturēšanas prasības. Tā arī ir ļoti īss laika konstants, ar reakcijas laiku mazāk nekā 0,1 sekundes. Šis īsais laika konstants uzlabo sistēmas mazsignālu dinamisko veidošanos, ļaujot tai reaģēt straujāk un precīzāk uz maziem elektriskajiem traucējumiem. Tāpat tā vienkāršo papildu enerģijas sistēmas stabilizējošo signālu integrāciju, kas ir būtiski, lai uzturētu tīkla stabilitāti.
Statisks izpiesināšanas sistēma
Statisks izpiesināšanas sistēmā elektriskā piegāde tiek saņemta tieši no alternatora. Tas tiek sasniegts caur trīs fāžu zvaigznepakāpi/piramīdpakāpi saistītu step-down transformatoru. Šī transformatora primārā vijuma ir savienota ar alternatora šķidreli, savukārt sekundārā vijuma veic vairākas funkcijas. Tā piegādā enerģiju taisnleņķa mostam, kas pārveido maiņstrāvi par taisnleņķa strāvi izpiesināšanas nolūkos. Papildus tam, tā nodrošina elektrisko enerģiju tīkla kontrolēšanas shēmai un citām saistītām elektriskām ierīcēm, nodrošinot veselā izpiesināšanas un kontrolēšanas sistēmas nemainīgu darbību.
Statisks izpiesināšanas sistēma piedāvā impozantāki īsu laika konstanti, ļaujot tai strauji reaģēt uz elektrisko stāvokļu izmaiņām. Šī ātrā reakcija, savukārt, dod izcilu dinamisko veidošanos, ļaujot sistēmai uzturēt stabila darbību pat mainīgās slodzes un elektriskās pieprasījumu apstākļos.
Viens no galvenajiem šīs sistēmas priekšrocībām ir tā spēja būtiski samazināt darbības izmaksas. Atcelot tradicionālos izpiesinātājus, tā eliminē ventilācijas zudējumus - enerģiju, kas izgāžas dēļ caur rokām un apkārtējo gaisu starpā esošā sprādziena. Papildus tam, bez regulārās izpiesinātāju vijumu uzturēšanas, uzturēšanas izmaksas tiek būtiski samazinātas. Šīs izmaksu samazināšanas īpašības padara statisko izpiesināšanas sistēmu ekonomiski pievilcīgu daudzām aplikācijām.
