Sistema tal-Ħilħ

Sistema ta’ l-Eċcitazzjoni

Definizzjoni

Is-sistema ta’ l-eċċitazzjoni hija komponent kruċjali f’makjini sinchroni, bl-obbligazzjoni ta’ furnizil il-kurrent field necessarji għall-ġir tal-rotor. F’simpliċità, hija disegnata biex tigenera fluss magneżiku permezz ta’ passaġġ ta’ kurrent elektriku mal-ġir field. L-atribute chi jdefinixxu sistema ideali ta’ eċċitazzjoni inkludu r-affidabilità costanti f’tutti s-skenari operattivi, mekanismi sempliċi ta’ kontrol, facilità ta’ manutenzjoni, stabilità, u risposta transjent rapida.

Il-magnituda ta’ l-eċċitazzjoni rikjiesta minn makjin sinchroniku hi dipendenti minn diversi fatturi, bħal il-kurrent tal-carico, il-fattur power tal-carico, u is-silġ tal-makjin. Kurrenti karigo kbir, veloċita' infeżgħa, u fatturi power posti neċessitaw livell akbar ta’ eċċitazzjoni fis-sistema.

Fis-setup ta’ l-eċċitazzjoni, kwalunkwe alternatur solitament għandu l-eċċitatur tiegħu, li jagħmel kif generator. Fis-sistema sentrali ta’ l-eċċitazzjoni, jittieħdu żviljuġġew waħda jew iktar eċċitaturi biex jfornixxu kurrent għal bus-bar. Minn fejn li dan l-approċċ sentral huwa kost-effettiv, ċertu difetti fis-sistema jistgħu jkollhom impatt negattiv fuq l-alternaturi li joperaw fil-power plant.

Tipi ta’ Sistema ta’ l-Eċċitazzjoni

Is-sistema ta’ l-eċċitazzjoni tista’ tkun klassifikata f’diversi tipi, dawn it-tliet huma l-aktar sigħġaġa: DC Excitation System, AC Excitation System, u Static Excitation System. Aħwa, hemm sottotipi bħal Rotor Excitation System u Brushless Excitation System, li se jiġu spiegati hawn taħt fid-dettalju.

DC Excitation System

Is-sistema ta’ l-eċċitazzjoni DC għandha żviljuġġew waħda jew iktar eċċitaturi: l-eċċitatur prinċipali u l-eċċitatur pilot. L-AVR (Automatic Voltage Regulator) jilgħaq ruħu importanti f’dan is-sistema permezz ta’ regolazzjoni tal-output tal-eċċitaturi. Din l-adattazzjoni hija mirata biex tikontrolla preċisa l-voltaggi terminali tal-alternatur. Il-input mill-current transformer għal l-AVR jgħin bil-protezzjoni, assicurandu li l-kurrent tal-alternatur jkun limitat wara skenari ta’ difetti.

Meta l-field breaker huwa fit-posizzjoni open, resistor ta’ l-eċċitazzjoni jikkonektjaw fuq il-ġir field. Għal raġuni li l-ġir field huwa induktiv ħafna, din ir-resistor hija essenzjali biex tidispersja l-enerġija storata, proteggendo l-komponents tas-sistema minn danni possibbli minn voltaggi indotti.

DC Excitation System (Continued)

L-eċċitatur prinċipali u l-eċċitatur pilot jistgħu jkunu miftuħin fi żewġ modi: direttament mil-main shaft tal-makjin sinchroniku jew independentement minn motor estern. L-eċċitaturi direct-driven huma sovent il-preferiti. Dan minħabba li huma jagħmlu lil sistema operattiva tal-unita’ tibqa’ integrali, assicurandu li l-proċess ta’ l-eċċitazzjoni ma jkunx affettwat minn interrupzioni esterni.

L-eċċitatur prinċipali solitament għandu rating ta’ voltaggi ta’ qrib 400 volts, u kapacita’ ta’ qrib 0.5% tal-kapacita’ tal-alternatur. Fl-turbine alternaturi, imma, l-problemi mal-eċċitaturi huma relatavament komuni. Is-silġ infeżgħa tal-makjini dawn ikkontribwuhu għal wear and tear akbar, rendu l-eċċitaturi aktar susettibbli għal falliment. Biex jindirizzaw dan, l-eċċitaturi separatament motor-driven jintallbu bħala units ta’ backup, preżi għal jassumaw fl-kaz ta’ quddiem xi falliment tal-eċċitaturi primarji.

AC Excitation System

Is-sistema ta’ l-eċċitazzjoni AC integra alternatur u thyristor rectifier bridge, kollox direttament kopjati mal-main alternatur shaft. L-eċċitatur prinċipali f’dan is-sistema jista’ jopera f’dik tiż-żewġ modi: self-excitation, fejn jġenera l-fluss magneżiku tiegħu biex jipproduċi output elektriku, jew separate excitation, li jideppendi minn sorg ta’ potenza esterna biex jibdil il-proċess ta’ l-eċċitazzjoni. Is-sistema ta’ l-eċċitazzjoni AC tista’ tkun subdivisa f’dik it-tliet categoriji, kull wieħed b’karatteristiċi tagħhom, li se jiġu studjati fid-dettalju hawn taħt.

Rotating Thyristor Excitation System

Kif turi l-figgura mhux preżenti, is-sistema ta’ l-eċċitazzjoni rotating thyristor għandha seksjoni rotanti definita, markata b’linja dahsa. Dan is-sistema jinkludi eċċitatur AC, field stazzjonari, u armature rotanti. L-output mil-eċċitatur AC jiġi rettificat permezz ta’ full-wave thyristor bridge rectifier circuit. Din id-direct current output konvertita ssara miffornita għal il-ġir field tal-alternatur prinċipali, alluvant għal generazzjoni tal-fluss magneżiku necessarju għal operazzjoni tal-alternatur.

Fil-sistema ta’ l-eċċitazzjoni rotating thyristor, il-ġir field tal-alternatur jkun ukoll miffornit permezz ta’ addizzjonali rectifier circuit. L-eċċitatur jistgħu jstabiliżżaw il-volttagġ tagħhom permezz ta’ l-fluss magneżiku residwali. L-unità ta’ sors ta’ potenza, insieme mal-mekanizmu ta’ kontrol tal-rectifier, jgħenbul biex jgħenbu triggering signals kontrollati preċiżament. Fl-operazzjoni awtomatika, is-sinyal tal-volttagġ tal-alternatur jiġi avveraż prima u meta jikkonfrontaw direttament mal-valur ta’ adjustrament tal-volttagġ settat mill-operator. Fiż-żewġ, fl-operazzjoni manwali, il-kurrent tal-eċċitazzjoni tal-alternatur jiġi konfrontat kun reference tal-volttagġ adjustat manwalment separatament.

Brushless Excitation System

Is-sistema ta’ l-eċċitazzjoni brushless huwa turi fil-figura hawn taħt, mat-komponenti rotanti enċasati f’rettangolu ta’ linja dahsa. Dan is-sistema sofisticat jinkludi alternatur, rectifier, eċċitatur prinċipali, u generator alternatur permanent magnet. L-eċċitatur prinċipali u l-eċċitatur pilot huma miftuħin mil-main shaft tal-makjin. L-eċċitatur prinċipali għandu field stazzjonari u armature rotanti. L-output tal-armature rotanti jiġi kkonektjaw direttament, permezz ta’ silicon rectifiers, għal il-ġir field tal-alternatur prinċipali, assicurandu trasfer seamless u free-brush ta’ potenza elektrika għal scopi ta’ l-eċċitazzjoni.

L-eċċitatur pilot huwa generator permanent magnet drivat mill-shaft. Huwa jinkludi magnets permanenti rotanti affissiatsill-shaft u armature stazzjonari tri-faza. Dan l-armature ifurnixxi potenza għal il-field tal-eċċitatur prinċipali permezz ta’ silicon rectifiers, kemm jokkollabora għal l-eċċitazzjoni tal-alternatur prinċipali. Aħwa, f’konfigurazzjoni differenti, l-eċċitatur pilot, jinkludi generator permanent magnetic drivat mill-shaft, jistgħu jżu tri-faza full-wave phase-controlled thyristor bridges biex jifurnixxi l-eċċitatur prinċipali.

Is-sistema ta’ l-eċċitazzjoni brushless joffri diversi avantagi notevoli. Permezz ta’ eliminazzjoni tal-użu ta’ commutators, collectors, u brushes, huwa jriddu drasticament l-ebdaħ. Jgħadu għalhekk time constant ħsien, b’temp ta’ risposta ta’ qrib 0.1 sekondi. Din it-time constant ħsien tgħaddi dynamic performance ta’ small-signal, alluvant għal respons pi’ veloz u preċiż leġġer disturbance elektrika. Aħwa, jsemplifika l-integrazzjoni ta’ signal stabilizzanti supplementari tas-sistema tal-potenza, li huma essenzjali biex jimmantnu l-stabilità tal-grid.

Static Excitation System

Fil-sistema ta’ l-eċċitazzjoni static, is-sors tal-potenza elektrika huwa derivat direttament mil-alternatur. Dan jiġi realizzat permezz ta’ transformator step-down tri-faza star/delta connected. Il-winding prinċipali tal-transformator huwa linkat mal-bus tal-alternatur, mentri l-secondary winding tfil diversi funzjonijiet. Ifurnixxi potenza għal il-rectifier, li jiconverti l-alternating current għal direct current għal scopi ta’ l-eċċitazzjoni. Aħwa, ifornixxi potenza elektrika għal il-circuit ta’ kontrol tal-grid u l-oħra equipament elektriku associati, assicurandu l-operazzjoni seamless tal-intera sistema ta’ l-eċċitazzjoni u kontrol.

Is-sistema ta’ l-eċċitazzjoni static jgħammi b’temp ta’ risposta ħsieb, alluvant għal reazzjoni veloz mal-kambi tal-kondizzjonijiet elektrika. Din ir-risposta rapid, b’dan il-turn, jgħaddi performans dinamika esemplari, alluvant għal sistema tibqa’ stable anki taħt carichi fluttwanti u domandi elektrika varjanti.

Wahed mill-avvantagi ewlenin ta’ dan is-sistema huwa l-abilità tiegħu biex jidherġu drastikament l-operazzjonali costs. Permezz ta’ eliminazzjoni ta’ l-eċċitaturi tradizzjonali, huwa jelimina windage losses—l-enerġija dissipata minħabba l-frizzjoni bejn parti moventi u l-aria madwar. Aħwa, mingħajr il-necessita’ ta’ ebdaħ regolar tal-winding tal-eċċitatur, spese ta’ manutenzjoni jkunu drastikament ridotta. Dawn l-characteristics ta’ saving ta’ kos huwa jgħaddi is-sistema ta’ l-eċċitazzjoni static opzjoni ekonomika attrattiva għal diversi aplikazzjonijiet.