Sistema ng Pagpapahidibol

Sistema ng Pagkakasala-sala

Pangungusap

Ang sistema ng pagkakasala-sala ay isang mahalagang bahagi ng mga synchronous na makina, na may tungkulin na magbigay ng kinakailangang field current sa rotor winding. Sa madaling salita, ito ay disenyo upang lumikha ng magnetic flux sa pamamagitan ng pagpapasa ng electric current sa field winding. Ang mga pangunahing katangian na naglalarawan ng isang ideal na sistema ng pagkakasala-sala ay kasama ang hindi mawawalang reliabilidad sa lahat ng sitwasyon ng operasyon, simple at straightforward na mekanismo ng kontrol, kadaliang pag-aalamin, estabilidad, at mabilis na transient response.

Ang sukat ng pagkakasala-sala na inaasahan ng isang synchronous na makina ay nakadepende sa maraming mga factor, kabilang ang load current, load power factor, at ang bilis ng pag-ikot ng makina. Mas malaking load currents, mas mababang bilis, at lagging power factors nangangailangan ng mas mataas na antas ng pagkakasala-sala sa sistema.

Sa isang setup ng pagkakasala-sala, bawat alternator tipikal na may sarili nitong exciter, na gumagana bilang generator. Sa isang centralized na sistema ng pagkakasala-sala, dalawa o higit pang exciters ang ginagamit upang magbigay ng lakas sa bus-bar. Habang ang centralized na approach na ito ay cost-effective, ang anumang kapinsalaan sa sistema ay maaaring magkaroon ng masamang epekto sa mga alternators na gumagana sa power plant.

Mga Uri ng Sistema ng Pagkakasala-sala

Ang sistema ng pagkakasala-sala ay maaring mahahati sa ilang uri, ang sumusunod na tatlo ang pinakamahalaga: DC Excitation System, AC Excitation System, at Static Excitation System. Kasama rin dito ang mga sub-uris tulad ng Rotor Excitation System at Brushless Excitation System, na lalalimin pa sa detalye sa ibaba.

DC Excitation System

Ang DC excitation system ay binubuo ng dalawang exciters: main exciter at pilot exciter. Ang automatic voltage regulator (AVR) ay may mahalagang papel sa sistemang ito sa pamamagitan ng pag-aayos ng output ng mga exciters. Ang pag-aayos na ito ay may layuning maipagtanto ang output terminal voltage ng alternator. Ang input mula sa current transformer sa AVR ay nagsisilbing pananggalang, nagse-set na ang alternator current ay limitado sa oras ng fault conditions.

Kapag ang field breaker ay bukas, isang field discharge resistor ang konektado sa ibabaw ng field winding. Dahil sa highly inductive na nature ng field winding, ang resistor na ito ay mahalaga para sa pag-dissipate ng naka-stock na enerhiya, na nagbibigay-protekta sa mga komponente ng sistema mula sa posible na pinsala dahil sa induced voltages.

DC Excitation System (Patuloy)

Ang parehong main at pilot exciters ay maaaring makapangyarihan sa dalawang paraan: diretso sa pamamagitan ng main shaft ng synchronous machine o independiyenteng sa pamamagitan ng external motor. Ang direktang driveng exciters ang karaniwang pinili. Ito ay dahil sila ay nagpapanatili ng integridad ng operational system ng unit, siguradong ang proseso ng pagkakasala-sala ay hindi maapektuhan ng external disruptions.

Ang main exciter tipikal na may voltage rating ng 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 karaniwan. Ang mataas na bilis ng pag-ikot ng mga makina na ito ay nagdudulot ng mas maraming wear and tear, nagpapahina ng exciters. Upang tugunan ito, ang separately motor-driven exciters ay inilapat bilang standby units, handa na tumake-over sa oras ng anumang malfunction ng primary exciters.

AC Excitation System

Ang AC excitation system ay naglalaman ng alternator at thyristor rectifier bridge, na parehong direktang konektado sa main alternator shaft. Ang main exciter sa sistemang 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 pagkakasala-sala. Ang AC excitation system ay maaaring hatiin pa sa dalawang distinct na kategorya, bawat isa may sariling unique characteristics, na lalalimin pa sa detalye sa ibaba.

Rotating Thyristor Excitation System

Tulad ng ipinakita sa kasama na figure, ang rotating thyristor excitation system ay may clearly defined na rotating section, na binubuo ng dashed line. Ang sistema na ito ay binubuo ng AC exciter, stationary field, at rotating armature. Ang output mula sa AC exciter ay dinadaan sa pamamagitan ng full-wave thyristor bridge rectifier circuit. Ang converted na direct-current output ay pagkatapos ay ibinibigay sa field winding ng main alternator, na nagpapahintulot sa paglikha ng magnetic field na kinakailangan para sa operasyon ng alternator.

Sa rotating thyristor excitation system, ang field winding ng alternator ay dininilig din sa pamamagitan ng additional rectifier circuit. Ang exciter ay maaaring mag-establish ng kanyang voltage sa pamamagitan ng paggamit ng kanyang residual magnetic flux. Ang power supply unit, kasama ang rectifier control mechanism, ay naggagawa ng precisely controlled triggering signals. Sa automatic operating mode, ang alternator voltage signal ay una na averaged at pagkatapos ay direkta na ikumpara sa operator-set voltage adjustment value. Kabaligtaran, sa manual operating mode, ang excitation current ng alternator ay ikukumpara sa hiwalay na manually-adjusted voltage reference.

Brushless Excitation System

Ang brushless excitation system ay ipinapakita sa larawan sa ibaba, na may mga rotating components na nasa loob ng dashed-line rectangle. Ang marangal na sistema na ito ay binubuo ng alternator, rectifier, main exciter, at permanent magnet generator alternator. Parehong main at pilot exciters ay driven ng main shaft ng makina. Ang main exciter ay may stationary field at rotating armature. Ang output ng rotating armature ay direktang konektado, sa pamamagitan ng silicon rectifiers, sa field winding ng main alternator, nagbibigay ng seamless at brush-free transfer ng electrical power para sa pagkakasala-sala.

Ang pilot exciter ay isang shaft-driven permanent magnet generator. Ito ay may rotating permanent magnets na nakabit 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 kontribusyon sa pagkakasala-sala ng main alternator. Bukod dito, sa isa pang configuration, ang pilot exciter, na parihang shaft-driven permanent magnetic generator, ay gumagamit ng three-phase full-wave phase-controlled thyristor bridges upang ibigay ang main exciter.

Ang brushless excitation system ay nagbibigay ng maraming notable advantages. Sa pamamagitan ng pagtanggal ng commutators, collectors, at brushes, ito ay significantly reduces maintenance requirements. Ito rin ay may napakamaiikling time constant, na may response time na less than 0.1 seconds. Ang maikling time constant na ito ay nagpapahusay ng small-signal dynamic performance ng sistema, nagbibigay-daan nito upang mas mabilis at mas accurate na tumugon sa minor electrical disturbances. Bukod dito, ito ay simplifies ang 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 naitatag 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 nagbibigay ng multiple functions. Ito ay nagbibigay ng lakas sa rectifier, na nagco-convert ng alternating current sa direct current para sa pagkakasala-sala. Bukod dito, ito ay nagbibigay ng electrical energy sa grid control circuit at iba pang associated electrical equipment, nagpapahusay ng seamless operation ng buong excitation at control system.

Ang static excitation system ay may napakamaiikling response time, nagbibigay-daan nito upang mabilis na tumugon sa mga pagbabago sa electrical conditions. Ang mabilis na responsiveness na ito, sa kanyang lugar, nagbibigay ng outstanding dynamic performance, nagpapahusay ng stable operation ng sistema kahit sa pagbabago ng loads at varying electrical demands.

Isa sa mga pangunahing advantages ng sistema na ito ay ang kanyang kakayahan na makapagbawas ng operating costs nang significatly. Sa pamamagitan ng pagtanggal ng traditional exciters, ito ay nag-eeliminate ng windage losses—the energy dissipated dahil sa friction sa pagitan ng moving parts at ang surrounding air. Bukod dito, walang regular na maintenance ng exciter windings, ang maintenance expenses ay substantially reduced. Ang mga cost-saving features na ito ay nagpapahusay ng static excitation system bilang isang economically attractive option para sa wide range ng applications.