Tahrik Sistemi
Beyazlatma Sistemi
Tanım
Beyazlatma sistemi, senkron makinelerde rotor bobinine gerekli alan akımını sağlama göreviyle kritik bir bileşendir. Basitçe ifade edersek, bu sistem, alan bobininden geçen elektrik akımı ile manyetik akıyı oluşturmak üzere tasarlanmıştır. İdeal bir beyazlatma sisteminin temel özellikleri, tüm işletim senaryolarında sarsılmaz güvenirlik, basit kontrol mekanizmaları, bakım kolaylığı, istikrar ve hızlı geçici yanıt verme yeteneğidir.
Bir senkron makinede talep edilen beyazlatma miktarı, yük akımı, yük güç faktörü ve makinenin dönme hızına bağlıdır. Daha büyük yük akımları, daha düşük hızlar ve gerilgen güç faktörleri, sistemin daha yüksek seviyede beyazlamaya ihtiyaç duymasına neden olur.
Beyazlatma kurulumunda, genellikle her alternatörün kendi beyazlatıcısı (exciter) bulunur ve bu beyazlatıcı jeneratör olarak işlev görür. Merkezi bir beyazlatma sisteminde, iki veya daha fazla beyazlatıcı, şebek - çubuğa güç sağlamak için kullanılır. Bu merkezi yaklaşım maliyet etkin olsa da, sistemin içindeki bir arızanın, elektrik santralinde çalışan alternatörlere zararlı bir etkisi olabilir.
Beyazlatma Sistemi Türleri
Beyazlatma sistemi, çoğunlukla üç ana türüne ayrılabilir: DC Beyazlatma Sistemi, AC Beyazlatma Sistemi ve Statik Beyazlatma Sistemi. Ayrıca, Rotor Beyazlatma Sistemi ve Fırça Yok Beyazlatma Sistemi gibi alt tipler bulunmaktadır ve bu alt tipler aşağıda detaylı olarak ele alınacaktır.
DC Beyazlatma Sistemi
DC beyazlatma sistemi, ana beyazlatıcı ve pilot beyazlatıcı olmak üzere iki beyazlatıcıdan oluşur. Otomatik voltaj düzenleyici (AVR), bu sistemin ana rolünü üstlenir ve beyazlatıcıların çıktısını ayarlar. Bu düzenleme, alternatörün çıkış terminal voltajını hassas bir şekilde kontrol etmeyi amaçlar. Akım transformatöründen AVR'ye gelen giriş, hata koşullarında alternatör akımının sınırlanmasını sağlayarak bir koruma görevi görür.
Alan kesicinin açık konumda olduğu durumlarda, alan bobini arasında bir alan boşaltma direnci bağlanır. Alan bobinin çok endüktif doğası nedeniyle, bu direnç, depolanan enerjiyi dağıtmakta ve indüklenmiş gerilimler nedeniyle sistem bileşenlerini potansiyel hasarlardan korumakta önemlidir.
DC Beyazlatma Sistemi (Devam)
Hem ana hem de pilot beyazlatıcı, ya senkron makinenin ana şaftı tarafından doğrudan ya da dışarıdan bir motor tarafından bağımsız olarak çalıştırılabilir. Doğrudan sürülen beyazlatıcılar genellikle tercih edilir. Çünkü bu, birimin operasyonel sistemin bütünlüğünü korur ve beyazlatma sürecinin dış etkilerden etkilenmemesini sağlar.
Ana beyazlatıcının genelde yaklaşık 400 volt voltaj derecesi vardır ve kapasitesi alternatörün kapasitesinin yaklaşık %0.5'ıdır. Ancak, türbo-alternatörlerde, beyazlatıcılarla ilgili sorunlar oldukça yaygındır. Bu makinelerin yüksek dönme hızları, aşınmayı artırarak beyazlatıcıların arızalanmasına neden olur. Bunu çözmek için, ayrı motorla sürülen beyazlatıcılar, birincil beyazlatıcıların herhangi bir arızası durumunda devreye girmek üzere bekletilir.
AC Beyazlatma Sistemi
AC beyazlatma sistemi, ana alternatör şaftına doğrudan bağlanmış bir alternatör ve thyristor dikdörgen köprüsünü içerir. Bu sistemin ana beyazlatıcısı, kendi manyetik alanını üreterek elektriksel çıkışı oluşturan kendiliğinden beyazlatma modunda veya dış bir güç kaynağına dayalı beyazlatma işlemini başlatan ayrı beyazlatma modunda çalışabilir. AC beyazlatma sistemi, her biri kendi benzersiz özelliklerine sahip olan iki ayrı kategoriye ayrılabilir ve bu kategoriler aşağıda daha detaylı olarak incelenecektir.
Dönen Thyristor Beyazlatma Sistemi
Şirket edilen figürde gösterildiği gibi, dönen thyristor beyazlatma sistemi, kesikli çizgi ile belirlenen açıkça tanımlanmış bir dönen bölümüne sahiptir. Bu sistem, AC beyazlatıcı, durağan alan ve dönen armatürden oluşur. AC beyazlatıcının çıkışı, tam dalga thyristor köprü dikdörgen devresi aracılığıyla düzleştirilir. Bu dönüştürülen doğru akım çıkışı, ana alternatörün alan bobinine beslenerek, alternatörün çalışması için gerekli olan manyetik alanı oluşturur.
Dönen thyristor beyazlatma sisteminde, alternatörün alan bobini, ek bir dikdörgen devre aracılığıyla da güç alır. Beyazlatıcı, kalıntı manyetik akıyı kullanarak voltajını oluşturabilir. Güç kaynağı birimi, dikdörgen kontrol mekanizmasıyla birlikte, hassas kontrollü tetikleme sinyalleri oluşturur. Otomatik çalışma modunda, alternatör voltaj sinyali önce ortalamalaştırılır ve sonra operatör tarafından ayarlanan voltaj ayar değerine doğrudan karşılaştırılır. Manuel çalışma modunda ise, alternatörün beyazlatma akımı, ayrı, manuel olarak ayarlanan bir voltaj referansı ile karşılaştırılır.
Fırça Yok Beyazlatma Sistemi
Fırça yok beyazlatma sistemi, aşağıdaki figürde gösterildiği gibi, dönen bileşenlerin kesikli çizgi ile belirlenmiş bir dikdörtgen içinde yer aldığı karmaşık bir sistemdir. Bu sistem, alternatör, dikdörgen, ana beyazlatıcı ve kalıcı manyetik jeneratör alternatöründen oluşur. Hem ana hem de pilot beyazlatıcı, makinenin ana şaftı tarafından sürülür. Ana beyazlatıcı, durağan bir alan ve dönen bir armatüre sahiptir. Dönen armatürün çıkışı, silikon dikdörgenler aracılığıyla ana alternatörün alan bobinine doğrudan bağlanır, böylece beyazlatma amacıyla elektrik gücünün fırçasız ve sorunsuz aktarılmasını sağlar.
Pilot beyazlatıcı, şaft tarafından sürülür kalıcı manyetik jeneratördür. Şafta sabitlenmiş dönen kalıcı mıknatıslar ve üç fazlı durağan armatürden oluşur. Bu armatür, silikon dikdörgenler aracılığıyla ana beyazlatıcı alanına güç sağlar ve sonunda ana alternatörün beyazlatılmasına katkıda bulunur. Ayrıca, başka bir yapılandırmada, pilot beyazlatıcı, yine şaft tarafından sürülür kalıcı manyetik jeneratör olarak, üç fazlı tam dalga faz kontrollü thyristor köprülerini kullanarak ana beyazlatıcıya besleme yapar.
Fırça yok beyazlatma sistemi, birçok belirgin avantaja sahiptir. Komütatörler, toplayıcılar ve fırçaların kullanımını ortadan kaldırarak, bakım gereksinimlerini önemli ölçüde azaltır. Ayrıca, 0.1 saniyeden daha kısa bir zaman sabiti ile, küçük sinyal dinamik performansını artıran, küçük elektriksel bozulmalara daha hızlı ve hassas tepki verme yeteneğine sahiptir. Ayrıca, şebekeyi istikrarlı tutmak için kritik olan ek güç sistemi stabilizasyon sinyallerinin entegrasyonunu kolaylaştırır.
Statik Beyazlatma Sistemi
Statik beyazlatma sisteminde, elektriksel güç doğrudan alternatörden elde edilir. Bu, üç fazlı yıldız/delta bağlantılı bir adım aşağı transformatör aracılığıyla gerçekleştirilir. Bu transformatörün birincil bobini, alternatör şebekesine bağlanırken, ikincil bobini birden fazla işlev görür. Alternatörün bobinindeki akımı düzeltmek için dikdörgene güç sağlar. Ayrıca, şebeke kontrol devresine ve diğer ilişkili elektrik ekipmanlarına elektrik enerjisi sağlar, böylece tüm beyazlatma ve kontrol sisteminin sorunsuz çalışmasını sağlar.
Statik beyazlatma sistemi, çok kısa bir tepki süresine sahiptir, bu da elektrik koşullarındaki değişikliklere hızlı bir şekilde tepki verebilmesini sağlar. Bu hızlı tepki, sistemin, değişken yükler ve değişen elektrik talepleri altında bile istikrarlı bir işlem sağlayabilmesi için muhteşem dinamik performansa imkan tanır.
Bu sistemin en önemli avantajlarından biri, işletme maliyetlerini önemli ölçüde düşürme yeteneğidir. Geleneksel beyazlatıcıları ortadan kaldırarak, hava ile hareket eden parçalar arasındaki sürtünmeden kaynaklanan enerji kaybını (windage kayıpları) ortadan kaldırır. Ayrıca, beyazlatıcı bobinlerinin düzenli bakımı ihtiyacını ortadan kaldırarak, bakım maliyetlerini önemli ölçüde azaltır. Bu maliyet tasarrufu özellikleri, statik beyazlatma sistemini çeşitli uygulamalar için ekonomik açıdan cazip bir seçenek haline getirir.
