5.5. Электромагнитный корректор напряжения

Электромагнитный корректор напряжения (ЭМК) представляет собой автоматический регулятор напряже­ния, предназначенный для использования совместно с УК возбуждения генераторов. Как показано на струк­турной схеме рис. 5.9, ЭМК состоит из измерительного и силового органов. Измерительный орган ИО подключен к трансформатору напряжения TV через установочный, трансформатор TS и, реагируя на отклонения напряже­ния, управляет работой силового органа.

Силовой орган СО получает питание от того же тран­сформатора напряжения и подает в дополнительную об­мотку возбуждения возбудителя LE2 выпрямленный ток корректора напряжения /_к,н- Ток ЭМК проходит по об­мотке LE2 в том же направлении, что и ток в основной обмотке возбуждения возбудителя LE1.

На рис. 5.10 приведена упрощенная схема основных органов ЭМК. Силовой орган -состоит из трехфазного магнитного усилителя МУ и выпрямительного моста VS1. Выпрямленный ток поступает в дополнительную об­мотку возбуждения возбудителя.

Магнитный усилитель МУ представляет собой сталь­ной сердечник с несколькими обмотками. К силовым об­моткам СО переменного тока подается напряжение от трансформатора напряжения, под Действием которого через эти обмотки, выпрямительный мост и обмотку возбуждения возбудителя проходит ток; значение его за­висит от сопротивления цепи.

Кроме силовых обмоток на сердечнике магнитного усилителя расположены управляющие обмотки подмагничивания Л и Н. При подаче в управляющую обмотку постоянного или выпрямленного тока сердечник магнит­ного усилителя подмагничивается, что приводит к умень­шению индуктивного сопротивления силовых обмоток и, следовательно, к увеличению тока в обмотке возбужде­ния возбудителя.

Обмотки Л и Н с одинаковым числом витков обтека­ются токами линейного ЛЭ и нелинейного НЭ элементов измерительного органа. Обмотка ПОС включена после­довательно с обмоткой возбуждения возбудителя и со-; - гласно с обмоткой Л. При увеличении тока в силовых обмотках выпрямительный ток, проходя по обмотке ПОС, производит дополнительное подмагничивание сердечни­ка, что вызывает дополнительное увеличение тока в си­ловых: обмотках я обмотке возбуждения возбудителя.

Таким образом, обмотка ПОС, называемая обмоткой внешней положительной обратной связи, усиливает действие магнитного усилителя (увеличивает коэффициент усиления). . ~~

Измерительный орган действует по принципу сравне­ния токов линейного и нелинейного элементов. На рис. 5.11 приведены характеристики, показывающие зависи-

мость токов выхода линейного и нелинейного элементов от напряжения на их входе.

В качестве линейного элемента используется трех­фазный дроссель с воздушным зазором L, индуктивное сопротивление которого не зависит от приложенного напряжения. Поэтому ток /_л,9, проходящий через дрос­сель и выпрямляемый выпрямителем ВЛ, имеет линей­ную зависимость от приложенного напряжения' и изо­бражается прямой линией.

Нелинейный элемент включает в себя трансформатор ТМ с насыщающимся сердечником и соединением обмо­ток звезда — разомкнутый треугольник и выпрямитель ВНЛ. При малых напряжениях от трансформатора нап­ряжения сердечник трансформатора ТМ ненасыщен, фазные напряжения на его вторичной обмотке имеют синусоидальную форму, напряжение на разомкнутом треугольнике равно нулю и ток нелинейного элемента от­сутствует.

Пря насыщении стали сердечника трансформатора ТМ форма кривой фазных напряжений на вторичной об­мотке искажается и становится несинусоидальной вслед­ствие появления составляющих высших гармоник. Наи­большее значение имеют составляющие третьей гармо­ники, фазные напряжения которой совпадают по фазе. Поэтому сумма фазных напряжений на выходе ТМ рав­на их утроенному значению. Под воздействием этого напряжения проходит ток от нелинейного элемента. При повышении напряжения третья гармоника резко возра­стает, поэтому зависимость тока нелинейного элемента от напряжения носит нелинейный характер.

Выходы линейного и нелинейного элементов измери­тельного органа подключены к отдельным управляющим обмоткам магнитного усилителя силового органа так, чтобы токи в них проходили в противоположных направ­лениях. Из характеристик, приведенных на рис. 5.11, видно, что при определенном напряжении на шинах гене­ратора Ue токи в линейном и нелинейном элементах равны. Суммарный магнитный поток подмагничивания при этом будет равен нулю, чему соответствует мини­мальный ток, поступающий от ЭМК. При понижении напряжения генератора, например до U\, равенство то­ков в управляющих обмотках нарушается. За счет раз­ности намагничивающих сил происходит подмагничива­ние сердечника магнитного усилителя и соответственно усиление тока от ЭМК, который стремится восстановить прежнее напряжение на шинах генератора. При повы­шении напряжения, например до £/г, ток нелинейного элемента становится больше тока линейного элемента, что также могло бы вызвать подмагничивание магнит­ного усилителя и увеличение тока ЭМК. Для предотвра­щения такого неправильного действия ЭМК в схеме ус­тановлен блокирующий вентиль VD, объединяющий уп­равляющие обмотки линейного и нелинейного элемен­тов. Благодаря этому при повышении напряжения токи в обеих управляющих обмотках будут примерно равны­ми и подмагничивание минимальным. При понижении напряжения генератора, когда ток линейного элемента больше тока нелинейного элемента, блокирующий вен­тиль тока не пропускает и на работу ЭМК не влияет.

Характеристика электромагнитного корректора, пред­ставляющая зависимость тока /_к,и от напряжения на ши­нах генератора, представлена на рис. 5.12. Наклон рабочего участка характеристики аб зависят от степени подмагничивающего действия обмотки ПОС магнитного усилителя.

Точка а, в которой имеет место максимальный ток ЭМК, определяет наибольшую форсировку возбуждения, которую может обеспечить ЭМК. Минимальный ток ЭМК, который имеет место в точке б, определяет воз­можности ЭМК в области развозбуждения генератора при повышении напряжения на его шинах. Снижение ха­рактеристики тока выхода ЭМК на участке ав опреде­ляется тем, что одновременно со снижением напряже­ния на генераторе понижается напряжение питания са­мого ЭМК.

Установочный автотрансформатор TS (см. рис. 5.10) служит для изменения уровня напряжения генератора, который должен поддерживать ЭМК.

Рассмотренный выше ЭМК называется о дно си­стемным. Выход односистемного ЭМК, как правило, подключается так, чтобы ток /_и,н проходил по обмотке LE2 согласно с током /_в в обмотке LEJ (рис. 5.13). Электромагнитный корректор напряжения с таким включением называется согласновключенным. В отдельных случаях используется такое включение выхода ЭМК, при котором ток /_к,н в обмотке LE2 направ­лен встречно току в обмотке LEi. Электромагнитный корректор с таким включением называется противовключенным.

На мощных гидрогенераторах применяются двухсистемные ЭМК, которые, как показано на рис. 5.13, а, состоят из двух односистемных корректоров. Один из них, ЭМК-С, согласновключенный, дает ток /к.н.с в обмотку LE2 согласно с током в основной обмот­ке LE1. Второй ЭМК-П, противовключенный, дает ток /к.н.п во вторую обмотку LE3 в противоположном нап­равлении.

Характеристика двухсистемного ЭМК (рис. 5.13, б) подбирается так, чтобы при понижении напряжения ра­ботал ЭМК-С, а при повышении — ЭМК-П, обеспечивая как режимы форсировки, так и необходимое развозбуждение генератора.