9.3. Самовозбуждение синхронных генераторов
Начальное самовозбуждение является одним из важнейших вопросов работы СГ с системами прямого компаундирования.
Для успешного самовозбуждения необходимо:
наличие остаточного намагничивания генератора;
подключение обмотки возбуждения к выходным зажимам выпрямительного блока согласно с остаточным намагничиванием;
чтобы сопротивление цепи возбуждения генератора не превышало некоторого критического значения.
К факторам, затрудняющим процесс самовозбуждения, можно отнести:
малое остаточное напряжение (2…5%);
значительное сопротивление элементов канала напряжения и выпрямителя при малых значениях напряжения: увеличение сопротивления щеточного контакта (Rв > Rв х. х), что особенно характерно для низкоомных обмоток; нелинейность характеристик вентилей, проявляющаяся на начальных участках характеристик;
влияние компаундирующего элемента: реакция якоря емкостного компаундирующего элемента – подмагничивающая; индуктивного – размагничивающая.
Для обеспечения устойчивого самовозбуждения применяются различные способы, которые можно разбить на две группы. Первую группу составляют способы, предусматривающие введение дополнительных элементов в систему компаундирования или специальное конструктивное исполнение генераторов. Вторая группа объединяет методы, заключающиеся в надлежащем выборе параметров системы компаундирования, которые находятся исходя из определенного критерия самовозбуждения и не требуют каких-либо изменений в системе или использования дополнительных схем.
К первой группе относятся:
Увеличение остаточного намагничивания генератора за счет подбора материала магнитопровода или введения вставок в полюсы ротора в виде постоянных магнитов. Такое решение позволяет повысить ЭДС холостого хода. Однако оно является технологически неудобным, к тому же неблагоприятно сказывается на характеристиках генератора.
Включение в систему возбуждения резонансных контуров, создаваемых дуальными по отношению к компаундирующему сопротивлению элементами. Такое решение используется в системе фирмы «Сименс».
Смещение вольт-амперной характеристики системы возбуждения, осуществляемое временным или постоянным подключением обмотки возбуждения к постороннему источнику постоянного тока (аккумуляторная батарея или генератор начального возбуждения).
Схемные решения такого способа представлены на рис. 9.14, а в. При постоянном подключении источника постоянного тока, установленного параллельно обмотке возбуждения, необходимо предусмотреть его запирание, например с помощью блока вентилей, после самовозбуждения генератора. Кратковременное подключение источника постоянного тока осуществляется кнопкой, пакетным выключателем или дистанционным контактором. Мощность источника постоянного тока мала и определяется сопротивлением обмотки возбуждения и значениями тока возбуждения, достаточными для обеспечения надежного самовозбуждения.
Частичное или полное шунтирование на период начального самовозбуждения, последовательно включенного в цепи напряжения компаундирующего элемента (рис. 9.14, г). Это позволяет снизить вольт-амперную характеристику системы возбуждения. Время шунтирования компаундирующего сопротивления незначительно и определяется параметрами обмотки возбуждения. После того как генератор начал устойчиво самовозбуждаться, необходимо расшунтировать цепь компаундирующего элемента. Это производится вручную или при наличии корректора напряжения автоматически.
Рис. 9.14. Способы обеспечения начального возбуждения СГ: а – генератор начального возбуждения; б – трансформатор начального возбуждения; в – аккумуляторная батарея; г - шунтирование части компаундирующего сопротивления
Методы второй группы базируются на специально разработанных методиках расчета систем возбуждения, обеспечивающих условия самовозбуждения.
Одним из способов облегчения процесса самовозбуждения является использование емкостных компаундирующих элементов.
Из рассмотренных способов обеспечения начального самовозбуждения наибольшее распространение получили способы с использованием источников постоянного тока и резонансных контуров.