7. Системы возбуждения с возбудителем переменного тока и полупроводниковы­ми выпрямителями

Эту систему назы­вают «высокочастотной», так как для уменьшения размеров возбуди­теля и магнитных усилителей си­стемы регулирования возбудитель переменного тока выполняют высо­кочастотным (обычно 500 Гц).Система возбуждения с возбу­дителем 50 Гц и статическими вы­прямителями (статическая тиристорная система независимого воз­буждения). В этой системе возбуждения (рис. 19-17) группа статиче­ских выпрямителей преобразует переменный ток возбудителя В с частотой 50 Гц в постоянный. Воз­будителем является синхронный ге­нератор, расположенный на одном валу с возбуждаемым генератором (независимое возбуждение). Ста­тическая выпрямительная установ­ка состоит из тиристоров. При высоких потолках возбуж­дения обычно применяют две груп­пы вентилей — рабочую ВР и форсировочную ВФ группы

рис. 19-17. Статическая тиристорная система независимого возбуждения.

Т1 — трансформатор, питающий системы управления вентилями рабочей группы СУВР и форснровочной группы СУВФ; Т2 — трансформатор самовозбуждения возбудителя; ВВ — вентили системы возбуждения возбудителя.

ВР вентилей обеспечивает основное возбуждение генератора в нормаль­ном режиме, ВФ — форсировку и гашение поля генератора в аварийных режимах, поэтому в нормальном режиме она работает с небольшими токами (20—30% номинального тока рото­ра); при форсировке форсировоч­ная группа полностью либо частич­но открывается и дает весь ток форсировки, а рабочая группа вен­тилей запирается более высоким напряжением форсировочной группы.

«+» Эта система обладает высоким быстродей­ствием (v=50 1/с), так как она име­ет высокие потолки возбуждения (до 4 Uf,ном) и вследствие безынерционности вентилей малые по­стоянные времени (T_е<0,02 с). Кроме того, система позволяет про­изводить замену вышедших из строя вентилей без остановки гене­ратора и осуществлять гашение по­ля генератора путем перевода вен­тилей в инверторный режим . «-» Наличие возбудителя переменного тока, который усложняет экс­плуатацию и увеличивает стоимость всей системы возбуждения (по сравнению с системой самовозбуж­дения, рассмотренной ниже), а также наличие скользящих контак­тов (в ней сохраняются контактные кольца и щетки ротора). Эта систе­ма целесообразна для возбуждения гидро- и турбогенераторов мощ­ностью 250—300 МВт и более, если генераторы работают на длинные линии электропередачи или распо­ложены вблизи потребителей, у которых вследствие работы ионно­го привода, дуговых печей, прокат­ных станов резко колеблется на­пряжение.

8 . Более совершенна система с возбудителем 50 Гц и статическими выпрямителями (статическая тиристорная система независимого возбуждения) (рис. 2.12).

Возбудитель – синхронный генератор. Он находится на одном валу с основной машиной. Если требуется небольшой ток возбуждения, то применяется одна группа вентилей. При высоких потолках возбуждения применяют две группы вентилей – рабочую ВР и форсировочную ВФ. Рабочая группа обеспечивает основное возбуждение в нормальном режиме. Форсировочная группа в нормальном режиме имеет Iраб = (0,2 0,3)Iном. При форсировке возбуждения группа ФВ полностью открывается, а рабочая группа РВ запирается более высоким напряжением ВФ. Такая система имеет U50 1/с, Uf,n 4U Замена вентилей производится без остановки генератора. Гашение поля генератора производится переводом группы вентилей в инверторный режим. Недостаткисистемывозбуждения: - наличие возбудителя переменного тока; это усложняет эксплуатацию, увеличивает стоимость; - наличиескользящихконтактов. Эта система возбуждения применяется для возбуждения турбогенераторов P = (200 - 300) МВт.

9 . Система возбуждения с возбу­дителем 50 Гц и вращающимися выпрямителями (бесщеточная си­стема). В этой системе (рис. 19-18, а) в качестве возбудителя В исполь­зуется синхронный генератор час­тотой 50 Гц особой конструкции: его обмотка возбуждения ОВВ рас­положена на неподвижном статоре, а обмотка трехфазного переменно­го тока расположена на вращаю­щемся роторе. Обмотка ОВВ полу­чает питание через выпрямители ВВ от подвозбудителя ПВ индук­торного типа с постоянными магни­тами. Переменный ток трехфазной обмотки якоря возбудителя вы­прямляется с помощью вращаю­щихся с той же частотой вращения выпрямителей, в качестве которых используют неуправляемые полу­проводниковые (кремниевые) вен­тили— диоды и управляемые — ти­ристоры.

Рис. 19-18. Бесщеточная система возбужде­ния.

а — принципиальная схема; 6 — схема взаимного расположения основного оборудования.

На рис. 19-18,б показана бесщеточная система с тиристора­ми Т, смонтированными на дисках Д1 расположенных на валу между возбудителем и соединительной муфтой М. В том же месте на дру-гих дисках Д₂ расположены дели­тели напряжения, выравнивающие распределение напряжения на вен­тилях, и плавкие предохранители, отключающие пробитые вентили. Количество вентилей выбрано с та­ким расчетом, чтобы при выходе из работы части вентилей (около 20%) оставшиеся в работе могли обеспе­чить возбуждение синхронной ма­шины в режиме форсировкн. По­скольку обмотка переменного тока возбудителя, вентили и обмотка возбуждения генератора вращают­ся с одной частотой вращения, то их можно соединить между собой жестким токопроводом без приме­нения контактных колец и щеток. Регулирование тока возбуждения возбуждаемой машины осуществля­ется от АРВ путем воздействия на тиристоры через импульсное уст­ройство ИУ и вращающийся транс­форматор ВТ.

Достоинством бесщеточной си­стемы возбуждения является отсутствие коллекторов, контактных ко­лец и щеток, благодаря чему значительно повышается надеж­ность ее работы и облегчается экс­плуатация. Недостатком этой си­стемы является необходимость остановки машины для подключе­ния резервного возбуждения и за­мены вышедших из строя вентилейи перегоревших предохранителей. Бесщеточная система использу­ется для возбуждения синхронных компенсаторов мощностью 50 MB-А и более и турбогенераторов мощ­ностью 1000 МВт и более.