III.1.6. Автоматическое гашение поля

Гашением поля называется процесс, заключающийся в быстром уменьшении потока возбуждения синхронного генератора до величины близкой к нулю. При этом соответственно уменьшается ЭДС генератора. АГП используется:

1. при КЗ внутри машины и на ее выводах для уменьшения размеров повреждения обмоток и активной стали (рис. III.10, а). При этом синхронный генератор должен отключаться также от внешней сети генераторным выключателем Q_г.

2. при внешних КЗ, если в цепи генератора установлен выключатель нагрузки (QW), не способный отключить токи КЗ (рис. III.10, б). Поэтому при внешнем КЗ сначала автомат гашения поля отключает обмотку возбуждения генератора, что способствует снижению до нуля тока статора. После этого выключатель нагрузки разрывает обесточенную цепь. Ток КЗ от системы отключается выключателем Q_с.

а)

б)

Рис. III.10. Отключение тока КЗ от генератора выключателем нагрузки

Для гашения поля необходимо отключить обмотку ротора синхронного генератора от возбудителя, однако при этом, вследствие большой индуктивности L_f и малой емкости C_f обмотки возбуждения возникнут опасные для ее изоляции перенапряжения

.

Поэтому к устройствам АГП предъявляются следующие требования:

1. время гашения (Т_гаш) дложно быть возможно малым;

2. перенапряжения на обмотке возбуждения генератора не должны быть выше испытательного напряжения (U_исп = 7,5 U_{f ном}).

Под временем гашения поля Т_гаш подразумевается то время, в течение которого ЭДС генератора уменьшается до значения, достаточного для естественного погасания дуги в месте КЗ внутри машины (500 В). При этом следует учитывать, что к ЭДС, создаваемой током возбуждения, добавляется еще ЭДС от остаточного намагничивания стали ротора (примерно 300 В). Таким образом, процесс гашения считается законченным, когда ЭДС, создаваемая током возбуждения, снизится до 200 В.

Одним из наиболее простых способов гашения магнитного поля является замыкание обмотки ротора на гасительное активное сопротивление R_гас (рис. III.11).

Рис. III.11. Гашения магнитного поля обмотки возбуждения генератора с замыканием обмотки ротора на гасительное сопротивление; АГП – автомат гашения поля; 1, 2 – нормальноразомкнутый и нормальнозамкнутый контакты АГП; Rгас – гасительное сопротивление; В(-I) – возбудитель (генератор постоянного тока)

В нормальном режиме работы машины ее обмотка возбуждения подключена к возбудителю через контакты 2. При подаче импульса на отключение АГП сначала замыкаются контакты 1, а затем размыкаются контакты 2, благодаря чему исключается разрыв цепи обмотки возбуждения генератора и устраняется опасность возникновения больших перенапряжений на этой обмотке. Электромагнитная энергия, запасенная в обмотке возбуждения выделяется главным образом в гасительном сопротивлении R1, которое равно 4÷5 кратному сопротивлению обмотки возбуждения. Процесс гашения поля протекает по экспоненциальному закону (рис. III.12), а время гашения 6÷8 с.

Рис. III.12. Изменение тока ротора при гашении поля АГП с гасительным сопротивлением (кривая 1) If.0, If.гаш – токи в обмотке ротора в режиме холостого хода генератора , при которых ЭДС в обмотке статора равна соответственно номинальному напряжению и 500 В