1.2.2 Способи пропорційного автоматичного регулювання збудження

Як відомо, розрізняються два принципово різних способу пропорційного автоматичного регулювання: по відхиленню напруги від заданого значення; по обурюючих діях на регульований об'єкт.

При першому способі регулююча дія виробляється відповідно робочій (вимірювальній) інформації про значення напруги синхронного генератора (компенсатора). Регулююча дія пропорційно відхиленню напруги від вказаного значення. Автоматичний регулятор і регульований об'єкт утворюють замкнуту автоматичну систему регулювання — схему з головним від’ємним зворотнім зв'язком ГООС . Головний зворотній зв’язок це ланцюг інформації про стан регульованого об'єкту, тобто робочої інформації. При цьому початкова (апріорна) інформація про об'єкт регулювання може бути вельми обмеженою.

При другому способі регулююча дія виробляється відповідно інформації про обурюючі дії Z на регульований об'єкт, які приводять в даному випадку до змін напруги генератора. Обурюючими діями є зміни струму навантаження Іг генератора, коефіцієнта потужності cos , температури обмотки ротора, частоти обертання генератора і ін. Це — спосіб компенсації наслідків обурюючих дій. Схема автоматичного регулювання розімкнена. Оскільки використовується лишень інформація про обурюючі дії, то .необхідна початкова (апріорна) інформація про ті наслідки, до яких приводять обурюючі дії, і про те, яким повинна бути регулююча дія, щоб усунути ці наслідки.

Практикується і комбінований спосіб автоматичного регулювання збудження як по зовнішніх (обурюючим) діях, так і по відхиленню регульованої напруги від заданого значення.

Об'єктом автоматичного регулювання збудження є синхронний генератор G із збудником GE, який сприймає і виконує регулюючу дію. В структурній схемі автоматичної системи регулювання синхронний генератор являється аперіодичною ланкою першого порядку з передавальною функцією

а передавальна функція регульованого об'єкту в цілому із врахуванням (1.7)

(1.8)

при електромашинному і діодно-електромашинному збудниках і

(1.8а)

при безінерційному тиристорному збуднику.

1.3 Автоматичне регулювання збудження генераторів з електромашинними збудниками

1.3.1 Схеми збудження і регулювання

Електромашинні збудники широко поширені в експлуатації, оскільки були єдиними збудниками синхронних турбо- і гідрогенераторів середньої потужності (до 100 МВт), а іноді використовувалися і для турбогенераторів потужністю до 300 МВт. При цьому їх виконання було пов'язано з великими технічними труднощами, обумовленими умовами роботи колектора (комутацією струму), механічною міцністю (при частоті обертання турбогенераторів 3000 об/хв) і конструкцією (при тихохідних гідрогенераторах). Вказані труднощі погіршуються непропорційним зростанням потужності збудження генераторів з безпосереднім водневим або рідинним охолоджуванням обмоток.

Для синхронних генераторів прийнята схема з самозбудженням (рис. 1.4,а), що пояснюється відомими перевагами інерційних підсилювачів з додатнім зворотним зв'язком, а саме більш високою добротністю D= в порівнянні з підсилювачами без зворотного зв'язку (схемою з незалежним збудженням). Вказане означає, що при деякій потужності регулюючої дії може отримано більшу швидкодію, тобто велика швидкість наростання напруги на роторі генератора. При самозбудженні досягається велика кратність форсування збудження за рахунок наростання збудження збудника до гранично можливого, що, у свою чергу, збільшує швидкість наростання напруги на роторі синхронного генератора.

Збудник GE (рис. 1.4,а) в загальному випадку має три обмотки збудження LE: обмотку самозбудження і дві обмотки регулювання збудження: погоджено включену (по відношенню до обмотки самозбудження) і протилежно включену . Резистором в ланці самозбудження встановлюється струм генератора за відсутності регулюючої дії

(Ірег=0) - зазвичай струм холостого ходу [по характеристиці збудника 1 на рис. 1.4,в і прямої 3 падіння напруги Ісв (R_CB + R_o,в)]. Резистор (в може виводитися контактором КМ1 релейному форсуванні збудження. В лінії самозбуждення збудників гідрогенераторів установлюється резистор Rрв розбудження, зазвичай закороченний контактором КМ2 релейного розбудження. Обмотка ротора генератора підключається до збудника через автомат гасіння поля ASV.

При рівності витків всіх трьох обмоток, що далі і передбачається, сумарний струм збудження збудника

(1.9)

Струм регулятора Іper, наприклад, в номінальному режимі генератора

де І_в.в.ном — номінальний струм збудження збудника, визнчений по характеристиці навантаження 1 (рис. 1.4,е); І_св.ном— струм самозбудження в номінальному режимі; R_о,в— опір обмотки збудження (самозбудження) збудника.

Іноді регулятор підключається до обмотки самозбудження (рис. 1.4,6). При цьому співвідношення в схемі в сталому режимі визначаються графоаналітичним рішенням (рис. 1.4,в) системи рівнянь (1.9), —характеристики збудника і

Зокрема, струм регулятора в поминальному режимі

На синхронних генераторах з электромашиннимим збудниками встановлюються наступні пристрої автоматичного управління збудником: пристрій релейної форсування (а на гідрогенераторах і расфорсуванні) збудження; пристрій компаундування— автоматичний регулятор збудження по збурюючим впливам; коректор напруги — автоматичний регулятор збудження по відхиленню напруги полегшеного типу.

В цілому реалізується закон пропорційного автоматичного регулювання.