11) Системы возбуждения генераторов

Магнитное поле ротора, необходимое для создания электродвижущей силы обмотки статора любого генератора, создается постоянным током, протекающим по обмотке возбуждения (ОВ) (см. рис. 3.1). Для питания ОВ предназначена система возбуждения, в значительной степени определяющая надежность работы синхронных генераторов. В связи с этим к системе возбуждения предъявляются следующие основные требования:

1) надежное питание постоянным током ОВ в любых режимах, в том числе при авариях в энергосистемах;  2) устойчивое регулирование тока возбуждения при изменении нагрузки генератора;  3) необходимое быстродействие;  4) форсировка возбуждения, т.е. обеспечение быстрого нарастания тока возбуждения, примерно до двукратного значения;  5) быстрое гашение магнитного поля возбуждения при оперативных отключениях генератора от сети.

В зависимости от источника энергии, используемого для питания ОВ системы возбуждения разделяются на группы:

1) электромашинное возбуждение с использованием генератора постоянного тока;  2) электромашинное возбуждение с использованием генератора переменного тока с преобразованием этого тока в постоянный;  3) самовозбуждение путем преобразования части электрической энергии переменного тока генератора в энергию постоянного тока возбуждения.

Электромашинные системы возбуждения, где источником энергии является генератор постоянного тока, т.е. возбудитель, использовались в течение длительного времени для большинства генераторов. Обычно они находились на одном валу с генератором и приводились во вращение той же турбиной, что и сам генератор. Такая система называется прямой. В случае, если возбудитель приводится во вращение отдельным двигателем, то систему принято называть косвенной. В отечественном генераторостроении применяют, как правило, прямую систему возбуждения, имеющую меньшую стоимость и большую надежность.

12) Схемы замещения трехобмоточных трансформаторов и автотрансформаторов

 

 Во многих случаях на подстанции нужны три номинальных напряжения - высшее Uв, среднее Uc и низшее Uн. Для этого можно было бы использовать два двухобмоточных трансформатора (рис.3.5,а). Более экономично, чем два двухобмоточных, применять один трехобмоточный трансформатор (рис.3.5,б), все три обмотки которого имеют магнитную связь (рис.3.6,а). Еще более экономично применение трехобмоточных автотрансформаторов, условное обозначение которых в схемах электрических сетей приведено на рис. 3.5, в.

 

		Рис.3.5. Схемы подстанции с тремя номинальными напряжениями: а - два двухобмоточных трансформатора; б - трехобмоточный трансформатор; в - автотрансформатор

 

Схема соединения обмоток автотрансформатора показана на рис.3.6,б. Обмотка низшего напряжения магнитно связана с двумя другими. Обмотки  последовательная и общая (П и О на рис.3.6,б) непосредственно электрически соединены друг с другом и, кроме того, имеют магнитную связь. По последовательной обмотке течет ток Iв, а по общей - (Iв - Iс). Номинальной мощностью автотрансформатора называют мощность, которую автотрансформатор может принять из сети высшего напряжения или передать в эту сеть при номинальных условиях работы:

 

         В трехобмоточном трансформаторе все три обмотки имеют мощность S_ном. В автотрансформаторе общая и последовательная обмотки рассчитаны на типовую мощность S_тип<S_ном, а обмотки низшего напряжения - на a_ннS_ном<S_ном. Таким образом, через понижающий автотрансформатор можно передать мощность, большую той, на которую выполняются его обмотки. Чем меньше коэффициент выгодности a= S_тип/S_ном, тем более экономичен автотрансформатор по сравнению с трехобмоточным трансформатором. Чем ближе номинальные напряжения на средней и высшей сторонах автотрансформатора, тем меньше a и тем выгоднее использовать автотрансформатор. При U_C = U_B a = 0 .

 

	Рис.3.6. Трехобмоточный трансформатор и автотрансформатор: а, б – схемы соединения обмоток; в, г – Г-образная и упрощенная схемы замещения.

 

Схема замещения трехобмоточного трансформатора и автотрансформатора с приведена на рис. 3.6, в, г. Как и для двухобмоточного трансформатора, в такой схеме замещения отсутствуют трансформации, т.е. идеальные трансформаторы, но сопротивления обмоток низшего и среднего напряжений приводят к высшему напряжению. Такое приведение соответствует умножению на квадрат коэффициента трансформации.