49. Системы возбуждения.

Для питания обмотки ротора синхронного генератора необходимы специальные источники постоянного тока, названные возбудителями. Современные системы возбуждения содержат большое количество вспомогательного оборудования. Совокупность возбудителя, вспомогательных и регулирующих устройств называются системой возбуждения.

Таким образом, система возбуждения предназначена для питания обмотки возбуждения (ОВ) синхронной машины постоянным током и соответствующего регулирования тока возбуждения.

Относительная мощность возбудителей невелика и составляет всего 0,4-0,6% мощности генераторов, но их характеристики в значительной степени влияют как на устойчивость работы генераторов, так и на устойчивость двигателей собственных нужд электростанций.

Системы возбуждения должны отвечать следующим общим правилам:

1. обеспечивать надежное питание обмотки возбуждения в нормальных и аварийных режимах;

2. допускать регулирование тока возбуждения при изменении нагрузки генератора от нуля до номинальной;

3. обеспечивать благоприятствующее нарастание напряжения возбуждения с высокими кратностями форсирования в аварийных режимах;

4. осуществлять развозбуждение генератора, а в случае необходимости производить гашение поля в аварийных режимах.

Системы возбуждения характеризуются следующими параметрами:

1. U_fном номинальным напряжением возбуждения на выводах обмотки возвуждения;

2. I_fном номинальным током в обмотке возбуждения;

3. P_fном номинальной мощностью возбуждения

4. K_fU, K_fI форсировочной способностью (кратностью форсировки);

5. V быстродействием систем возбуждения во время аварий в энергосистемах и быстрым развозбуждением в случае его повреждения.

Номинальные напряжения возбуждения генераторов составляют примерно 80-600 В. верхний предел напряжения относится к мощным генераторам. Значение номинального напряжения возбуждения генераторов определяется мощностью возбуждения, предельными токами, проходящими через контактные кольца и щетки.

Номинальный ток возбуждения зависит от мощности генератора. Для мощных генераторов (мощность более 200 МВт) значения тока достигают 2000-8000 А.

Форсировочная способность по напряжению K_fU – отношение наибольшего установившегося напряжения (потолка) U_fПУ возбудителя к номинальному напряжению возбудителя U_fном.

Форсировочная способность по току K_fI – отношение предельного (наибольшего допускаемого по нагреву обмоток ротора) тока возбуждения в режиме форсировки к номинальному току возбуждения I_fном.

Быстродействие системы возбуждения при форсировке напряжения характеризуется номинальной скоростью нарастания напряжения возбудителя:

, 1/с

где -предельное напряжение возбудителя; для электромашинных возбудителей , для выпрямительных систем ;

- время в течение течение которого напряжение возбудителя возрастает до значения (рис )

Рис. Определение номинальной скорости нарастания напряжения в

озбудителя.

В некоторых системах возбуждения кривая U_f=f(t) может быть представлена экспоненциальной зависимостью: , тогда время t₁=T_e

Чем выше потолок возбуждения и чем меньше постоянная времени T_e, тем выше скорость нарастания напряжения.

Предельное значение напряжения, кратность форсировки по напряжению, ограничивается испытательным напряжением изоляции обмотки ротора. Предельный ток возбуждения и длительность работы с таким током ограничивается допустимым нагревом ротора (зависит отсистемы охлаждения).

Скорость нарастания напряжения возбуждения должна быть не меньше 2 1/с у машин всех типов. Если к генераторам предъявляются повышенные требования в отношении устойчивости, то скорость может быть повышена до (7-9) 1/с.

Длительность работы с предельным током возбуждения составляет 50 с при косвенной системе охлаждения, до 30 с при непосредственном охлаждении ротора и косвенным охлаждением статора, и до 20 с при непосредственном охлаждении ротора и статора.

Все системы возбуждения в зависимости от источника энергии, используемого для возбуждения синхронной машины, подразделяются на три группы :