Главная Случайная страница


Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?


Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника






Автоматичне регулювання збудження синхронних машин 1 page





6.1 Принципи дії пристроїв автоматичного регулювання збудження генератора

Автоматичне регулювання збудження (АРЗ) здійснюється для підтримки напруги на виводах генератора або у споживачів. Крім того, АРЗ підвищує стійкість паралельної роботи генераторів, полегшує самозапуск електродвигунів і збільшує чіткість роботи релейного захисту.

Пристрої АРЗ, що реагують на знак і значення відхилення вхідних параметрів, називаються автоматичними регуляторами пропорційної дії на відміну від регуляторів сильної дії, що реагують не тільки на знак і значення, але і на швидкість зміни вказаних величин. Залежно від характеру вхідних сигналів і вихідних дій пристрою АРЗ можна розділити на декілька видів, в яких на вказаних генераторах застосовуються пристрої:

– компаундування повним струмом (вхідний сигнал – зміна амплітуди струму І г генератора);

– компаундування повним струмом з корекцією напруги (вхідні сигнали – зміни амплітуд струму і напруги U г генератора);

– фазового компаундування з корекцією напруги (вхідні сигнали – зміни амплітуди і фази струму, а також амплітуди напруги);

– релейного форсування (вхідний сигнал – зміна амплітуди напруги генератора).

Компаундування повним струмом. На рисунку 6.1, а дана спрощена векторна діаграма синхронного генератора з якої виходить, що .

Якщо ЕРС генератора Eq незмінна, то із збільшенням струму статора І г напруга на виводах генератора знижується. Залежність U г =f(І г )зовнішня характеристика – представлена на мал. 6.1, б прямою ас(ас'). Очевидно, напруга U г залишається незмінною, якщо із зростанням струму, наприклад від І г1 до І г2, збільшується ЕРС відповідно від Eq1 до Eq2 (рисунок 6.1, а). Характеристика холостого ходу генератора дає залежність Eq від струму збудження (струму в обмотці ротора генератора) І в. При певних припущеннях їх відносні значення рівні Е*q = І . Тому зниження напруги при збільшенні струму І г можна компенсувати подачею в обмотку збудження збудника (основну LE або додаткову) струму І рег, пропорційного струму генератора І г(рисунок 6.1, в). Таке автоматичне регулювання збудження і називається компаундуванням повного струму.

Рисунок 6.1 – Схема компаундування синхронного генератора повним струмом

Струм І peг одержують шляхом випрямляння вихідного струму проміжного трансформатора TL, вхідним струмом якого є частина вторинного струму трансформатор струму ТА. Струм І рег можна змінювати, змінюючи коефіцієнт трансформації трансформатора TL і опір вказівного резистора RU. В обмотці LE струм І peг проходить в одному напрямі із струмом І св самозбудження збудника, загальний струм збудження І в.в рівний їх сумі. Тому більшому струму генератора відповідає велика ЕРС і зовнішня характеристика аbс кв значному діапазоні зміни струмів І гйде вище за лінію ас (рисунок 6.1, б). Злам в точці b зовнішньої характеристики аbс кпояснюється тим, що у міру зниження струму генератора при малих його значеннях вторинна ЕРС трансформатора TL стає меншою напруги на обмотці збудника LE, обумовленого струмом І св, і випрямляч VS пристрою компаундування закривається. Злам відсутній, якщо струм І рег поступає не в основну, а в додаткову обмотку збудження. При великих значеннях струму І г через насичення магнітопроводів генератора, збудника і трансформаторів схеми компаундування спостерігається деяке зниження зовнішньої характеристики.

Дія пристрою розглянута в припущенні, що кут φ між струмом і напругою не змінюється. Насправді характер навантаження не залишається постійним. При цьому, як випливає з векторної діаграми (рисунок 6.1, г), для підтримки напруги U г незмінним при збільшенні кута, наприклад φ1 до φ2, і заданому струмі І г1= І г2 необхідно збільшувати ЕРС від Eq1 до Eq2. Пристрій, який компаундує повним струмом, це виконати не зможе, оскільки реагує тільки на амплітуду (абсолютне значення) струму І г, встановлюючи відповідну ЕРС Eq1. Тому із збільшенням кута φ напруга U г зменшується, хоча у меншій мірі, ніж біля генератора, що не компаундує. На рисунку 6.1, б меншому куту φ1 за відсутності компаундування відповідає зовнішня характеристика abc, а більшому куту φ2 – характеристика ab'c'. Тим же значенням кута за наявності того, що компаундує, відповідають характеристики аbс к і аb'с' к.

Звичайно пристрій, який компаундує, доповнюється коректором напруги, який реагує на відхилення напруги. При цьому забезпечується більш точна підтримка напруги U г щодо заданого рівня. Таку назву пристрій одержав тому, що він лише коректує роботу пристрою компаундування, що виконує головну роль в регулюванні збудження.

Спільна робота пристрою компаундування і коректора напруги здійснюється по двох принципово різних схемах, а саме:

– компаундування повним струмом з корекцією напруги: в схемі струм від пристрою компаундування і струм від коректора напруги заздалегідь випрямляються, а потім прямують у відповідні обмотки збудження збудника; при цьому схема не реагує на кут j зсуву фаз між і ;

– фазове компаундування з корекцією напруги: в схемі змінний струм від пристрою компаундування визначається геометричною сумою і струму, пропорційного , і залежить від струму коректора напруги. Загальний змінний струм випрямляється; середнє значення випрямленого струму пропорційне струму І г, напрузі U г і куту φ зсуву фаз між ними.

Пристрій, що компаундує без коректора напруги завдяки простоті, високій надійності і достатній швидкодії, знаходить застосування в трифазному виконанні для генераторів невеликої потужності.

Компаундування повним струмом з корекцією напруги. За наявності коректора напруги загальний магнітний потік збудження збудника змінюється не тільки струмом І рег1 від пристрою компаундування, але і струмом І рег2 від коректора, залежним від напруги генератора U г таким чином, що зниження U г веде до зростання І рег2, а зростання U г до його зниження.

На рисунку 6.2, а схематично зображений широко вживаний електромагнітний коректор АРV,що складається з вимірювального органу і підсилювача з випрямлячем на його виході. Впливовою величиною вимірювального органу є напруга U г,що підводиться до нього від трансформатора напруги TV. У вимірювальному органі використаний спосіб перетворення впливової величини у дві порівнювані, які є різними її функціями. Перетворення виконується лінійним вимірювальним перетворювачем (лінійний реактор LR з повітряним зазором в магнітопроводі і випрямляч VS2) і нелінійнимелементом (реактор LRT, що насичується, або п’ятистержневий трансформатор, вторинні обмотки якого сполучені в розімкнений трикутник, і випрямляч VS1, що насичується). Струм І л залежить від напруги U г лінійно, а струм І нл – нелінійно (рисунок 6.2, б). Для підвищення чутливості до несиметричних режимів вимірювальний орган виконують трифазним.

Рисунок 6.2 – Схема компаундування повним струмом з корекцією напруги

У електромагнітному коректорі застосовується магнітний підсилювач AL здвома обмотками ωу управління. В одну з них подається випрямлений струм І л, а в іншу – випрямлений струм І нл. Обмотки управління ввімкнені зустрічно. Тому вихідний струм АL – струм І peг2 – в додатковій обмотці збудження LE2 пропорційний різниці струмів І у= І лІ нл. Залежність І у= f (U г) має в деякій області падаючий характер (рисунок 6.2, б). Ця область і є робочою ділянкою характеристики коректора. При зниженні напруги, наприклад від U г1 до U г2, різниця струмів зростає від І у1 до І у2. Відповідно збільшується струм І рег2, прагнучи відновити напругу U г. Робоча ділянка характеристики коректора відповідає відносно невеликим зниженням напруги, коли дія пристрою компаундування виявляється недостатньою. Якщо напруга U г перевищує задане значення U г.пр, то струм Івл стає більше струму І л. При цьому коректор діє у бік подальшого підвищення напруги. Для виключення цього струми в обмотках управління вирівнюються, наприклад шляхом з’єднання їх між собою діодом VD. При І нл> І л діод відкривається і струми в обмотках вирівнюються так, що І у≈0.

Фазове компаундування з корекцією напруги. З розгляду векторної діаграми (рисунок 6.1, г) виходить, що при незмінному струмі І г зниження напруги U г відбувається за рахунок збільшення реактивної складової струму І гsinφ. Тому для більш точного регулювання U г використовується фазове компаундування з корекцією напруги, діюче в залежності, як від абсолютних значень напруги ,струму , так і від кута φ зсуву фаз між ними.

Рисунок 6.3 – Схема пристрою фазового компаундування з корекцією напруги (а) і релейного форсування збудження (б)

У показаній на рисунку 6.3, а спрощеній схемі АРЗ така залежність досягається шляхом застосування проміжного трансформатора струму з підмагнічуванням TLAT з двома первинними обмотками, одна з яких приєднана до трансформатора струму ТА, а друга – до трансформатора напруги TV через баластний опір . Результуюча магніторушійна сила первинних обмоток створює у вторинній обмотці ω2 ЕРС, залежну від І г, U гіφ. Поєднання струму і напруги, що підводиться до TLAT, вибирається таким, щоб за інших рівних умов ЕРС обмотки ω2 збільшувалася із збільшенням φ, тобто щоб зростав струм І peг.

Окрім обмоток змінного струму проміжний трансформатор має обмотку управління ωу, по якій проходить струм І у коректора напруги APV. Коректор напруги виконується аналогічно розглянутому вище, але настроюється так, що при зростанні напруги U гпідмагнічування трансформатора збільшується, сердечник насичується, коефіцієнт, трансформації TLAT і струм в обмотці ω2зменшується, тобто струм І рег знижується. При пониженні U г ступінь насичення TLAT зменшується, умови трансформації стають кращі, а струм І peг збільшується. Електромагнітний коректор напруги, вихідний струм якого при пониженні напруги U = знижується (а не зростає, як у коректора в схемі на рисунку 6.2, а), називають противвімкненим.

Гідність фазового компаундування полягає не тільки в більшій, ніж при струмовому компаундуванні, точності регулювання напруги, але і в меншій потужності, яку вимагається одержувати від коректора (оскільки він не працює безпосередньо на обмотку збудження). Малопотужний коректор не тільки створює менше навантаження на трансформатор напруги, але і володіє малим запізнюванням. Тому швидкість відновлення напруги зростає.

Релейне форсування. При значних зниженнях напруги, обумовлених короткими замиканнями, розглянуті пристрої АРЗ не завжди працюють задовільно. В пристроях компаундує струм І рег пропорційний струму КЗ, тому при віддалених коротких замиканнях він виявляється недостатнім, а робота електромагнітних коректорів при малих напругах порушується повністю, оскільки вихідний струм І у вимірювального органу знижується аж до нуля (рисунок 6.2, б). Крім того, час реакції на зміни напруги біля розглянутих пристроїв не завжди прийнятний. Тому на додаток до цих пристроїв на генераторах встановлюють пристрої релейного форсування збудження, стрибкоподібно (релейний) збільшуючи (форсуючи) збудження генератора.

У найпростішому випадку пристрій релейного форсування складається з мінімального реле напруги KV і проміжного реле KL (рисунок 6.3, б). В нормальному режимі якір реле KV підтягнутий і коло обмотки реле KL розімкнене. При зниженні напруги генератора до значення, відповідного вставці спрацьовування реле КV, воно спрацьовує і вмикає обмотку реле KL. Контактами реле KL закорочується реостат R св в колі самозбудження збудника. При цьому напруга на обмотці збудження збудника стає максимально можливою і струм збудження швидко зростає. Щоб запобігти дії форсування, коли генератор вимкнений, оперативний струм на контакти реле KV подається через допоміжні контакти вимикача Q.

Як і розглянуті вище схеми захисту з мінімальним пусковим органом напруги, релейне форсування може подіяти неправильно при порушеннях в колах напруги. Для запобігання цього застосовують ті ж заходи, що і в згаданих схемах захисту: використання двох реле напруги, приєднаних до різних трансформаторів напруги, застосування заборони дії та ін. У вторинних колах трансформаторів напруги, живлячих АРВ і реле напруги релейного форсування, запобіжники, як правило, не встановлюють.

Напруга спрацювання мінімального реле напруги вибирається з врахуванням надійного повернення реле (розмикання контактів) при номінальній напрузі. Якщо коефіцієнт запасу прийняти k зап=1,05 і коефіцієнт повернення k п=1,1, то U c.p=0,85 U г.ном. Схема з одним реле напруги має достатню чутливість при трифазних коротких замиканнях і при замиканнях між фазами, до яких приєднано реле. Рівну чутливість до різних видів короткого замикання можна забезпечити, якщо ввімкнути реле через фільтр напруги прямої послідовності або використати в схемі три реле.

6.2 Регулювання напруги і реактивної потужності в системах електропостачання пристроями автоматичного регулювання збудження

Вище розглянуті принципи дії пристроїв АРВ на прикладі генератора, що працює ізольовано на власне навантаження. Насправді на електричних станціях є декілька паралельно працюючих генераторів. За наявності на генераторах пристроїв АРВ вони при відповідній настройці регуляторів всі беруть участь в регулюванні напруги на загальних шинах. В систему електропостачання може входити декілька електричних станцій, зв’язаних між собою лініями електропередач. Підтримка напруги в контрольних пунктах системи забезпечується спільною роботою всіх електричних станцій. При цьому рівні напруг окремих вузлів системи повинні бути такими, щоб перетікання реактивної потужності створювало мінімальні втрати. За деяким припущенням можна вважати, що регулювання напруги пов'язано тільки із зміною реактивного навантаження генераторів. Пристрої АРВ повинні діяти так, щоб в процесі сумісного регулювання напруги паралельно працюючі генератори завантажувалися найбільш економічно.

Рисунок 6.4 – Характеристики регулювання напруги

Пристрої АРВ можуть здійснювати регулювання напруги по астатичній і статичній характеристикам, що є залежністю напруги в заданій точці від реактивної складової струму статора генератора. В даному випадку паралельної роботи генераторів автоматично регулюється напруга U шна шинах генераторної напруги. При астатичному регулюванні напруга в заданій точці підтримується постійною незалежною від реактивної складової струму статора І гsinφ (рисунок 6.4, а, характеристика 2).При цьому розподіл реактивної потужності між генераторами виявляється невизначеним. Генератор, забезпечений пристроєм АРВ з меншою зоною нечутливості (відхилення напруги в обидві сторони від заданого рівня, при якому пристрій не діє), може виявитися перевантаженим, а генератор з менш чутливим пристроєм АРВ не братиме участі у відновленні напруги і може виявитися недовантаженим.

Заданого розподілу реактивної потужності між генераторами можна досягти, якщо регулювати напругу по статичній характеристиці (рисунок 6.4, а, характеристика 3). Нахил характеристики визначається коефіцієнтом статизму k ст≈tgα. Змінюючи коефіцієнт k ст, можна досягти бажаного розподілу реактивної потужності між генераторами в процесі автоматичного регулювання напруги. Вона розподіляється обернено пропорційно до коефіцієнтів статизму k ст1 i k ст2 (рисунок 6.4, б). Це справедливо для пристрою АРВ без зони чутливості. З появою зони нечутливості точність розподілу реактивного навантаження порушується. Похибка збільшується із зростанням зони нечутливості і зменшенням коефіцієнта k ст. При статичному регулюванні напруга із зменшенням реактивного навантаження не залишається постійною. Межі її зміни визначаються коефіцієнтом k ст і не перевищують Δ U г=(0,02..0,03) U г.ном.

Якщо вимагається автоматично регулювати напругу в якій-небудь точці системи, то пристрої АРЗ повинні змінювати напругу на шинах відповідно до статичної характеристики 1 (рисунок 6.4, а). Крутизна характеристики визначається падінням напруги на ділянці від шин до заданої точки системи.

Розглянуті вище пристрої АРЗ є статичними, забезпечують характеристику типу 3(рисунок 6.4, а). Для можливості змінювати нахил характеристики 3і забезпечувати характеристику типу 1 вони забезпечуються спеціальним пристроєм установки статизму. В процесі експлуатації виникає необхідність змінювати рівень регульованої напруги. Це досягається за допомогою задаючого елементу (елементу зміни вставки), який дозволяє змінювати напругу, що підводиться до коректора напруги. Навмисне зниження напруги на вході коректора пристрій АРЗ сприймає як пониження регульованої напруги і збільшує струм І рег. Тим самим встановлюється новий, більш високий рівень напруги. Для зменшення рівня напруги необхідно за допомогою задаючого елементу підвищити напругу на вході коректора. Зміна рівня напруги супроводжується паралельним переміщенням характеристики регулювання уздовж осі U ш(рисунок 6.4, б).

У системах електропостачання за наявності декількох електричних станцій доцільно роботу кожної станції організувати по певному режиму. При цьому виникає необхідність у груповому управлінні збудженням генераторів станції. Процес регулювання напруги ускладнюється.

6.3 Автоматичні регулятори збудження

Автоматичний регулятор збудження типу ЕПА-305. Регулятор призначений для турбогенераторів і містить: пристрій компаундування повним струмом; електромагнітний коректор напруги; пристрій релейного форсування (на малюнку не показано). В пристрій компаундування входять вказівний резистор RU, проміжний трансформатор TL1 і випрямляч VS3. Електромагнітний коректор напруги складається, як вказувалося, з вимірювального органу, магнітного підсилювача і випрямляча. Він містить також пристрій статизму, задаючий елемент і ланцюги позитивного і негативного зворотних зв’язків.

У вимірювальний орган входять трансформатор TLVT, випрямлячі VS1 і VS2 і резистори R2, R3, що насичуються. Первинна обмотка трансформатора, що насичується, є нелінійним елементом, а вторинна виконує функції лінійного елементу. Із збільшенням напруги магнітопровід трансформатора насичується і його струм намагнічення – струм І, – наростає нелінійно. Напруга U нлна резисторі R3 зростає пропорційно струму І 1 і нелінійно залежить від напруги U г генератора. Насичення магнітопроводу трансформатора TLVT не впливає на характер зміни струму І 2 і пропорційної йому напруги U л на резисторі R2. При будь-якому ступені насичення вони зберігають лінійну залежність від напруги на вході вимірювального органу. Струм І у в обмотці управління ωу магнітного підсилювача AL визначається різницею напруг лінійного U лі нелінійного U нлелементів. Із зменшенням напруги генератора різниця напруг збільшується, струм в обмотці управління магнітного підсилювача зростає, збільшується і струм І н, навантаження магнітного підсилювача. Відповідно збільшується і випрямлений струм І peг 2 в обмотці LE2 збудження збудника.

Слід зазначити, що в даному коректорі застосовується магнітний підсилювач із самонасиченням, відмінний від розглянутого наявністю сильного внутрішнього зворотного зв’язку, – випрямлені діодами VD струми робочих ωроб обмоток створюють додаткове підмагнічування магнітопровода підсилювача. Тому для забезпечення необхідної характеристики в магнітний підсилювач вводиться негативний зворотний зв’язок – обмотка ωо.с 1. Вона ввімкнена зустрічно з обмоткою управління шин, по ній проходить випрямлений вихідний струм підсилювача – струм І рег 2. При підвищенні напруги понад значення, що потрібно, U г.пр напруга на виході нелінійного елементу стає більшою напруги на виході лінійного елемента. Струм в обмотці ωу магнітного підсилювача змінює знак і збільшується, регулятор міг би діяти у бік подальшого підвищення напруги. Для виключення цього використовується обмотка компенсації ωкмп трансформатора TL3. Вона вмикається через реактор LRT, що насичується, зу стрічно з його робочою обмоткою ωроб. Тому вторинний струм трансформатора TL3, а отже, і струм І рег 2 визначаються різницею струмів у вказаних обмотках. При підвищенні напруги реактор насичується, струм І кмп збільшується і компенсує зростаючий струм І н магнітного підсилювача AL.

Трансреактор TAV і обмотка ωо.с 2 магнітного підсилю­вача утворюють гнучкий негативний зворотний зв’язок. По первинній обмотці трансреактора проходить струм, пропорційний напрузі U в збудження. Тому в сталому режимі при незмінній напрузі U в=const зворотний зв’язок не працює. Напруга на вторинній обмотці TAV і струм в обмотці ωо.с 2 з’являються тільки при зміні напруги збудника, тобто тільки при перехідних процесах. Тому зворотний зв’язок і називають гнучким. Обмотка ωо.с 2 вмикається так, щоб струм в ній мав напрям, протилежний напряму струму в обмотці ωy. Цим сповільнюється дія коректора при перехідних процесах і забезпечується стійкість автоматичного регулювання збудження.

Проте при цьому збільшується час відновлення нормальної напруги генератора, що є недоліком використання гнучкого негативного зворотного зв'язку для забезпечення стійкості.

Для задання регулятору певної характеристики регулювання служить пристрій установки статизму. Він виконаний за допомогою резистора R1 і трансформатора TL2. Падіння напруги на резисторі R1,пропорційне струму І ггенератора, що підводиться через трансформатор TL2 до вимірювального органу коректора і підсумовується з напругою вимірювального трансформатора TV. Таким чином, резистором R1 можна змінювати напругу на вході вимірювального органу залежно від І г і тим самим одержувати характеристики з різними коефіцієнтами статизму. Задана напруга, яку повинен підтримувати коректор, встановлюється задаючим елементом — автотрансформатором Т u.

Автоматичний регулятор збудження типу РВА-62. Регулятор складається з пристрою фазового керованого компаундування і електромагнітного коректора напруги. Особливістю регулятора, як вказувалося, є те, що його дія визначається не тільки значеннями І г і U г, але і кутом φ зсуву фаз між ними. Коректор напруги впливає не на збудник, як біля регулятора ЕПА-305, а на пристрій компаундування, керуючи ним. Пристрій фазового компаундування містить проміжний трансформатор струму з підмагнічуванням TLAT, що підвищує автотрансформатор Т1, конденсатор С 1, лінійний реактор LR і випрямляч VS4. Первинні обмотки і трансформатора TLAT вмикаються, як вказувалося, до трансформаторів струму генератора ТА1, ТА2 дотрансформатора напруги TV через реактор LR, опір якого забезпечує незалежність струму ІU в обмотці , який повинен визначатися тільки напругою U г. Автотрансформатор Т1 підвищує напругу і тим самим дозволяє вибрати опір реактора значно більшим опору обмотки . Конденсатор С1 передбачений для зниження реактивної потужності, яка споживається реактором LR від трансформатора напруги TV. В результаті струм ІU в обмотці відстає по фазі від відповідної напруги на кут . Це необхідно мати на увазі при виборі поєднання фаз струмів і напруг, при якому забезпечується правильна робота пристрою компаундування.

Струм компаундування І peг пропорційний струму у вторинній обмотці ω2, який визначається магнітним потоком, створений сумісною дією струмів в обмотках і . Максимальне значення магнітний потік отримує при співпадаючих по фазі струмах і . Тому обмотки повинні бути ввімкнені так, щоб це відбувалося при тільки реактивному навантаженні генератора. Тоді при тільки активному навантаженні струм в обмотці випереджає по фазі струм в обмотці на кут . При цьому результуючий магнітний потік виявляється менше максимального свого значення.

Date: 2016-11-17; view: 1176; Нарушение авторских прав; Помощь в написании работы --> СЮДА...



mydocx.ru - 2015-2024 year. (0.006 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию