О СИСТЕМАХ ВОЗБУЖДЕНИЯ

Электродвижущая сила (ЭДС), развиваемая синхронным гене­ратором, определяется выражением

которое показывает, что ЭДС Е, а следовательно, и напряжение на шинах генератора U находятся в прямой зависимости от магнитно­го потока Ф, который создается обмоткой ротора генератора, об­текаемой постоянным током. При вращении ротора генератора маг­нитный поток Ф пересекает витки обмотки статора w с частотой / и индуктирует в них ЭДС Е.

Ток в обмотке ротора и напряжение, под воздействием которо­го он проходит, называются током и напряжением возбуждения ге­нератора. К системе возбуждения генератора относятся обмотка ро­тора, возбудитель, ручные устройства и автоматические регуляторы, с помощью которых можно изменять напряжение и ток возбуждения. В качестве возбудителей используются генераторы постоянного то­ка, генераторы переменного тока повышенной частоты с кремниевы­ми выпрямителями, ртутные или тиристорные выпрямителя, выпрям­ляющие переменный ток повышенной и обычной частоты.

Напряжение и ток ротора, при которых генератор работает с номинальной мощностью, номинальным напряжением статора и но­минальным cosф, также называются номинальными. Изменение этих величин для поддержания необходимого уровня напряжения ста­тора генератора называется регулированием возбуждения, которое бывает ручным и автоматическим.

Быстрое увеличение возбуждения сверх номинального называется форсировкой возбуждения. При этом наибольшие воз­можные напряжение и ток ротора, которые может обеспечить возбудитель, называются потолком возбуждения. Отношение напряжения (тока) ротора при форсировке к номинальным значени­ям называется кратностью форсировки возбуждения. Система возбуждения генератора должна обеспечить не менее чем двукратную форсировку возбуждения и скорость нарастания на­пряжения не менее двух единиц возбуждения в секунду (ед. возб/с), где за единицу возбуждения принимается номинальное напряжение.

На генераторах мощностью до 150 МВт в качестве возбудите­лей Используются генераторы постоянного тока (рис. 5.1). Основной является схема с параллельным самовозбуждением (рис. 5.1,о). Напряжение и ток возбудителя, подводимые к обмотке ротора LG, регулируются с помощью реостата RRE в цепи обмотки возбуждения LE возбудителя GE. При полностью выведенном реос­тате RRE (когда его сопротивление равно нулю) напряжение и ток возбудителя достигают наибольших значений, т. е. потолка возбуж­дения.

Схема независимого возбуждения (рис. 5.1,6) со­стоит из двух генераторов постоянного тока—возбудителя GE с не­зависимым возбуждением и подвозбудителя GEA с параллельным са­мовозбуждением. В этой схеме напряжение и ток возбудителя могут регулироваться двумя реостатами RRE и RREA, что обеспечивает большую плавность регулирования.

Как правило, вал якоря возбудителя и подвозбудителя соеди­нен с валом ротора генератора непосредственно, что обеспечивает высокую надежность работы системы возбуждения. В отдельных случаях у турбогенераторов мощностью 300 МВт возбудитель соеди­няется £ валом ротора генератора через редуктор для уменьшения частоты вращения якоря возбудителя. Резервные возбудители выпол­няются по схеме рис. 5.1,а, причем ротор возбудителя вращается от отдельного асинхронного электродвигателя.

Система высокочастотного возбуждения, применяемая на энергоблоках мощностью 300 МВт, приведена на рис. 5.2. Основными элементами системы являются высокочастотный возбудитель GE, представляющий собой трехфазный генератор переменного тока 500 Гц и кремниевые выпрямители VS1 и VS2. На роторе GE, связанном с валом ротора генератора, расположены три обмотки воз­буждения: основная LE1, включенная последовательно с обмоткой ротора генератора LG, и две обмотки управления LE2 и LE3. Пита­ние обмоток управления производится от автоматического регулято­ра возбуждения (APB)AVl и устройства быстродействующей форсировки возбуждения (УБФ). Питание- АV и УБФ осуществляете» от высокочастотного подвозбудителя ОЕА.

На турбо- и гидрогенераторах мощностью 200 МВт и более по­лучила также распространение тиристорная система возбуждения, основным элементом которой являются кремниевые тиристорные управляемые выпрямители VS (рис. 5.3). Тиристор аналогично ти­ратрону или ртутному выпрямителю кроме двух основных электро­дов анода и катода имеет дополнительный электрод, управляющий

началом работы тиристора в проводящем режиме. В момент пода­чи тока через управляющий электрод тиристор открывается и про­пускает ток в течение остальной части положительного полупериода переменного напряжения, приложенного между анодом и катодом. Таким образом, путем изменения момента начала работы тиристо­ра в проводящем режиме можно плавно в широких пределах изме­нять среднее значение выпрямленного тока, поступающего в обмот­ку ротора LG. Переменный ток подается на тиристорные выпрямители от двух трансформаторов — выпрямительного TD, подключенного к выводам генератора, и последовательного ТАЕ, включенного в цепь об­мотки статора генератора со стороны его нейтральных выводов. Вто­ричные обмотки этих трансформаторов соединены последовательно. В нормальном режиме напряжение на выпрямителях VS определя-

На рис. 5.4 показана схема бесщеточной системы воз­буждения, которая получила свое наименование потому, что и» контура выпрямитель VS1 — обмотка ротора LG исключены контакт­ные кольца и щетки, в результате чего существенно повышена на­дежность работы системы возбуждения.

С этой целью выпрямитель VS1 конструктивно совмещен с ва­лом ротора генератора, вращается вместе с ним и поэтому может быть жестко соединен с обмоткой ротора. Якорь возбудителя GE, на котором в данном случае расположена трехфазная обмотка переменного тока, также соединен с валом ротора генератора, а его обмотка возбуждения (полюса) LE расположена на статоре.

Возбуждение возбудителя генератора GE производится от высо­кочастотного подвозбудителя GEA через тиристорный выпрямитель VS2, который управляется с помощью автоматического регулятора возбуждения AV. Якорь подвозбудителя соединен с валом ротора генератора. I